雅西高速公路庫區段岸坡失穩破壞機制研究

黃 艾，劉 智

(1.四川省地質礦產勘查開發局101地質隊，四川成都610000；2.四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都 610094)

1 概述

隨著國家西部戰略的不斷發展與投入，在我國西南高山峽谷山區紛紛落成使用大量的不同類型的水庫，庫區公路就不可避免的涌現。由冰水堆積物組成的公路路基在水電站蓄水運行期間，冰水堆積物的物理、力學及水理性質在水庫水位變動、波浪的沖刷、淘蝕等作用下，將破壞原有結構特征，使其失去穩定平衡條件，進而引起岸坡發生不同程度的路基坍塌以及庫岸再造等問題與現象，然而這些岸坡的失穩破壞模式及其塌岸預測將會直接威到庫區公路以及人民的財產生命安全。因此本文以雅瀘高速公路瀑布溝庫區K92+332～K92+765段冰水堆積體岸坡作為研究對象，對岸坡的失穩模式進行分析研究，建立基本的地質模式，進而對其塌岸范圍做出分析和預測。

2 岸坡地質環境條件

2.1 地形地貌

高速公路K92+332～765段位于大渡河左岸，岸坡的走向總體為N20°～25°E，坡向大致為南東向，其中微地形特征隨著高程變化主要表現為3段坡體形態：（1）在780m高程及以下為寬緩平坦的河流一級階地；（2）在790～900m高程之間坡體坡度變陡，坡度普遍大于50°，局部坡體形態還呈直立狀；（3）900～1060m高程之間，坡體變緩，坡度為13°～28°。總體上表現為緩—陡—緩的坡體變化特征。

2.2 地層巖性

根據勘察資料以及現場調查，研究區岸坡內的主要地層巖性由由震旦系上統蘇雄組（Zsλ）流紋巖和第四系堆積體組成。高速公路K92+530典型工程地質剖面圖（圖1）所示，第四系堆積體主要由中下更新統的冰水堆積物（Q1+2gl+fgl）和全新統的河流沖積層（Q4al+pl）組成。

組成岸坡的冰水堆積物以雜色、灰色、暗紫灰色、紫紅色為主，干燥—濕，成分以弱風化的流紋巖和流紋斑巖為主，由粉砂、粘粒充填，具有鈣、泥質中等膠結作用，磨圓性差，呈次棱角—棱角狀，粒徑范圍為2～200mm，大者達50cm。此層位分布于整個場區、層位穩定，且厚度大，呈稍密—密實狀。

3 岸坡冰水堆積物結構特征分析

根據組成岸坡典型的冰水堆積體工程地質剖面所揭示的信息，綜合分析可得出研究區的冰水堆積物的主要組成成分及其結構特征，具體如表1所示。

4 主要失穩破壞模式

根據現場調查和分析研究，得出研究區內冰水堆積體岸坡常見的4種變形失穩特征，即：a侵蝕—剝蝕模式、b蠕滑—拉裂模式、c淘蝕—滑移—拉裂模、d淘蝕—拉裂—滑塌模式，具體過程分析見表2。

圖1 典型工程地質剖面圖

表1 冰水堆積物組成及其結構特征

5 冰水堆積體岸坡塌岸分析研究

綜合國內外對塌岸預測和穩定性分析的研究方法，常用的類型有圖解法（包括圖解和計算）、動力法、兩段法和經驗法等。由于庫區地質環境條件具有多變性與復雜性，尚且行業內發展到目前為止還未發現一種成熟的、嚴謹的科學計算方法，這些方法均是基于工程實踐得出的預測方法，在實際的工作中仍然被廣泛地應用，具有一定的實際意義。

由前文分析結果可知，研究區段內岸坡的主要變形破壞模式共有4種類型。從實際情況出發，結合基礎地質研究結果，為求得到較為準確的預測分析結果，本文采取兩段法和極限平衡法對岸坡分別進行失穩評價和塌岸預測。

5.1 岸坡塌岸預測參數

結合勘察資料、實驗數據以及現場調查，綜合給出了兩段法塌岸預測參數及岸坡各巖土體的物理力學參數，詳見表3、表4。

5.2 塌岸預測及結果分析

經計算分析，得出兩段法和極限平衡法塌岸預測的結果，詳見表5、表6所示。

從計算結果可以得出以下幾點結論：

表2 冰水堆積體岸坡失穩破壞模式分類及其特征分析

表3 兩段法塌岸預測參數

（1）從計算過程以及預測結果來看，兩段法只有在參數取值合理的情況下，對于蓄水位以下部分的岸坡塌岸分析預測結果是基本能反映出岸坡庫岸再造的特性，但對于水位以上的坡體不能進行準確進行預測。

（2）極限平衡法理論基礎可靠，對于水位以上整體形式失穩的岸坡的塌岸預測，分析結果較為可靠。

表4 極限平衡法塌岸預測物理力學參數

表5 塌岸寬度預測結果

表6 路基面坍塌寬度預測結果

綜上所述，兩段法對位于蓄水位以下坡體的預測結果還是比較可靠和準確，而對位于蓄水位以上部分坡體的預測結果卻可能就有較大的偏差。針對在蓄水后岸坡最可能發生的失穩模式是淘蝕—拉裂—滑塌型失穩，為整體式失穩（對于該段岸坡而言），采用極限平衡法在對該段岸坡進行塌岸預測時，是較可靠的。

結合預測結果，該段岸坡需要采取相應經濟合理的防治措施，例如采用一排預應力錨拉樁板墻的防治處理方案。

6 結論及治理建議

6.1 結論

（1）影響研究區冰水堆積體岸坡發生變形破壞的主要外部因素是庫水的長期浸泡、風浪侵蝕、水流淘蝕以及水位變動引起的干濕交替作用，但由于此類堆積體岸坡具有特殊組成成分即冰水堆積物，以及特有的結構特征，這些外部因素的影響又與其他第四系堆積體之間存在著比較明顯的差別。

（2）研究區冰水堆積體岸坡變形破壞主要表現為蠕滑—拉裂型、侵蝕—剝蝕型、淘蝕—滑移—拉裂型和淘蝕—拉裂—滑塌型4種模式。

（3）根據研究區段岸坡冰水堆積物的結構特征、工程地質條件以及變形破壞機制等，采用兩段法、極限平衡法對該段岸坡進行塌岸預測比較，計算分析表明，極限平衡法預測塌岸的結果是較可靠的，因此，采用極限平衡法對冰水堆積體岸坡進行塌岸預測，其計算結果符合實際工程需要。

（4）根據極限平衡法的塌岸預測結果，高速公路K92+332～765段存在路基面坍塌的可能，因此，必須對該段岸坡采取治理措施。

6.2 治理建議

根據塌岸預測分析結果，結合研究區段的工程地質環境條件，從工程措施的技術、經濟、施工等諸方面考慮，本文建議采用預應力錨拉樁板墻的方案對路基進行防治處理。

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