淺談某水電站滑坡體穩定分析及治理方案

李宜

【摘要】某水電站滑坡體位于永久改線道路一側，通過現場查勘，其地形地質條件復雜，不確定因素多。為確保該水電站蓄水期永久改線道路暢通和水工建筑物運行安全，需制定切合現場實際的滑坡體治理方案。通過對該滑坡地形地質條件和變形特征綜合分析，根據不同工況采用不同計算方法進行邊坡穩定性分析，以確定該滑坡體控制工況，從而制定相應的滑坡體治理預案。該滑坡體治理后，通過變形觀測及監測數據分析，目前滑坡體整體處于穩定狀態。

【關鍵詞】滑坡體；變形特征；穩定分析；工況

1、滑坡體概況

某電站采用引水式開發，開發任務為發電，兼顧灌區供水的作用。電站裝設3臺140MW（最大容量150MW）的水輪機發電機組，總裝機容量420MW。該水電站由首部樞紐、引水建筑、廠房樞紐三大部分組成。擋水工程攔河大壩為礫石土心墻壩，壩高147m，庫容5.35億m3，列同類型大壩世界第三；引水隧洞全長16.15km，直徑9m；調壓井井深175m，直徑22m，列亞洲第一。

該滑坡體位于河道右岸，距壩軸線下游約850m，分布高程2050.00m～2780.00m，縱向長約1200m，呈長葫蘆形分布。該滑坡為覆蓋層滑坡，鉆孔揭示滑體厚度一般為25m～30m，最厚為35.5m，方量約800萬m3。

2、滑坡體地質地形條件

滑坡滑體按物質組成和結構狀態的不同自下而上分為兩層，第①層分布于滑體中下部，主要由灰黃色碎石土組成，厚度為20～25m。該層塊石一般6cm～10cm，約占30%～40%；碎石一般2cm～4cm，約占40%～50%；黃色粉質粘土約占20%。第②層分布于滑體上部，主要為黃色含塊（碎）石粘質粉土，厚度為6m～10m。該層塊石一般5 cm～9cm，約占10%～20%；碎石一般1cm～3cm，約占30%～40%；角礫10%～20%；其余為黃色粉質粘土。鉆孔中均未揭示到具有明顯滑動跡象的底滑面，或連續分布的軟土層（滑帶物質），滑面特征不明顯，初步判定以基覆界面為滑坡底界。

滑床基巖地層為三疊系上統侏倭組第一亞層（T3zh1），主要巖性為灰色變質石英砂巖、深灰色絹云母千枚巖、深灰～灰黑色炭質千枚巖，地層總體產狀為N40°～60°W/NE∠60°～75°，巖體風化卸荷強烈，巖體破碎、結構松弛。

根據該滑坡地形地質條件和變形特征的不同，可將其分為3區：

Ⅰ區為前緣變形擠壓區，位于滑體下部及前緣部位，分布高程2050.00m～2260.00m，呈長三角形展布，地形坡度較陡，平均坡度為35°～40°，局部為45°；該區臨空條件較差，僅前緣三角部位有寬約20m～40m的沖溝臨空，兩側為渾厚的基巖山脊，對滑坡前緣具有一定的阻滑作用，滑體在向下蠕滑過程中，受兩側山脊的阻擋和制約前緣坡體產生擠壓變形，地形隆起，坡度變陡，并出現大量的縱向裂縫和部分鼓張橫向裂縫。

Ⅱ區為變形拉裂區，位于坡體中部，分布高程2260.00m～高程2600.00m，厚度一般為25m～35m，平均寬度為250m～350m，地形坡度變化較大，局部地形較陡，平均坡度為30°～35°；該段坡體變形較大，多處可見橫向拉裂縫，張開度一般為10cm～20cm，最大張開為50cm， 側向裂縫延伸最長可達250m，最大錯距為10m，坡體上居民房屋多開裂倒塌，現已廢棄。據民訪調查，該段坡體每年雨季均有不同程度開裂和變形現象，坡上居民已于1992年遷移。

Ⅲ區為變形影響區，位于坡體上部，分布高程2600.00m～2785.00m，平均寬度為400m～500m，地形坡度約為25°～28°，多為坡耕地，據現場地質及民訪調查，該坡段變形拉裂不明顯，延伸較長、開度明顯的拉裂縫分布稀少，僅后緣有兩條明顯的拉裂縫分布，但沒有形成貫通的后緣拉裂面或滑坡后壁。

3、穩定分析計算

3.1計算程序及計算方法

計算程序采用 “土石壩壩坡穩定計算程序STAB2008”，該程序計算方法滿足《碾壓式土石壩設計規范》的有關規定，壩坡穩定安全系數采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法計算，對于地震工況，采用擬靜力法。

3.2計算程序及計算方法

計算參數采用地質提供的巖體物理力學參數，見表1：

3.3計算剖面

滑坡體縱向地質剖面共有5個，分別為縱1～縱5剖面，每個剖面間距80m。由于兩側的縱1和縱5剖面較短，厚度較薄，不具有代表性，計算僅分析了縱2、縱3和縱4三個剖面的穩定性。

