水庫料場施工開挖穩(wěn)定性分析

（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究所）

水庫料場施工開挖穩(wěn)定性分析

□陳懷洪（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究所）

水庫工程的施工過程中，料場的開挖施工是重要環(huán)節(jié)之一，在實際施工中，往往會遭遇邊坡的滑動等地質(zhì)問題，因而需要預(yù)先針對邊坡狀況及其地質(zhì)穩(wěn)定性進(jìn)行勘察與分析。文章探討了在豐都縣某水庫料場的開挖施工中，邊坡穩(wěn)定性的分析。

水庫；料場開挖；穩(wěn)定

1 引言

近年來，我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其不僅是受到自然環(huán)境的影響，更是由于人為活動的干擾所致，尤其是邊坡災(zāi)害作為地質(zhì)災(zāi)害的一個重要類型，其往往出現(xiàn)于水電、交通、礦山等基礎(chǔ)建設(shè)中。水庫基礎(chǔ)建設(shè)施工料場開挖中，容易遭遇邊坡穩(wěn)定性問題，直接關(guān)系到工程安全、進(jìn)度和成本，因而需要預(yù)先對其穩(wěn)定性問題進(jìn)行科學(xué)評估，從而降低邊坡災(zāi)害發(fā)生率，避免對工程質(zhì)量造成不利影響。

2 工程概況

豐都縣某水庫位于包鸞河上，水庫是一座以縣城供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有場鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人畜用水和發(fā)電等綜合利用的中型骨干水利工程。該水庫與包鸞鎮(zhèn)、縣城距離分別為12、20 km，只有機(jī)耕道和壩址相通，交通不夠便利。

該水庫工程主要組成部分包括：①水庫樞紐工程；②壩后電站工程；③供水工程；④灌區(qū)工程。水庫設(shè)計正常蓄水位428 m，總庫容約2 060萬m3，壩型為面板堆石壩，最大壩高約78 m，壩頂高程約432 m。所需填筑料約50×104m3。

3 料場邊坡地質(zhì)條件

料場位于壩址區(qū)下游包鸞河左岸，為低山丘陵地貌，距離壩址區(qū)約1.50 km，有機(jī)耕道相通。料場擬開采范圍線高程為380～475 m，巖性為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組砂巖、泥巖，巖層產(chǎn)狀N20°E/SE∠16～22°，中厚層狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化層厚度0.50～4 m。場區(qū)無不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程地質(zhì)條件簡單。

經(jīng)室內(nèi)試驗，砂巖天然密度2.56 g/cm3，飽和密度2.60 g/cm3，平均天然抗壓強(qiáng)度85.50 MPa（單值間于70.90～96.70 MPa之間），平均飽和抗壓強(qiáng)度79.80 MPa（單值間于65.20～93.80 MPa之間），軟化系數(shù)0.93，料石強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。料場無用層為泥巖及表層強(qiáng)風(fēng)化層。在圖示擬開采范圍內(nèi)，有用層厚度約20 m，無用層最大厚度約22.20 m，有用層儲量90.90×104m3，無用層體積47.30×104m3，剝采比0.52。該料場有用層為順層開采。

料場開采、運輸條件較好，但儲量不足需求量兩倍，應(yīng)根據(jù)施工專業(yè)綜合比較后確定開采方式，堆石料參數(shù)建議值如表1所示。

表1 堆石料參數(shù)建議值表

4 料場開挖邊坡穩(wěn)定分析

4.1 料場開挖施工概況

料場于2015年5月開始開挖作業(yè)，清除表層覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化無用層，及備料工作，2015年9月底正式開采、運輸料石填筑大壩，至今已運送料石約13萬m3。現(xiàn)開挖后緣邊界450～460 m高程，前緣邊界約380 m公路邊，最大順向邊坡高10～15 m，邊坡開挖坡比1：0.3。

某日地質(zhì)人員現(xiàn)場巡視時，發(fā)現(xiàn)料場開挖邊界上游側(cè)至料場后緣邊坡出現(xiàn)順層滑動變形跡象，立即開展現(xiàn)場勘察、地質(zhì)測繪，并要求暫停施工，設(shè)置變形觀測點，對滑坡帶進(jìn)行變形觀測，作好安全防護(hù)應(yīng)急預(yù)案工作。

