臥虎山水庫3#滑坡體成因分析及其治理措施

王和平, 王登科, 王 斐

(1.黃河勘測規劃設計有限公司,河南 鄭州 450003; 2.加拿大艾爾伯特大學,艾爾伯特 埃德蒙頓 T6HOC7)

臥虎山水庫3#滑坡體成因分析及其治理措施

王和平1, 王登科1, 王 斐2

(1.黃河勘測規劃設計有限公司,河南 鄭州 450003; 2.加拿大艾爾伯特大學,艾爾伯特 埃德蒙頓 T6HOC7)

在分析已有地質資料的基礎上,對滑坡體產生的原因進行論證,采用EMU中的Sarma法對滑坡穩定性進行計算,結果表明3#滑坡體沿某一方向具備滑動的可能。采用抗滑樁與地表排水相結合的方法,使3#滑坡體得到了有效治理。

滑坡;滑動面;夾泥;主滑帶;邊坡穩定

濟南市臥虎山水庫庫周存在滑坡(變形)體21處,規模大小不一,性質各異。其中1#、2#、3#、20#滑坡體對水庫安全影響較大。前期,山東省水利勘測設計院對上述4個滑坡體進行過專門研究,并進行過局部處理。右岸20#滑坡體經過鋪蓋處理,對水庫安全影響不大。左岸1#、2#滑坡體經過前期處理,已經基本滿足穩定要求。近年來,只在水庫左岸3#滑坡體前緣出現了局部裂縫、沿滑動面有泥質溢出等現象。為了保證水庫左岸溢洪道和水庫下游人民的安全,需要對3#滑坡體進行除險加固。

1 基本地質條件

1.1 滑坡體地形地貌

3#滑坡體位于左岸溢洪道進口段岸坡上,坡面傾向北或北東,是一個滑面在縱剖面上表現為弧形的多級滑坡。由于沿弧型斷面錯落造成的轉動,使滑體巖層與正常巖層形成反傾關系。3-1滑坡后緣已經被后期崩—坡積物充填,高程185～200 m;3-2滑坡地形呈緩坡狀,地層向內傾斜;3-3滑坡頂面高程135.0 m,現為省級公路?；虑熬壩挥趲焖灰韵?高程約125 m?；聝蓚染鶠闆_溝[1]。

根據本次勘探結果,滑坡體在平面上呈扇形分布,滑體厚度13～45 m,最大體積為200×104m3。

1.2 滑坡體物質組成

滑坡體的地層分布(圖1):

(1) 3-1滑坡后緣被第四系全新統崩—坡積物充填,巖性為大塊石夾土,滑體主要由灰巖、鮞狀灰巖組成,傾向山內?；瑒用鏋檐浻矌r層的軟弱面。

(2) 3-2滑坡主要由寒武系中統灰巖、泥灰巖、薄層頁巖夾細砂巖、云母質頁巖等組成,呈30°～45°傾向山內?；規r、泥灰巖呈中厚層狀;薄層頁巖、云母質頁巖頁理明顯。

圖1 臥虎山水庫3#滑坡體地質剖面圖Fig.1 Geological profile of No.3 landslide of Wohushan reservoir

(3) 3-3滑坡體主要由泥質頁巖夾砂質云母頁巖、疙瘩狀灰巖、頁巖等組成,底部有10 cm純泥型軟弱夾層。

3#滑坡是由于早期巖石重力失穩而形成的,為推移式厚層巖石滑坡。滑坡體結構松散,含水量高,易變形。

1.3 水文地質條件

根據現場調查和現場勘探、豎井開挖可知,滑坡體內目前情況下處于干燥狀態,有利于滑坡體的穩定。

2 工程地質特性

本次除險加固工程對于滑體土的化學成分、礦物成分沒有進行重新檢驗分析,只進行了顆粒分析,見表1,而化學成分、礦物成分、力學指標主要依據前期試驗資料。從已有的資料可知:①夾泥中SiO2、Al2O3和Fe2O3的含量較高,而CaO和MgO的含量較低;②夾泥的礦物成分以蒙脫石、伊利石為主,含有少量綠泥石、方解石和白云巖。

根據已由試驗資料,結合3#滑體土性質,提出滑體(巖)土力學指標建議值如表2。

3 滑坡原因分析及穩定性計算

3.1 滑坡成因

臥虎山滑坡體為破碎的灰巖、泥灰巖、薄層頁巖、砂質頁巖等組成,局部裂隙發育,遇水軟化,為滑坡形成提供了物質基礎。軟弱結構面和主滑面為順坡向,軟弱結構面一旦遇水,抗滑力減小,為邊坡滑動提供了結構面?；瑤恋耐杆韵鄬^差,地下水沿巖層頂面或底面一帶徑流,軟化滑帶物質形成軟弱帶,為滑坡形成提供了滑動介質?；轮胁苛严断鄬Πl育,為地下水的入滲提供了通道,使滑帶中含水量增加,巖體軟化,滑體抗剪強度進一步降低,從而誘發邊坡失穩。人類活動,如大爆破使得滑坡體進一步破碎、松動,加之前緣開挖,前緣形成臨空面,邊坡的應力平衡被打破,從而引起新的滑動。

表1 3#滑坡體夾層物質顆分試驗成果匯總表

表2 3#滑坡體夾層、巖體力學指標建議值

3.2 滑坡穩定計算

為了簡化計算,3#滑坡體穩定計算采用圖2的剖面進行計算,簡單地認為3-1、3-2、3-3滑坡體的底界面為連續主滑動面。按滑體沿軟弱面和主滑帶滑動兩種工況考慮。主要采用巖質邊坡穩定分析的程序EMU(Energy Method Upper Bound Limit Analysis)中的Sarma法計算,即計算假定條塊的底面和側面均達到極限平衡,可通過靜力平衡條件獲得極限狀態的臨界加速度ηb,計算K值。

