廣西某水庫大壩右岸邊坡滑坡原因分析及建議

呂 超，何俊瀾，張 鵬，王盛鑫，黃俊閣

（廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023）

1 滑坡過程

水庫大壩工程施工過程中，高邊坡穩定問題時常存在，一旦邊坡失穩會給工程建設造成極大的安全危害，增加大量的投資，拖延工程建設進度。不規范的施工操作、連續的暴雨、不良地質條件、機械及放炮震動等多種因素均可引起邊坡失穩。

圖1 第一次滑坡后邊坡現狀

2017年2月21日，廣西某水庫大壩開始開挖右岸壩肩，由上往下向第一平臺（高程707.60 m）開挖，4 月7 日開挖至第四平臺（高程675.0 m）。6 月25～30日持續大雨，6月28日右岸邊坡第一次發生滑坡（見圖1）。第一次滑坡后，當地村民強烈要求施工方恢復進村道路，8 月20～22 日施工方對滑落在道路上的塌方土進行清理，臨時恢復進村道路。8 月24 日受臺風“天鴿”影響，現場大暴雨，邊坡再次發生滑坡（見圖2）。9 月10 日特大暴雨，受強降雨影響，右岸壩肩發生第三次滑坡，且滑坡范圍逐漸擴大，超出原來的滑坡范圍（見圖3）。

圖2 第二次滑坡后邊坡現狀

圖3 第三次滑坡后邊坡現狀

2 區域地質特征

測區以中低山地貌為主，山頂高程800～1100 m，溝底高程500～750 m。地層主要為二迭系（P）、三迭系（T）、第四迭系（Q）。測區以東西向構造為主，多為短軸背斜，未見區域性大斷裂通過。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB l8306-2015），本區地震動峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度為Ⅵ度。

3 滑坡處地質條件

滑坡處山脊高程為793 m，溝底高程為663 m，相對高差為130 m，其中人工邊坡高72 m（高程663～735 m），自然邊坡高58 m（高程735～793 m）。滑坡邊界清晰，地貌呈圈椅狀，中下部地形較陡，坡度一般為35°～45°，上部地形相對略緩，坡度為25°～32°。

上覆土層主要有第四系滑坡堆積層（Qdel）、人工堆積層（Qs）、沖積層（Qal）、殘坡積層（Qedl），下伏基巖為三疊系中統百逢組（T2b）砂巖、粉砂質泥巖。強風化帶厚度6～30 m，弱風化帶厚度7～36 m，下部為微風化～新鮮巖體。

工程區無區域性斷裂通過，總體上單斜構造，巖層產狀N70°～85°E，SE∠50°～60°，巖層走向與主滑向斜交，交角約45°；局部巖層褶曲，揉皺較強烈，但規模較小，工程區內主要節理裂隙有3組。

工程區位于亞熱帶濕潤區，每年4～9 月為雨季，雨水充沛，雨量大。場地地下水分為孔隙水和基巖裂隙水兩類。孔隙水主要賦存于第四系土層孔隙中，主要靠大氣降水補給，向河谷排泄。基巖裂隙水賦存于下伏基巖裂隙中，水位埋藏相對較深，水量較小，其補給來源主要為大氣降水。

4 邊坡失穩計算分析

為了查明邊坡失穩的原因，分析導致滑坡發生的各類因素，根據本滑坡的實際情況，分別對第一次滑坡和第二、第三次滑坡在不同工況下進行分析。對邊坡采用理正邊坡綜合治理系統PB3 軟件進行建模計算，計算方法為簡化畢肖普法（邊坡規范與水利規范一致）。

4.1 第一次滑坡的計算分析

設計支護方案中，高程708.0 ～735.0 m 按1∶0.5放坡，高程720.0 m處設寬2.0 m馬道。邊坡采用錨桿+格構支護，2.5 m×2.5 m布置錨桿，每級最上面一道錨桿長度12.0 m，其他錨桿長為9.0 m。錨桿采用直徑25 mm 的HRB400 鋼筋制作，格構梁截面300 mm×500 mm，格構梁間采用掛網噴砼進行封閉擋土，砼強度C20，厚度100 mm。

邊坡從高程735.0 m 開挖至675.0 m，開挖約60 m高，僅僅在邊坡頂部設置了簡易的截水溝，但對水溝未進行砌筑、抹面等工作，起不到防滲作用，直至滑坡發生時，100多天內，邊坡均未按設計方案進行支護施工。

根據滑坡發生前邊坡的實際情況，采用理正邊坡綜合治理系統對邊坡天然工況與飽和工況分別進行了穩定性分析。經建模計算發現，削坡后未支護情況下，天然工況下邊坡的穩定性系數為1.054，飽和工況下邊坡的穩定性系數為0.972；按設計方案支護情況下，天然工況下邊坡的穩定性系數為1.198，飽和工況下邊坡的穩定性系數為1.022。這說明無論天然工況下，還是暴雨工況下，按設計方案支護，均可以使得邊坡穩定性大于1.0，從而保證邊坡穩定，因此未按設計方案支護成為第一次滑坡發生的決定性因素。

4.2 第二和第三次滑坡的計算分析

在第二次滑坡發生前，滑坡體已處于暫時穩定的狀態，但出于搶通村民的交通道路的需要，施工方將堆積在道路上的滑坡體進行了清除。

采用理正邊坡綜合治理系統對第二次滑坡清方前后的天然工況與飽和工況分別進行了穩定性分析。經建模計算發現，道路未清方情況下，天然工況邊坡的穩定性系數為1.253，飽和工況邊坡的穩定性系數為0.976；道路清方情況下，天然工況邊坡的穩定性系數為1.133，飽和工況邊坡的穩定性系數為0.945。

