驮英灌区宁明干渠典型边坡稳定性分析

2023-01-03覃子豪

广西水利水电 2022年6期

覃子豪

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

宁明干渠从驮英灌区总干渠六旭4#渡槽下游端分水后，西行途经宁明县那堪、海渊、北江、东安4个乡镇，止于海邱泵站附近。工程沿线地貌主要为丘陵，地面高程130～250 m，丘包连绵分布，渠系布置主要为明渠和渡槽，局部穿越个别山峰布置隧洞。工程范围内以丘陵地带为主，开挖边坡较多，本文以高开挖边坡、半挖半填边坡为典型进行边坡稳定性分析。

2 工程地质条件

2.1 地层岩性

宁明干渠穿越砂泥岩山区，覆盖层主要为含碎石粉质黏土和粉质黏土（Qel），沟谷和冲沟段发育少量的冲洪积层。下伏基岩主要为侏罗系下统汪门组（J1w）粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、百姓组下段（J1b1）粉砂岩夹泥岩、三叠系下统北泗组灰岩夹页岩、第三系邕宁群（E2-Ey）砂岩和泥岩。

2.2 宁明干渠的开挖方案

明渠地貌主要为丘陵地貌，地形起伏较大，沿山腹布置，明渠主要设计形式为半挖半填渠道，少数挖方或填方渠道，挖方放坡形成的最大坡高达20 m，开挖形成的边坡高度较大段，每8～10 m设置一条马道，马道宽度不小于2 m。根据前期勘察宁明灌区主要岩土的物理力学性质，结合工程类比，灌区主要岩土层的开挖建议值见表1。边坡每高8 m左右须留设马道，马道宽2～3 m。土质边坡坡面需做好防冲措施。

表1 宁明干渠边坡建议开挖边坡比

2.3 边坡稳定性问题

2.3.1 半挖半填段边坡稳定性问题

半挖半填段存在贴坡填方，一般填土高度不大，但由于形成的边坡坡度大于原坡面坡度，且填土参数较原状土低，填土体存在沿坡面滑动的可能性（见图1），因此在坡脚应注意防护，并进行必要的验算。

图1 宁明干渠半挖半填典型坡面

2.3.2 高开挖边坡稳定性问题

开挖形成的边坡高度较大段，部分区段存在大于10 m的开挖边坡（见图2），边坡稳定性差，同样需要加强边坡的支护，并进行必要的验算。

图2 宁明干渠高开挖典型剖面

3 抗滑稳定计算

3.1 计算断面选取

根据宁明干渠前期勘察与设计资料，抗滑稳定计算选取半挖半填剖面P01（见图3）和高开挖剖面P02（见图4），分别对其开挖前后在天然自重、饱和工况下进行抗滑稳定分析。

图3 P01剖面开挖前后地形图

图4 P02剖面开挖前后地形图

3.2 计算参数选取

3.3 抗滑稳定分析

3.3.1 开挖前P01、P02剖面极限平衡分析

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T32864-2016）第13.3.2 条，滑坡稳定性状态划分见表3。利用极限平衡法对开挖前P01、P02剖面分别进行稳定性分析，考虑天然自重、饱和两种工况，分别采用瑞典条分法、毕肖普法、简布法进行滑坡稳定系数计算，取平均值作为滑坡稳定系数（见表4）。

表3 滑坡稳定状态划分表

表4 开挖前P01、P02剖面滑坡稳定系数计算结果

由表4可知，开挖前P01、P02剖面在天然自重、饱和两种工况下均处于稳定状态。采用简布法计算，滑动面位置见图5～图8。由图5、图6可知，在自重应力下，开挖前P01剖面处于稳定状态，降雨后坡体也处于稳定状态。雨水下渗至坡内，导致岩土体含水量增加，使滑块加重，同时土体的抗剪强度降低，因此导致安全系数降低较多。若发生滑动，滑面将处于含碎石粉质黏土内部，呈圆弧形，从坡体中部与下层粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩交界面附近剪出。由图7、图8可知，在自重应力下，开挖前P02剖面处于稳定状态，在未受扰动的情况下不会滑动。降雨后，安全系数降低较多，但仍处于稳定状态。若发生滑动，滑动面同样位于滑动面位于含碎石粉质黏土内部，滑面较缓，呈圆弧形，从坡体下部与下层粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩交界面附近剪出。

图5 开挖前P01剖面天然自重工况滑动面

图6 开挖前P01剖面饱和工况滑动面

图7 开挖前P02剖面天然自重工况滑动面

图8 开挖前P02剖面饱和工况滑动面

3.3.2 开挖后P01、P02剖面极限平衡分析

利用极限平衡法对开挖后P01、P02剖面进行稳定性分析，考虑天然自重、饱和两种工况，分别采用瑞典条分法、毕肖普法、简布法进行滑坡稳定系数计算，取平均值作为滑坡稳定系数（见表5）。由表5可知，开挖后P01、P02 剖面在天然自重工况下均处于稳定状态，在饱和工况下均处于基本稳定状态。

表5 开挖后P01、P02剖面滑坡稳定系数计算结果

由表5 可知，开挖后P01、P02 剖面在天然自重工况下均处于稳定状态，在饱和工况下均处于基本稳定状态。采用简布法计算，滑动面位置见图9～图12。由图9可知，P01剖面在进行上部开挖回填后，回填土与下方含碎石粉质黏土交接处的边缘为阶梯形，并且在设计后坡度变缓。由图10 可知，在饱和工况下，开挖后P01剖面滑坡稳定系数降低，整体由稳定状态转化为基本稳定状态，与开挖前对比，开挖后坡面的稳定性有所降低，初步分析是因为填土层系数的降低。由图11、图12 可知，开挖后P02剖面在天然自重、饱和工况下，滑坡稳定状态分别为稳定和基本稳定状态，与开挖前对比，开挖后坡面的稳定性同样有所降低。

图9 开挖后P01剖面天然自重工况滑动面

图10 开挖后P01剖面饱和工况滑动面

图11 开挖后P02剖面天然自重工况滑动面

图12 开挖后P02剖面饱和工况滑动面

4 结语

本文对驮英灌区宁明干渠典型边坡采用极限平衡法进行滑坡稳定分析计算，结果表明：半挖半填边坡和高开挖边坡开挖前在天然自重、饱和两种工况下均处于稳定状态；半挖半填边坡和高开挖边坡开挖后在天然自重工况下均处于稳定状态，在饱和工况下均处于基本稳定状态。由于边坡开挖后稳定性降低，在饱和工况下可能存在坡体垮塌现象，建议及时进行边坡防护，提高边坡稳定性。