臥虎山水庫溢洪道左岸滑坡體穩定分析及加固

李志乾

（黃河勘測規劃設計有限公司，河南 鄭州 450003）

臥虎山水庫溢洪道左岸存在三個滑坡體，對分別應溢洪道進口引渠、溢洪道閘室及溢洪道泄槽，對臥虎山溢洪道工程的安全存在嚴重的威脅。2007年經水利部大壩安全管理中心鑒定，溢洪道左岸的三個滑坡體需進行除險加固。

1 滑坡體概況

Ⅰ號滑坡體位于溢洪道左岸泄槽段，呈長條狀分布，順坡向延伸長度約 250m，寬度約 100m，厚度 20m～50m，體積約（50～100）×104m3，大致的滑動方向為21°。Ⅰ滑坡體產生的形式為整體錯落，產生的主要原因是左岸坡頁巖存在幾組原生型和構造型軟弱結構面，切割出大量不穩定巖體。1976年松動大爆破使左岸巖石遭到破壞，軟弱結構面的抗剪強度降低，同時在溢洪道施工時開挖邊坡過陡，坡腳挖方過多，造成失穩。

Ⅱ號滑坡體位于溢洪道左岸控制段，呈靴形分布，順坡向延伸長度約 196.0m，寬度約 110.0m，厚度 15m～45m，體積約（30～95）×104 m3,分布高程為148.50m～208.50m，滑動方向正北。滑坡體的形成主要是由于隨著溢洪道展寬工程，將滑坡體的右側前部阻滑帶以上蓋重巖石清除后，消減了阻滑力，使滑體形態形成前小后大、頭重腳輕的狀態。滑體后緣裂縫產生后，表水直接從裂隙滲入滑帶，使條件進一步惡化，最終由于松動大爆破導致巖體、滑帶強度降低由1號滑體滑動引起連鎖反應造成失穩。

Ⅲ號滑坡體位于溢洪道左岸進水渠段，是由于早期巖石重力失穩而形成的老滑坡體，呈扇形分布，為推移式厚層巖石滑坡。滑坡體縱長270m，后緣寬度70.0m，前緣寬度 320m，厚度 13m～45m，體積約 200×104m3。該滑體可能存在失穩導致溢洪閘引渠渠底至今沒有按設計開挖，嚴重影響溢洪閘的行洪安全。

2 滑坡體穩定分析

由于對溢洪閘安全存在潛在隱患，根據臥虎山水庫除險加固的要求，需要對滑坡體進行穩定性分析。

本次計算根據地質勘探及對其穩定狀態的定性分析，結合滑坡體所在部位的地形地貌、滑動方向，分別對三個滑坡體取1-1、2-2、3-3三個典型剖面進行了計算分析。滑坡體的設計安全系數依據所在溢洪閘部位的重要性以及滑坡體失事的影響程度，參考《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386-2007）選取。

表1 滑坡體穩定計算工況

2.1 參數的選取

本次計算中各軟弱夾層、主滑面、地下水位及地層參數均根據地質勘探確定。

2.2 主滑面Φ值反演及確定

由于主滑面（泥加碎屑b）巖土c、Φ值對滑坡體穩定分析影響較大，而地質勘探取樣試驗有時并不能獲取合理的抗剪參數，有條件的情況常常通過反演分析，進行對比分析后選取。臥虎山水庫在1976年6月擴建溢洪閘施工期間進行了松動大爆破，大爆破后滑坡體發生過滑動并采取過砍頭卸載等工程措施。大爆破裝藥85t，振動圈半徑300m，滑坡體全部在振動圈內，實測震動加速度相當于11度地震，但大爆破對各滑坡體的實際震動烈度無相關實測資料。考慮到臥虎山水庫工程的地震設防烈度為6度，本次穩定計算參數反演時提高1度，按7度地震設計工況計算。反演時保持主滑帶C’=10kPa不變，模擬滑坡體極限平衡狀態（K=1.0 時）時的 Φ 值，同時代入 τf=c′+σ′tanφ′與地質勘測值進行比較。

經反演及分析,滑坡體主滑面泥加碎屑b夾層Φ值選取如表2。

表2 各滑坡體主滑帶計算采用值表

2.3 滑坡體穩定安全分析

滑坡體穩定分析采用巖質邊坡穩定分析的程序EMU，分別計算各潛在滑面、軟弱層的抗滑穩定安全系數k，計算成果見表3。由計算可知，I號、II號、III號滑坡體在各滑面的抗滑穩定安全系數均大于1.0，基本處于穩定狀態，與滑坡體現狀吻合。但I號滑坡體、II號滑坡體沿主滑面不滿足安全系數要求,III號滑坡體沿軟弱1面不滿足設計安全系數要求，為保證溢洪閘的安全運行，仍需對各滑坡體加強觀測及加固。

穩定計算分析中同時針對不穩定滑面，沿滑動反方向施加阻滑力，分析滿足穩定要求時所需的阻滑荷載。通過計算，I號滑坡體施加1000KN施加，II號滑坡體施加2800KN施加，III號滑坡體施加450KN抗滑力后，各滑坡體抗滑穩定安全系數滿足設計要求。

表3 滑坡體穩定分析成果

3 滑坡體加固設計

由于三個滑坡體都是以深層滑動為主，坡腳緊鄰水庫溢洪閘，且歷史上都經過砍頭卸載，目前已經不具備采用支擋及再次卸載的加固措施。同時考慮到抗滑樁具有抗滑能力強、適用條件廣泛、不易惡化滑坡狀態、施工安全簡便,能進一步核實地質條件等優點，經過對抗滑樁加固方案和預應力錨索加固方案的比選，溢洪閘左岸滑坡體最終選取了抗滑樁加固的方案。

表4 施加抗滑力后穩定分析成果

抗滑樁均采用人工挖孔混凝土灌注樁，樁截面矩形。I號滑坡體樁尺寸3.0m×4.0m，樁短邊與1-1剖面主滑方向垂直，單排布置，樁中心間距8.0m，加固范圍83m，共11根。II號滑坡體樁尺寸3.0m×5.0m，樁短邊與2-2剖面主滑動方向垂直，單排，中心間距8.0m加固范圍96m，共14根。III號滑坡體樁尺寸3.0m×4.0m，樁短邊與3-3、4-4滑動方向垂直，單排環向布置，環向半徑135m，樁間距取8.0m，加固范圍88m，共12根。

4 結語

臥虎山水庫除險加固方案2008年報水利部黃委會，目前I號滑坡體抗滑樁加固已于2009年開始實施，并于2012年通過竣工驗收，目前工程運行狀況良好。