表一：滑坡體穩定計算參數表

分 類 名 稱 天然工況 暴雨工況 天然容重 飽和容重

凝聚力 摩擦角 凝聚力 摩擦角

c（kPa） φ（?） c（kPa） φ（?） ρd（g/cm3） ρsat（g/cm3）

② 含塊（碎）石粘質粉土 36 8 29.55 16.55 1.66 2.00

① 塊碎石土 59 27 51.5 23.65 1.83 2.15

基覆界面（滑動面） 59 26 51.5 22.75 1.83 2.15

3.4計算工況

根據規范要求，邊坡計算按持久狀況、短暫狀況、偶然狀況分別計算正常（天然）工況、暴雨工況和地震工況。由于壩區地處干旱河谷，降雨稀少，結合滑坡體近兩年的監測資料情況，暴雨工況下滑坡體全飽和的可能性較小，因而對于暴雨工況下滑坡體的飽和情況進行了敏感性分析。

3.5計算成果及分析

（1）在天然工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線整體穩定，縱2剖面由于在邊坡上部高程局部邊坡較陡，邊坡上部局部圓弧滑動最小安全系數為0.97，但是縱3、縱4在邊坡上部最小安全系數為1.07，綜合分析，縱2剖面上部局部塊體不穩，不影響邊坡的整體穩定性，因此在天然工況下滑坡體是整體穩定的。

（2）在地震工況下，縱2、縱4剖面沿基覆界線整體穩定，縱3剖面最小安全系數為0.99，小于允許最小安全系數，但是由于縱2、縱4沿基覆界線是穩定的，且穩定系數較高，由此可推得滑坡體在地震工況下是整體穩定的。局部圓弧最小安全系數顯示，縱2、縱3、縱4在邊坡中、下部是穩定的，但是邊坡上部由于局部邊坡較陡，局部出現不穩定塊體。

（3）在暴雨全飽和工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線最小安全系數都小于允許最小安全系數，均不穩定。縱2、縱3、縱4剖面局部圓弧滑動在邊坡上部、中部、下部均小于允許最小安全系數。由此可見，在強降雨全飽和工況下整個滑坡體處于不穩定狀態。

（4）在暴雨土體飽和深度分別為1m、5m、10m工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線最小安全系數都大于允許最小安全系數，邊坡整體是穩定的。由于邊坡上部較陡，因此局部圓弧滑動在邊坡上部均小于允許最小安全系數。

根據滑坡體邊坡穩定計算成果，邊坡穩定控制工況為暴雨工況，在暴雨工況土體全飽和的情況下，邊坡將整體失穩；在暴雨工況土體飽和深度10m（覆蓋層深度的1/3～1/2）的情況下，邊坡整體穩定，局部坡度較陡部位安全系數不滿足規范要求，可能出現掉塊、坍塌、滑動等，不影響邊坡整體穩定性。

4、滑坡體處理方案

（1）在雨季來臨前完成坡面截排水設施，主要包括：在滑坡體邊界范圍以外1m～2m位置沿周邊布置一條截水溝，截面凈尺寸為50cm×50cm；在坡面上每100m順坡方向布置一條泄水槽，泄水槽截面凈尺寸為50cm×50cm；在坡面上布置排水孔，間排距3m，孔深4m，孔內埋設排水盲管。

（2）為防止局部表面拉裂縫部位雨水下滲，在雨季來臨前完成滑坡體表面拉裂縫的回填封閉（可采用表層粉質粘土進行回填）。

（3）滑坡體總體呈上寬下窄的“V”字形分布，出口兩側鎖口部位的基巖對滑坡體下滑起到阻滑作用，該部位基巖的穩定對滑坡體的穩定起到至關重要的作用，因而擬對該部位高程2015m～2105m，順河長度250m范圍進行以下處理：滑坡體出口兩側基巖采用100t錨索及框格梁進行加固，錨索間排距6m，錨索長30m。

（4）對公路橋內側順河向長約100m范圍邊坡布置修建衡重式混凝土或漿砌石擋土墻，墻頂寬度1.5m，墻底寬度3.5m，墻高11m。擋土墻內部預埋2排、間排距3m的直徑PVC排水管φ50，以排泄上部降雨積水。擋土墻可對上部局部垮塌的土體適當抵擋，防止土體直接下滑至河谷，影響公路和水工建筑物的安全。

5、結論

通過工程治理后，對滑坡體設立了5條監測斷面（橫向2條，縱向3條），共14個外部變形觀測墩，13個測斜孔（4#墩部位無測斜孔）。根據滑坡體內外觀監測數據分析，目前滑坡體整體處于穩定狀態。

參考文獻：

[1]陳祖煜.《土質邊坡穩定分析（原理·方法·程序）》[M].北京：中國水利水電出版社，2003年1月.SL274-2001，碾壓式土石壩設計規范[S]