計算結果表明，在未清方條件下，持續性強降雨導致土體飽和時邊坡的穩定性系數下降0.277；在對道路滑坡體清方條件下，持續性強降雨導致土體飽和時邊坡的穩定性系數下降0.188；說明持續性降雨是導致第二次和三次滑坡的重要誘因。天然工況條件下，清方后比清方前邊坡穩定性系數降低0.12；飽和工況條件下，清方后比清方前邊坡穩定性系數降低0.031，說明為了搶通道路而進行的滑坡體清方加大了滑坡發生的概率。

5 滑坡原因分析及建議

5.1 施工原因（主因）

（1）未按設計方案對邊坡及時支護。自2017年2 月21 日開挖邊坡直至2017 年6 月28 日開挖至675.0 m 高程，歷經100 多天的邊坡開挖，形成了60 m 高的裸露人工邊坡，期間未對邊坡采取任何支護措施，即不支護也不封閉，這為滑坡的發生提供良好的發育條件。經過建模計算分析，如按設計方案對邊坡及時進行支護，無論天然工況下，還是暴雨工況下，均可以保證邊坡穩定。

（2）邊坡施工應分級開挖分級支護。邊坡應自上而下分級開挖分級支護，支護結構可以及時約束邊坡的位移、變形，盡量保持邊坡原始的應力狀態與抗剪強度。如不及時支護，邊坡位移變形（蠕動變形）會被慢慢累積，形成塑性位移，導致塑性位移區土體強度大幅降低，使得邊坡穩定系數隨時間推移而降低。因此邊坡工程應分級開挖分級支護，在上級邊坡完成支護且達到設計強度前，不應進行下級邊坡的開挖。本工程邊坡一挖到底，開挖約60 m高，100多天里均未進行支護及封閉，為邊坡土體的變形提供了充足的時間與空間，為邊坡發生滑動提供了有利的時空條件。

（3）施工中臨時截水排水措施不到位。第一次滑坡發生前，僅在坡頂上方開挖了一條簡易的截水溝，對水溝未進行任何砌筑與抹面工作，這可能導致在持續性降雨期間，山坡地表水通過截水溝慢慢向坡體內滲透，浸潤土體。整個邊坡開挖過程中，均未實施坡面排水及封閉，坡面一直處于裸露狀態，大大增加了降雨期間坡體被地表水滲透、浸潤的程度。導致降雨期間，土體重度增加與抗剪強度降低，從而大大降低邊坡的穩定性。

（4）應急搶險措施不專業。第一次滑坡后，滑坡體處于暫時性自穩狀態，因滑坡阻路，村民強烈要求恢復進村道路，施工方對滑落在道路上的土方進行清理，但無后續應急搶險措施跟上。清理滑落在道路上的土方，相當于對上部滑坡體進行挖腳，使得上部滑坡體坡腳出現新的臨空面，違背“上部減載，下部反壓”的原則，再遇暴雨，造成二次滑坡及三次滑坡。施工方應在清理道路上的土方前有針對性的安全評估和搶險專項方案，在清理道路上滑落土方時應采取跳挖施工、邊挖邊支護的施工方法，并在道路內側增設護腳樁或擋土墻等臨時支護措施。

5.2 降雨原因（誘因）

經建模計算，邊坡開挖后，未支護條件下，持續性強降雨導致土體飽和使邊坡的穩定性系數下降0.082；支護條件下，持續性強降雨導致土體飽和使邊坡的穩定性系數下降0.176。第一次滑坡后在未清方條件下，持續性強降雨導致土體飽和使邊坡的穩定性系數下降0.277；清方條件下，持續性強降雨導致土體飽和使邊坡的穩定性系數下降0.188。可見降雨使得各種工況下邊坡的穩定性安全系數都下降，三次滑坡均發生在持續性強降雨期間，持續性的強降雨導致邊坡土體重度增加，抗剪強度（粘聚力、內摩擦角）降低，當邊坡穩定性降低至臨界狀態以下時就發生滑坡，因此降雨是邊坡發生滑坡的重要誘因。

5.3 建議

邊坡工程地質勘察應重視各土層及風化巖體的重度、抗剪強度等關鍵指標。邊坡工程應重視勘察精度和勘察深度。

邊坡工程中的支護設計，尤其是中、高邊坡應進行定量分析，按計算結果進行設計，以確保設計的質量與安全。邊坡工程設計中，尤其是復雜的邊坡工程，建議采用不少于2 種不同的軟件進行定量分析與設計，不同軟件之間應進行計算結果的相互校核，以確保安全。

6 結語

（1）邊坡應從坡腳到坡頂整體看待，對整體邊坡進行地質勘察和安全評價，而不應只關注人工開挖的邊坡部分。

（2）重視工程建設中的邊坡地質問題，按照規程規范的要求，做好邊坡工程地質勘察工作，特別是上覆各土層和風化強烈巖體，提供符合實際情況的地質成果。

（3）地質參數建議值不僅要依靠試驗數據，還應通過反算法、工程類比，并結合當地工程經驗，綜合分析后提供。

（4）要重視巖土參數的時空效應，要注意地表水及地下水對巖土體的不利影響，對邊坡工程安全穩定的不良影響。

（5）應嚴格按照設計方案進行分級開挖、分級支護，做好邊坡周邊截水和坡面排水措施。出現邊坡失穩情況后應按專業的應急搶險方案進行處置，不可隨意亂挖，以免造成暫時穩定的邊坡出現再次失穩現象。