貴州某水庫壩前邊坡穩定性分析

孫世永　（廣州南沙開發區建設科學技術委員會辦公室，廣東 廣州 511455）

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貴州某水庫壩前邊坡穩定性分析

孫世永（廣州南沙開發區建設科學技術委員會辦公室，廣東 廣州 511455）

基于貴州某水庫左岸滑坡變形破壞特征與現場調研、勘探成果，探討分析了該滑坡的成因機制，并對該滑坡的穩定性進行數值分析。結果表明：該滑坡為堆積在順向基巖面上的松散堆積體，開挖前處于基本穩定狀態，而在降雨和施工影響下，坡體出現塑性貫通區，導致了邊坡的破壞失穩。

水庫邊坡；降雨 ；穩定性分析；Geo-slope

0　前言

水庫庫岸失穩是伴隨水電工程建設而產生的一種地質災害，其受地質構造、結構面、邊坡坡角、巖性、水文地質條件及水庫水位升降及人類工程活動的影響，一直是水電工程中遇到的一個重大難題。就已有的資料來看，一般認為，占主導地位的是工程建設和水（降雨及庫水位變化）的影響，如降雨沿著裂隙下滲到坡體深部會誘發滑坡[1-2]。

本文以貴州某水庫邊坡為研究對象，通過現場調研并選擇該地區典型降雨過程進行詳細的降雨入滲模型計算，對天然、開挖、降雨等工況下邊坡的穩定性進行分析，可為該邊坡的設計及治理提供一定的理論參考。

1　滑坡的基本地質特征

該滑坡右（東）邊界為一沖溝，滑坡后緣壁為一平臺，該邊坡為一傾角大于45°的陡坡面，滑坡體前后縱長260m，相對高差100m，左右橫寬200m。左緣基巖板出露。滑坡體上、下部自然坡度較陡，中部滑坡平臺坡度較緩，由于路基開挖改造，滑坡平臺及平臺前緣陡坎已表現不明顯。

滑坡體為殘坡積層，褐色碎石土，由粉質粘土和碎石組成，粒徑5～15cm，含量30%左右，結構松散，力學性質差。滑床均為為三疊系中統邊陽組第一段及第二段地層，由泥質粉砂巖、粉砂質泥巖夾鈣質砂巖及泥巖夾細等所形成的順向坡，如圖1所示，產狀在邊坡上部為50°/NW∠15°，中部為50°/NW∠31°，下部50°/NW∠15°。

2　滑坡穩定性分析

2.1計算參數

根據勘察資料及有關研究的試驗結果，結合經驗調查，提出各層巖土天然容重γ、內聚力c、內摩擦角φ值，如表1所示。

圖1　水庫滑坡平面示意圖

圖2　計算剖面

邊坡穩定性分析采用剛體極限平衡法，巖土體參數的取值見表1，因實際鉆孔多為干孔，未揭露真正的地下水水位，故計算分析時覆蓋層巖土容重取天然容重。《勘探報告》中給出裂隙含水層滲透系數0.028～0.098 m/d，風化裂隙開啟性差，多為閉合型或被泥質、巖屑充填，賦水性差，涌水量小，本次計算飽和狀態下裂隙巖體的滲透系數取為0.0864m/d。

巖土主要物理力學指標　表1

所采用的基質吸力曲線和滲透系數曲線如圖3、圖4所示。

圖3　滑體土基質吸力曲線

圖4　滑體土滲透系數曲線

2.2計算工況

由于邊坡失穩是在連續降雨后發生的，推測降雨是導致滑坡發生的主導因素，所以分析時主要考慮開挖前后的兩種工況，即自然工況、降雨工況。根據當地氣象站1959～2010年的資料統計，年平均降水日數（日降水量≥0.1mm）154.5d，日降水量≥25.0mm天數為33.7d，暴雨日（日降水量≥50.0mm）4.4d，根據上述資料在模擬降雨影響時降雨強度為20mm/d。