圖2 臥虎山水庫3#滑坡體穩定計算剖面圖Fig.2 Profile of stability calculation of No.3 landslide of Wohushan reservoir

安全系數k的確定:根據《水利水電邊坡設計規范》(SL386—2007)的規定[2],采用極限平衡法計算的邊坡抗滑穩定最小安全系數應滿足規范中表3.4.2抗滑穩定安全系數標準,而表3.4.2邊坡級別的確定則是依據規范中表3.2.2邊坡的級別與建筑物級別的對照關系確定。確定建筑物邊坡級別為3級,相應邊坡抗滑穩定最小安全系數為1.15。

3.2.1 加固前邊坡穩定計算

按沿軟弱面滑動和主滑動面滑動兩種工況進行計算[3],如表3。

由表3可知:3#滑坡體沿主滑帶滑動方向不滿足邊坡穩定要求。

表3 滑坡體按不同滑動面滑動安全系數計算結果表

3.2.2 設計抗滑力后邊坡穩定計算

根據上述計算結果,沿3#滑坡體主滑帶滑動方向需要增加邊坡抗滑力。運用EMU程序,對不穩定邊坡施加設計抗滑力,使抗滑穩定系數K滿足穩定要求。計算成果如表4。

表4 滑坡體增加設計抗滑力后安全系數計算結果表

4 滑坡治理措施及效果

4.1 滑坡治理措施

臥虎山滑坡體治理采用抗滑樁和布置表層排水治理,其優點為:①抗滑樁可以埋入地下,對周圍建筑物和環境影響較小。②抗滑樁樁長、樁徑以及樁頂、樁底高程可以在開挖豎井的過程中,依據地質情況的變化進行調整。③抗滑樁布置比較靈活,可以分散使用,也可以集中成排布置。施工方法簡單,施工過程中可直觀檢查,施工質量可以得到保證。

表層排水設計是在滑坡體邊界以外大約6 m處,設計一條環形截水溝。在滑坡范圍內設計樹枝狀排水溝,排水溝位置盡量避免橫切滑坡體。主溝和滑坡移動方向一致,支溝與滑坡移動方向呈30°～45°,支溝間距20～30 m。

4.2 滑坡治理效果

根據表3的計算結果,進水渠段滑坡體以3剖面方向為滑動方向,每延米設計抗滑力為1 000 kN?？够瑯对O計尺寸為矩形,尺寸3 m×4 m,樁短邊與滑動方向垂直,共布置12根樁。經過增加設計抗滑力后的穩定計算,滑坡體的抗滑穩定系數滿足要求,滑坡體穩定。

5 結語

(1) 臥虎山水庫庫周滑坡體21處,對水庫影響較大的有1#、2#、3#、20#滑坡體,經過前期治理,1#、2#、20#滑坡體對水庫的影響已經降到最小,而對水庫安全具有影響的只有3#滑坡體。

(2) 3#滑坡體主要受地形地貌、地層巖性、地質構造、塊體結構及水文地質條件等因素共同影響。3#滑坡體本身為古老滑坡體,經過多次的滑動基本處于穩定狀態。由于近期人類活動使得重新復活,對水庫安全造成威脅。

(3) 經計算3#滑坡體沿主滑帶滑動方向安全系數不滿足規范要求。增加設計抗滑力后,安全系數滿足規范要求,加固后的邊坡穩定性得到提高。

(4) 臥虎山滑坡體治理采用抗滑樁和布置表層排水治理?？够瑯秲烖c為:對周圍建筑物和環境影響較小;抗滑樁的樁長、樁徑以及樁頂、樁底高程可以在開挖豎井的過程中依據地質情況的變化進行調整;抗滑樁布置比較靈活,施工過程中可直觀檢查,施工質量可以得到保證。

[1] 王和平,侯清波,高旭輝,等.濟南市臥虎山水庫除險加固工程地質勘察報告[R].鄭州:黃河勘測規劃設計有限公司,2008.

[2] 中華人民共和國水利部.水利水電邊坡設計規范:SL386—2007[S].北京:中國水利水電出版社,2007.

[3] 李志乾,志曉紅,王和平,等.山東省濟南市臥虎山水庫除險加固工程初步設計報告[R].鄭州:黃河勘測規劃設計有限公司,2008.

(責任編輯：陳文寶)

Genetic Analysis and Control Measures of 3#Landslide of Wohushan Reservoir

WANG Heping1, WANG Dengke1, WANG Fei2

(1.YellowRiverEngineeringConsultingCo.,Ltd.,Zhengzhou,Henan450003; 2.CanadaAlbertUniversityAlbertT6HOC7)

This article characterizes existing geological information,and analyzes the mechanism of the landslide. The Sarma option of EMU software had been used to calculate the stability of the landslide. The calculation results indicates that the landslide has the potentiality sliding along the sliding plane. The integrated measures of resisting pile and surface water drainage system is employed to control the landslide for long time purpose.

landslide; sliding surface; mud; main sliding zone; slope stability

2016-05-06;改回日期:2016-05-18

王和平(1962-),男,高級工程師,工程地質專業,從事水文地質與工程地質勘察工作。E-mail:wanghpyrec@126.com

P642.22

A

1671-1211(2016)03-0395-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.034

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160505.1531.026.html 數字出版日期:2016-05-05 15:31