三峽庫區某高切坡穩定性分析及治理

王祥宇 肖詩榮 陸世軒

(1.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002； 2.三峽大學，湖北 宜昌 443002)

三峽庫區某高切坡穩定性分析及治理

王祥宇1肖詩榮2*陸世軒1

(1.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002； 2.三峽大學，湖北 宜昌 443002)

對位于巫山縣的一處高切坡進行分析，探討了影響高切坡穩定性的各項因素，采用極限平衡法及工程地質類比法等分析方法對其穩定性進行了計算分析和預測評價，并提出了“預應力錨索+肋柱錨桿面板+漿砌石護坡擋土墻+截排水設施”的工程治理方案。

高切坡，地質災害，預測評價，工程治理

0 引言

三峽庫區地質災害防治是三峽工程后續工作的任務之一，高切坡防護是三峽庫區地質災害防治工作的重要組成部分，也是關系到百萬移民長治久安的大事。本文通過對巫山某高切坡的巖土特性進行研究，分析預測其破壞模式，并提出合理的治理對策。

1 地質概況

本文所研究的高切坡位于巫山縣西部、長江北岸，東距巫山縣城約15 km。區域地貌屬于中、淺切割褶皺侵蝕、剝蝕中低山。測區出露地層主要為三疊系上統須家河組(T3xj)頂部地層，巖性為褐棕色薄層狀粉砂巖夾灰黃色厚層狀中細粒長石砂巖。第四系廣泛分布于山體斜坡、階地及河漫灘上。成因類型有人工堆積、殘坡積、崩坡積等。

大地構造部位上處于川鄂湘黔隆起褶皺帶之西北部，西臨川東褶皺帶東緣，具有兩大構造體系交接帶的復合特征。工程區內50年超越概率10%的地震動峰值加速度值為0.05g，反應譜特征周期為0.35 s，相應地震烈度為6度。

2 高切坡地質特征[1]

本高切坡(KWS028)位于曲尺鄉南側長江岸邊，為碼頭復建時形成。高切坡一帶地貌上呈一緩坡臺狀，原始地形坡度25°左右，傾向SE。

2.1 形態特征

高切坡分上下兩級，上級高切全長161 m，樁號K0+000～K0+161，坡腳高程173.23 m～178.8 m，坡眉高程175.4 m～189.4 m，最大切坡高15 m，坡面總體走向60°，平均坡角60°左右，平面上呈反“Z”字折線形。下級高切坡全長45 m，樁號K0+111～K0+156，坡腳高程174.5 m，坡眉高程180 m～184.6 m，最大切坡高10 m，坡面總體走向60°，平均坡角60°左右，平面上成一字形。

2.2 地質構造

根據高切坡地質結構的不同，對高切坡進行分段論述，限于篇幅，本文選樁號K0+091～K0+111段典型高切坡段進行詳細論述。

該段屬土質高切坡，坡長20 m。平面上呈近直線型，總體走向63°。高切坡平均坡角60°，坡面呈直線型。高切坡坡腳高程179.5 m～180.5 m，坡眉高程186.5 m～190.5 m，最大切坡高10.5 m。高切坡坡面出露褐黃色碎塊石土，碎石含量約45%，直徑一般2 cm～20 cm，棱角狀，塊石含量約20%，直徑一般20 cm～40 cm，松散～稍密狀態，可見厚度8 m左右，坡腳一帶局部可見灰黃色巨厚層長石砂巖出露，中風化狀態。巖層傾山內，傾向330°，傾角12°，呈逆向坡結構(見圖1)。

2.3 水文地質條件

高切坡坡眉以上緩坡覆蓋層細粒物質含量較高，屬相對隔水層，雨季緩坡地段所匯集的降雨以坡面流的形式向高切坡坡面排泄。高切坡分布的碎石土、碎塊石土，透水性較強，高切坡一帶區所匯集的大氣降水經短途地表徑流后即下滲。

3 穩定性分析計算[2,3]

3.1 穩定性現狀及預測變形破壞模式

樁號K0+091～K0+111段屬巖土質高切坡，土層厚度較大，局部出現滑塌破壞，整體穩定性較差，預測破壞模式為邊坡土體在降雨作用下，由于碎石土體透水性強，雨量足夠大，雨水入滲，減小內在粘聚力以及內摩擦角，導致抗剪強度降低，碎石土體穩定性會降低，加之雨水入滲，坡體重量增加，下滑力增大，造成滑塌破壞，甚至沿基巖面的整體滑移破壞。

3.2 穩定性計算與評價

根據工程地質類比法，參照附近區域地質勘察報告，防護工程設計巖體物理力學參數建議見表1，表2。

表1 土體物理力學性質指標建議值

高切坡整體穩定性計算軟件采用SLOPE/W的Janbu法，典型剖面計算成果見圖2、圖3以及表3(計算選取下河引道以上部分，下河引道以下部分穩定)，圖中陰影部分為易滑體。

表2 巖體物理力學性質指標建議值表

表3 邊坡穩定性計算成果表

剖面Janbu法天然狀態飽和狀態穩定性系數穩定狀態穩定性系數穩定狀態安全系數典型剖面1．434穩定1．035欠穩定1．20

計算表明，在天然狀態工況下，邊坡穩定性系數為1.434，處于穩定狀態；而在飽和狀態工況下，邊坡穩定性系數為1.035，處于欠穩定狀態，在突發強降雨條件下易發生滑塌破壞，從圖3可見，陰影部分為易滑體，坡體會發生較大范圍的滑移破壞，印證了上文的預測。