3　穩定性分析

根據極限平衡分析結果（見表2），計算結果表明，該處邊坡在天然狀態下穩定系數為1.330，處于穩定狀態。

水庫工程左岸滑坡在路塹開挖工況條件下，計算結果如圖6所示，滑動面上段滑體的穩定系數為1.189，大于邊坡安全系數1.15～1.10，邊坡在該種工況下處于穩定狀態。而在持續降雨的影響的條件下降雨滲流情況如圖7所示，穩定分析結果如圖8所示，降雨后的穩定系數減小為0.987，小于最小安全穩定系數，所以在該工況下邊坡坡面已發生了較大規模的跨塌，邊坡土體發生明顯的變形開裂。

圖5　開挖前穩定性

圖6　開挖后穩定性

圖7　開挖后地下水滲流

圖8　開挖后降雨影響下的穩定性

邊坡穩定系數　表2

4　穩定性評價

由上述計算結果可見該邊坡在開挖前無論是天然工況下還是在降雨條件下邊坡穩定系數都大于規范要求，說明位于順層基巖面上邊坡是穩定的。

由于路塹開挖施工對原邊坡進行消坡、放坡等施工，經計算開挖后的邊坡穩定系數大于規范要求，處于穩定狀態。但由于施工的影響對原坡面的植被予以破壞，在持續降雨條件下，降雨雨水由地表滲入坡體增加對邊坡穩定極為不利的孔隙水壓力。入滲的水充填于裂隙的空隙，使地下水位以上的非飽和裂隙逐漸飽和，當下滲水達到地下水位后，使地下水位開始上升，比降增大，排向河道的滲流量也加大（如圖7所示）。

另外降雨期間，沿著邊坡節理裂隙入滲的雨水會增加邊坡巖體含水飽和度，減小非飽和區域，使得邊坡土體容重增大，降低巖體抗剪強度[3]，從而影響了邊坡的穩定性。

邊坡處于飽和狀態之前，降雨強度對邊坡穩定性影響很大，開挖后的邊坡在未降雨前安全系數為1.189；伴隨著降雨的影響邊坡安全系數減為0.987。根據文獻[4]的分析結果可知，隨著降雨強度的增大邊坡滲流穩定后，邊坡處于飽和狀態后，多余的降雨量會形成地表徑流排泄，滲入邊坡巖體的部分不會繼續增加，飽和后的巖體邊坡，降雨強度對坡體穩定性影響有限，而降雨對非飽和邊坡穩定性影響極大。

5　結語

①勘察結果表明，滑坡體為殘坡積層，結構松散，力學性質差，為堆積在順向基巖面上的松散堆積體，是致使該處覆蓋層存在潛在滑動內因。

②降雨前坡體為非飽和狀態，由于施工對原坡面的植被予以破壞，降雨期間雨水沿著邊坡節理裂隙入滲坡體增加了邊坡巖體的含水飽和度，減小非飽和區域，使得邊坡土體容重增大，降低巖體抗剪強度影響了邊坡的穩定性。

綜上所述，水庫左岸公路沿線滑坡災害主要因較為不利的地形地貌、地層巖性、地質構造及未采取防護措施的人類工程活動（主要是筑路開挖）和降雨等因素產生。

為防止施工導致坡后土體進一步變形，因此有必要對該邊坡土體進行預防性加固，然后重新設計，以獲得合理的外形適應邊坡土體性狀。

[1]RAHIMI A，RANARDJO H，LEONG E C.Effect of antecedent rainfall patterns on rainfall-induced slope failure[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2011，137（5）：483-491.

[2]陳麗霞，殷坤龍，劉禮領，等.江西省滑坡與降雨關系研究[J].巖土力學，2008，29（4）：1114-1120.

[3]汪斌.庫水作用下滑坡流固耦合作用及變形研究[J].武漢:中國地質大學（武漢），2008.

[4]唐棟，李典慶，等.考慮前期降雨過程的邊坡穩定性分析[J].巖土力學，2013，34（11）：3239-3248.

TV62

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1007-7359(2016)03-0138-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.050

孫世永（1980-），男，山東臨邑人，畢業于中國科學院大學，博士；講師，主要從事邊坡穩定性與軟土加固相關研究工作。