紅谷田水庫大石頭滑坡穩定分析評價

2013-01-17 01:34:46譚志華李建國

資源環境與工程 2013年3期

譚志華，田云，李建國

(1．云南省水利水電勘測設計研究院，云南昆明 650021;2．昆明自來水集團有限公司清水海水源開發建設分公司，云南昆明 650021)

1 工程概況

紅谷田水庫位于施甸縣城北東保場鄉紅谷田自然村附近的紅石巖河下游河段，距縣城約16 km，紅石巖河為施甸河一級支流。紅谷田水庫工程是一座解決仁和、保場集鎮及周邊農村人畜供水和農業灌溉的中型水利樞紐工程，總庫容1 249．8萬m3。大石頭滑坡位于紅谷田水庫擬選壩址上游約50 m的紅石巖河右岸，滑坡堆積體方量約35萬m3，為中型滑坡。

2 區域地質概況

紅谷田水庫地勢總體上北高南低、東高西低，屬侵蝕堆積地貌和溶蝕地貌，地形相對高差近2 000 m。紅石巖河河床在大部分地域為工程區內最低排泄基準面。工程區域所處大地構造部位為岡底斯念青唐古拉褶皺系福貢—鎮康褶皺帶，東以瀾滄江深斷裂帶為界，西界為邁立開江—曼德勒斷裂。據GB18306—2001《中國地震動參數區劃圖》和GB50011—2001《建筑抗震設計規范》，工程區地震動峰值加速度為0．2 g，地震動反應譜特征周期0．45 s，地震設防烈度為Ⅷ度，區域構造穩定性較差。

3 滑坡區基本地質條件

滑坡區屬于河谷侵蝕堆積地貌，河谷兩岸地形呈不對稱的“V”形，右岸坡腳形成較寬緩的河漫灘和Ⅰ級階地堆積地貌，大石頭滑坡體前緣河流發生明顯彎曲改道，凸向左岸，坡體上不同高程上分布4條寬10～20 m的平緩臺地，滑坡體分布高程1 615～1 699 m，底寬178 m，長193 m，滑坡堆積物平均厚度16．6 m。地表大面積分布第四系地滑堆積層(Qdel)碎塊石混角礫土，坡腳及河漫灘主要堆積第四系沖洪積層(Qpal)卵礫石混漂石礫砂土，下伏基巖為奧陶系下統老尖山組(O1l)砂巖夾頁巖，滑動帶主要由灰黑色巖屑夾泥組成。滑坡區位于大石頭倒轉背斜的核部北東側，發育斷層f2，巖體節理裂隙發育，巖體破碎，節理裂隙主要發育6組，連通性較好，普遍光滑平直。滑坡區匯水面積約0．2 km2，坡體中下部覆蓋層物質結構松散，透水性強，遇短時強降雨時，地表水很快入滲下泄，因此地下水位升幅不大，升降幅度1．0 m左右，坡體不易形成飽和帶。但遇長時中強降雨和小雨時，中上部蓄水位以上坡體透水性較弱，地下水位隨著山體的飽和程度而逐漸上升，可形成一定厚度的飽水帶，地下水位升降變幅5～10 m，最高水位受松散層透水性控制，頂界接近巖土分界面。

4 滑坡穩定性分析與評價

4．1 穩定性分析

4．1．1 CSMR 分類評價

根據邊坡巖體質量CSMR分類標準計算得出CSMR=29，評價滑坡體下伏巖體基本質量為Ⅳ級，邊坡巖體質量差，綜合評定邊坡不穩定［1］。

4．1．2 赤平投影分析結果

根據主要結構面組合及其與邊坡的關系，通過赤平投影分析，確定主要起控制作用的不利結構面是強風化砂巖中的薄層頁巖夾層、NNE向陡傾裂隙和f2斷層，受地下水的影響，強風化頁巖夾層和f2斷層破碎帶泥化現象嚴重，形成對邊坡抗滑穩定不利的軟弱結構面，滑坡主滑方向為S7°～30°W。

4．1．3 破壞模式的確定

根據滑坡區巖性、巖相的變化及地質構造的影響及結構面與邊坡傾向的組合關系，確定大石頭滑坡變形破壞為沿軟弱結構面發生深層的蠕動滑移，滑動帶為基本連續的弧形。坡面上相間分布的4級緩坡平臺說明了細粒土產生次級牽引式滑坡的可能性最大［2］。

4．2 穩定性計算

4．2．1 滑坡穩定性計算工況

(1)軟件簡介本次數值模擬采用的是GeoStudio軟件，邊坡穩定分析主要使用其中的SLOPE/W模塊，對于圓弧形滑動面的土質或巖性破碎的巖質邊坡，軟件提供了包括Bishop、Janbu、M-P等多種科學的計算方法。

(2)工況分類及參數的選取計算分七種工況進行，各種工況分類見表1，工程地質條件見圖1，計算選用的參數是根據室內物理力學試驗成果，再根據巖土體巖性、巖相變化和試樣代表性結合工程類比及反演計算綜合得出的。計算參數取值見表2。

4．2．2 計算成果分析

通過計算機數字模擬滑坡模型，計算出不同工況下大石頭岸坡的抗滑穩定安全系數，成果統計見表3。

4．2．3 剛體極限平衡法的校核

采用畢肖普條分法來作剛體極限平衡法的校核，考慮了土條側面的作用力，并假設土條底部滑動面上的抗滑安全系數均相同。復核結果與數值模擬基本吻合。由此可見數值模擬模型建立是正確的。

4．3 穩定性評價

由表3可看出，工況一、工況二、工況五坡體處于安全穩定狀態，其余工況下坡體處于不穩定狀態。其中:工況三孔隙水壓力加大了總體下滑力，原滑動帶Fs=0．978，滑體內細粒土與粗粒土界面 Fs=1．116，處于不穩定狀態。工況四原滑動帶Fs=1．041，處于基本穩定狀態。細粒土與粗粒土界面Fs＞3．0，滿足規范要求。工況六原滑動帶Fs=1．083，細粒土與粗粒土界面Fs=1．171，與天然狀態相比較，說明久雨后邊坡穩定性明顯降低，細粒土潛在滑動面滿足規范規定的非常運用工況ⅠFs應＞1．1～1．15的要求，而原滑動面不滿足。工況七原滑動帶Fs=1．261，滑體內細粒土與粗粒土界面Fs=1．069，安全系數深部粗粒土與基巖滑動面Fs值滿足規范要求，淺層細粒土不滿足規范規定在特殊組合Ⅰ非常運用工況下Fs應＞1．1～1．15的要求，處于不穩定狀態。

圖1 穩定性計算地質剖面Fig.1 Geological section of stability calculation

總體評價，邊坡穩定性差，產生沿老滑坡滑動帶再次滑動的可能性很大，特別是在水庫非常運用工況運行期間，遭遇強震時，極有可能誘發滑坡復活。滑動變形以深層蠕動擠壓為主，淺層塌滑為次。根據勘探平硐揭露的滑動帶形態，滑坡下部滑面傾角13．5°～21°，較平緩，小于或接近其殘余強度值Φ，幾近自然休止角，起控制性作用的是內聚力C值。據滑坡地表形態觀察和勘探揭露，滑坡前緣已抵老河床，坡腳臨空高度2～3 m，滑移的水平空間和垂直空間均有限，坡體大部分位于正常蓄水位下，產生高速向下滑移的可能性不大，因而產生涌浪翻壩影響大壩安全的可能性較小，慢速滑移的可能性較大。由于距大壩軸線較近，再次滑動將對大壩安全及導流輸水隧洞有一定影響。