4 治理工程設計[4-7]

樁號K0+091～K0+111段土層厚度較大，穩定性較差，其他段邊坡整體穩定，但存在局部表層松動，塊石崩落的現象。為了防止邊坡穩定性進一步惡化，保護碼頭及河道安全，需對邊坡進行治理。

根據設計原則及實際地質條件，治理方案確定為:預應力錨索+肋柱錨桿面板+漿砌石護坡擋土墻+截排水設施。

1)邊坡開挖、修整。高切坡總體為直線形，局部為弧形，邊坡上分布有松動巖體等松散物質，雜草及其根系，坡面殘留的松動巖塊、浮土應清除，以利于高切坡支護施工。設計開挖坡比為1∶0.5。

2)預應力錨索+肋柱錨桿面板護坡。樁號K0+091～K0+111段，為防止坡體整體滑移崩塌，加強坡體穩定性，經過分析計算，采用預應力錨索+肋柱錨桿面板護坡(見圖4)。肋柱水平方向間距5.0 m，肋柱截面尺寸為0.6 m×0.5 m，肋柱間面板厚度為300 mm。肋柱從上往下依次布置2排錨索和2排錨桿。第一排錨索距坡頂垂直距離2.0 m，錨索間垂直間距3.0 m，錨索長20 m，選用500 kN預應力錨索。錨索采用高強度、低松弛預應力鋼絞線，設計錨索與水平面夾角20°，布置間距均為5 m×3 m，錨索鉆孔直徑均為120 mm。第一排錨桿距錨索垂直間距2.0 m，錨桿長9.0 m，采用直徑為25 mm的HRB400級螺紋鋼筋，傾角20°，錨桿終孔直徑為110 mm。肋柱縱向采用4根直徑22 mm的HRB335級螺紋鋼筋，布置間距為5 m×2 m，箍筋采用直徑為16 mm的HPB300級光圓鋼筋，間距200mm。混凝土面板厚300 mm，布設雙層鋼筋網，鋼筋網采用10 mm的HPB300級光圓鋼筋。頂梁和地基梁均為鋼筋混凝土結構，截面尺寸為0.4 m×0.4 m，縱向采用4根直徑18 mm的HRB335級螺紋鋼，箍筋選用直徑為6 mm的HPB300級光圓鋼筋，間隔200/100布置。肋柱、面板、頂梁及地基梁的混凝土強度等級為C25。混凝土面板上設置φ50 PVC排水孔，排水孔間距為2.0 m×2.0 m，長度為2 m，外傾10%。預應力錨索和錨桿貫入巖體，能增大邊坡巖土體穩定性，混凝土面板護坡，阻止碎石土崩落，治理手段能有效提高邊坡穩定性，確保邊坡安全。

3)其他坡段治理措施。其他坡段為防止塊石崩落，并加強坡體整體穩定性，根據實際地質條件采用肋柱錨桿面板護坡以及漿砌石擋墻護坡，本文不再贅述。

4)截排水設計。高切坡坡頂設置截水溝，將水排到坡腳引入市政排水系統，能有效減少入滲到坡體的降雨量。截水溝為漿砌塊石，塊石強度等級為MU30，M7.5水泥砂漿砌筑，M10水泥砂漿抹面。為了防止沖刷，緩坡段(25%>i>10%)溝底必須采用增加粗糙度的措施，嵌入10 cm×10 cm×8 cm堅硬小石塊或混凝土預制塊，用以減速和消能。截水溝在陡坡段(i>25%)做成級差為600 mm的跌水消能梯坎。

5 結語

1)巖質邊坡段主要破壞模式為邊坡碎裂狀巖體的風化掉塊；土質邊坡段主要破壞模式為邊坡土體在降雨作用下的崩塌，甚至沿基巖面的整體滑移破壞。2)采用預應力錨索、肋柱錨桿面板、漿砌石護坡擋土墻、截排水等設施，能夠有效確保邊坡穩定性。

[1] 長江勘測規劃設計研究院．三峽庫區湖北省高切坡防護工程地質勘察設計技術要求[R]．

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[4] 羅元華，伍法權．三峽水庫區巖土體高切坡的基本特點與防災方法[J]．中國地質災害與防治學報，2004，15(S1)：115-118．

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[7] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術規范[S].

Stability analysis and treatment of the high cut slope in Three Gorges Reservoir region

Wang Xiangyu1Xiao Shirong2*Lu Shixuan1

(1.CollegeofCivilandBuilding,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China; 2.ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China)

A high cut slope in Wushan is analyzed by this paper. Factors that affecting the stability of the slope are discussed and the safety of the slope are evaluated by the limit equilibrium method and the engineering geological analogy method. The mitigation of measure utilizes a comprehensive method： prestress anchor cable+bolt rib pillar panel+grouted stone retaining wall+drain facilities.

high cut slopes, geological disaster, predictive evaluation, project management

1009-6825(2015)30-0064-03

2015-08-17

王祥宇(1988- )，男，在讀碩士

肖詩榮(1963- )，男，副教授

TU413.62

A