4.2 料場滑動變形

根據(jù)現(xiàn)場勘查、觀測結(jié)果分析可得，該水庫料場滑動變形主要可以分為2個部分：一是，料場開挖邊坡滑動；二是，料場邊坡上游滑動。

4.2.1 料場開挖邊坡滑動

料場開挖邊界后緣自然邊坡表層殘坡積粉質(zhì)粘土及局部強(qiáng)風(fēng)化泥巖出現(xiàn)變形拉裂現(xiàn)象，裂縫寬度一般10～40 cm，地表可見深度約1 m，拉裂縫貫通性好，整體沿料場開挖邊坡后緣坡頂呈圓弧形展布，裂縫出露高程最高約500 m，距離開挖面最大距離約140 m。料場開挖邊坡底部部分已挖至砂巖底板，現(xiàn)場勘察中發(fā)現(xiàn)砂巖與下伏泥巖接觸面存在泥夾巖屑型軟弱夾層，厚約2 cm，呈可塑～硬塑狀，存在上部砂巖巖體沿軟弱夾層順向滑動的可能，危及料場作業(yè)安全。根據(jù)分析，主要是由于砂巖巖層中部切腳、上部無用層清挖不完全，施工放炮、以及近幾天下小雨等內(nèi)外因素，引起料場上部開挖邊坡出現(xiàn)的滑動、拉裂變形。

4.2.2 料場邊坡上游滑動

在料場開挖邊坡上游側(cè)公路邊出現(xiàn)順層滑動變形跡象，變形體位于393～435 m高程范圍內(nèi)，地表崩坡積層塊碎石土及下伏基巖沿泥巖層面軟弱夾層順坡向蠕滑變形，軟弱夾層為泥夾巖屑型，厚1 cm，呈可塑～硬塑狀。由于該變形體范圍內(nèi)擴(kuò)建、新建料石運輸公路，造成地表崩坡積層塊碎石土切腳，在兩層公路邊形成臨空面，并在過往重型運輸車動荷載進(jìn)一步影響下，致使崩坡積體及下伏基巖沿泥巖層面軟弱夾層順向蠕滑變形。根據(jù)現(xiàn)狀處于臨界不穩(wěn)定狀態(tài)反演驗算，軟弱夾層天然抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)f=0.39，安全系數(shù)約0.97，在雨水的影響下，滑面將進(jìn)一步軟化，抗剪斷強(qiáng)度降低，可能出現(xiàn)急劇下滑狀況，對公路邊過往人員及車輛有很大的安全隱患。

4.3 滑動治理措施

根據(jù)料場滑動變形情況分析可得，針對不同的邊坡滑動問題，需制定適宜的治理措施，該水庫滑動治理主要分為以下4大步驟：第一，對于料場開挖邊坡后緣自然邊坡淺層滑動問題，由于現(xiàn)狀料場開挖邊界后緣還有大量砂巖料，建議將邊坡后緣弱風(fēng)化砂巖全部開采利用，并結(jié)合料場開采，清除地表已拉裂的殘坡積土層、強(qiáng)風(fēng)化泥巖，解決開挖邊坡切腳造成淺層滑動問題，亦可防止砂巖沿砂、泥巖軟弱夾層順向滑動問題。第二，料場開挖邊坡上游側(cè)崩坡積體，以及下伏泥巖沿層面軟弱夾層順向蠕滑變形問題，可采取沿滑動面上部全部挖除，下部回填壓腳支擋等處理方式，并做好排水措施。第三，下一步料場開采作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格遵循自上而下，順巖層面開挖，禁止順層切腳開挖的作業(yè)方式，防止類似不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。第四，由于目前料場施工作業(yè)區(qū)已出現(xiàn)滑動變形，要加強(qiáng)料場后期施工的安全防護(hù)措施及應(yīng)急方案。

5 結(jié)語

綜上所述，在該水庫工程的料場開挖施工中，邊坡的整體及局部穩(wěn)定性均存在一定的滑動問題，存在嚴(yán)重的安全隱患，通過勘察分析，針對不同邊坡滑動問題，分別采取相應(yīng)的挖除、支擋、排水以及后期安全防護(hù)等措施，有效提高了邊坡的穩(wěn)定性，保證了邊坡的穩(wěn)定和料場開挖施工的安全性、有效性。

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編輯：劉長垠邢博輝

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