水位漲落對庫岸滑坡穩定性影響研究

鄭爭鋒 龔 輝

(中南電力設計院有限公司，湖北 武漢 430071)

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水位漲落對庫岸滑坡穩定性影響研究

鄭爭鋒 龔 輝

(中南電力設計院有限公司，湖北 武漢 430071)

介紹了三峽庫區石榴樹包滑坡的工程概況，分析了滑坡變形破壞的原因，通過建立地質模型，計算研究了不同庫水位工況下滑坡的穩定性，為滑坡災害預報提供了理論依據。

滑坡，水庫，水位，穩定性

1 工程概況

石榴樹包滑坡長約480 m，寬約140 m，面積約0.25 km2，滑體總方量約610萬m3，滑坡后緣殘留有弧形后壁，滑坡舌呈弧形凸于江面，滑體坡面呈階梯狀，平均坡角約26°。高程350 m～250 m和高程200 m以下,為坡角40°的陡坡；高程100 m以下被洪水沖刷多成42°～ 45°左右的陡坡。

1.1 地形地貌

滑坡所處的長江北岸，岸坡屬逆向坡，所在坡面坡地約30°～35°。總體地勢呈上緩下陡趨勢，屬凸型坡，不利于邊坡穩定，地表大量小灌木生長(見圖1)。

1.2 地層巖性

滑坡體區域主要地層有覆蓋層為粉質粘土，下伏基巖粉砂巖，詳見圖2。

粉砂巖節理裂隙發育，主要發育兩組優勢節理：

1)產狀215°∠85°，閉合狀、局部張開，延伸長度大，可見長度大于5 m，最大張開度約5 mm；2)產狀45°∠15°，延伸長度大，可見長度1 m～3 m，間距50 cm左右，局部張開、裂隙面泥質充填，最大張開度約1.5 mm。

1.3 氣象水文

區內雖降雨豐富，但受地形條件和堆積物嚴重覆蓋的限制，大氣降水滲入補給較差，集中的降雨多沿陡峻的岸坡匯集于沖溝排入長江。而下滲部分徑流途徑短，排泄條件良好，故區內地下水不活躍，水量貧乏。

2 滑坡成因分析

滑坡的變形破壞是內因和外因共同作用的結果，滑坡影響因素敘述如下。

2.1 內因

軟弱地層是斜坡變形破壞的物質基礎，石榴樹包滑坡以軟巖為主，由于巖石的親水性，決定巖石具有易軟化、泥化和風化的特點，為斜坡的變形破壞奠定物質基礎。

2.2 外因

主要為降雨及庫水位變化，鄂西巴東地區年降雨量較大，卻相對集中，降雨期間也是長江流域防洪的汛期，三峽水庫水位上漲劇烈，加劇了滑坡體整體的穩定性，這也是庫區滑坡發生的主要原因。

3 建立計算模型

3.1 計算模型

根據石榴樹包滑坡的工程地質條件，選擇潛在的主滑動面A—A′剖面作為滲流穩定性計算剖面(見圖2)，其方位NW182°，滑坡前緣高程約60 m、后緣最高點高程約320 m，底部邊界最低點高程約0 m，滑坡體長度約620 m。

在以上限定范圍內建立滲流場模擬的地質模型，地質模型進行三角形有限單元網格剖分，考慮庫水位的變動主要對滑坡體前緣有影響，對滑床部分的單元體剖分較密，有限元剖分網格見圖3。

在上述過程中，如果列車ProSe服務器判定列車所在的位置周圍沒有可以進行D2D通信的合適列車，則通知請求列車；請求列車收到相關信息后停止發送發現請求，并在一段時間后再重新發起請求。考慮到ATS以及ProSe服務器可能因為故障而做出錯誤的判斷，發起列車識別的列車在收到服務器發出的無可行車車通信鏈路的報告后，進入周期性的列車自組織發現過程，以保障行車安全；同時，出于對ATS的信任，設備自組織列車識別過程的周期可以設置的較長，以降低列車通信設備和無線網絡負擔。在列車D2D通信建立后，如果兩列通信列車處于前后位置且當前運行線路一致，則后面的列車可以發起追蹤請求，進行持續的通信和精細的追蹤。

3.2 模擬參數

根據現實試驗和收集以后的勘測資料，選取參數見表1。

表1 參數表

3.3 計算工況

三峽水庫蓄水后，庫水位在175 m和145 m之間反復變化，從圖4可以看出，在一個水文年內，庫水位變動幅度達到30 m，庫水位變動對滲流場影響可分為以下三個階段：第一階段(11月～12月)，庫水位在175 m平穩運行期，持續時間約60 d；第二階段(1月～5月)，水庫處于泄水狀態，泄水持續時間約150 d，坡前庫水位將從175 m降至145 m，平均每天下降約0.2 m；第三階段(10月～11月初)，三峽水庫蓄水，庫水位從145 m升至175 m，持續時間約30 d，平均每天上升約1 m。本文對坡前水位變動速率進行簡化，我們假定水位是勻速下降和上升的，相應的水頭邊界函數如圖4所示。

以此為依據，考慮三峽水庫正常運營及特殊情況下水位可能的變化，確定模擬工況如下：工況一：庫水位在175 m平穩運行(初始狀態)；工況二：庫水位以0.2 m/d從175 m降至145 m水位；工況三：庫水位以1 m/d從175 m水位泄水至145 m；工況四：庫水位以1 m/d從145 m水位蓄水至175 m。

4 滑坡穩定性計算及分析

對比上述不同降速對最危險滑動面穩定性的影響，可以看出：1)穩定性曲線的變化隨著庫水位的下降，岸坡的穩定系數逐漸降低，速度越大，影響程度越大；庫水位下降越慢，穩定性增加程度越大。2)庫水位從175 m下降到145 m期間，庫水位下降速度越大，出現穩定性極小值時的臨界高程點偏小。從以上分析可以得出，最危險的滑動面范圍都集中在滑坡體的中前部，這也從穩定性變化方面證明了庫水位變動對岸坡滲流場的影響主要集中在靠近庫水位的范圍。

5 結論及建議

1)不同工況下，庫水位變動對滑坡體滲流場的影響表明：

a.庫水位下降時，地下水浸潤線向下彎曲；庫水位上升時，地下水浸潤線向上彎曲，說明坡體內地下水位線的變動總是滯后于庫水位的變動，速度越大，滯后越明顯。

b.庫水位變動幅度同等情況下，降速越大，對地下水滲流場影響越小。

c.在庫水位下降相同時間的情況內，降速越大，對地下水滲流場影響程度越大。

2)庫岸邊坡在庫水位下降期間穩定性最差，庫水位下降越快，越不穩定，降速越快，穩定性越長。因此，為確保庫岸邊坡穩定，應避免水位的突降。

3)模擬計算出石榴樹包最危險滑動面及不同工況下最危險滑動面的穩定性系數，對石榴樹包滑坡進行變形監測、治理有重要的意義。

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Research on the impact of changes in the water level of reservoir landslide stability

Zheng Zhengfeng Gong Hui

(The Central South Power Design Institute Co., Ltd, Wuhan 430071, China)

The article introduces Shiliushubao landslide engineering conditions of three gorges reservoir region, analyzes the landslide deformation damage causes, calculates landslide stability with different reservoir water level through establishing geological models, which has provided some theoretical basis for landslide disaster prediction.

landslide, reservoir, water level, stability

1009-6825(2016)12-0056-02

2016-02-16

鄭爭鋒(1983- )，男，碩士，工程師； 龔 輝(1986- )，男，博士，工程師

P642.22

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