某水利樞紐近壩庫岸滑坡體穩定分析及評價

胡國平，周清勇，劉 智，熊 磊

(江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029)

某水利樞紐工程等別為II等，主要永久性建筑物為2級，壩址以上控制流域面積345.0 km2，設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準為2 000年一遇，總庫容1.257億m3，電站裝機容量16 MW，樞紐工程主要建筑物包括大壩、溢洪道、引水發電隧洞及電站等。是1座以灌溉和發電為主、兼顧防洪等綜合利用的大(2)型水庫。

在項目勘察過程中發現近壩右岸及附近存在滑坡體，為了解工程安全狀況及滑坡體安全性態，經過地質勘察、室內試驗、現場檢測和復核計算等工作，對近壩附近滑坡體進行系統全面的穩定評價。

1 近壩右岸滑坡體穩定分析

1.1 滑體特征

在工程項目可研階段，已對該滑坡體作了地質勘探和初步分析。滑坡體位于大壩上游右岸，距壩址約0.3 km，前后緣高程相差近100 m，滑坡體總體400 m×260 m(長×寬)，總體積約260萬m3。組成物質上部為塊石、碎塊石混合土，厚約15～22 m，其下為滑動巖體，巖性主要為前寒武系變質砂巖夾千枚巖，多為強風化狀，厚約20～30 m。由于大量的滑坡物質涌向河床，迫使河流轉向，河水強烈淘刷坡腳。

勘探表明滑體共分布三級滑動面，如圖1，第一級滑面呈東北向直線狀伸延，滑帶厚5～10 m，為碎石土，局部見砂土，土質具塑性；第二級滑面為黃色黑色粉土質礫或含砂粉土，地表無明顯反應；第三級滑面半環狀分布，后緣受F12斷面控制，滑帶厚2～3 m，底部夾泥受剪后成磨光鏡面狀，有明顯擦痕[1]。滑床整體呈上陡下緩，前緣反傾呈馬鞍形，表現為推移式[2]，平硐發現大量張裂隙發育，與滑動方向大致垂直。滑坡體縱剖面圖見圖2。

圖1 滑坡體布置及開挖平面圖

圖2 滑坡體縱剖面圖

1.2 滑坡成因機制

滑坡形成原因與其所處地質環境密切有關[3-4]，組成巖性主要為前寒武系變質砂巖夾千枚巖，易泥化，層理發育，巖體中節理裂隙比較發育，尤其是走向N30°～50°W，傾向NE，傾角60°～70°節理與層面組合對邊坡穩定不利。因其走向與邊坡近于平行，傾向坡外，故構成滑動面；滑坡后緣切割面及下游側受F12斷面控制，滑坡上游側切割面F15控制，在降雨、重力等諸多因素綜合作用下，最終導致邊坡滑動破壞。

1.3 可研階段復核計算

可研階段對該滑坡前期勘探作了大量的工作，其成果見表1、表2。

表1 滑坡體滑帶摩擦系數對照表

表2 滑坡體穩定分析物理力學指標采用值表

計算中設定三種工況，工況1天然狀態，地下水位按鉆孔揭露情況；工況2庫水位148.00 m，地水水位按鉆孔揭露情況反推地下水雍高水位；工況3庫水位148.00 m驟降至137.00 m，假設地下水來不及排出而仍保持庫水位148.00 m時的狀況。復核計算時假設不計兩側摩擦力[5]，滑體自身擠壓力滑動面和破裂面分別按直線計算，整體折線滑動[6]。計算成果見表3。

表3 滑坡體穩定分析計算成果表

庫水位驟降時，滑體排水條件良好，實際產生的滲透壓力可能很小，為安全仍以最不利組合考慮，在正常高水位時，露出水上部分約60萬m3，所占滑坡體比重較小。

分析表明剖面1-1在設定工況2、3情況下，穩定安全系數小于1.0，且只有第三滑面，一級、二級滑面安全系數均大于1.0，剖面2-2的三級滑面在工況3時，安全系數小于1.0，其余工況安全系數均大于1.0。

第三滑面的位置高程為185.0 m，滑帶厚2～3 m，位于水庫正常蓄水位148.0 m以上，其實第三滑面的實際工況應該只有工況1能滿足即天然狀況，原來地勘鉆孔揭露的地下水位由于水庫水位的升高，也會產生雍高，但也只能維持在148.0 m水位的位置。第一、二級滑面的剖面1-1和剖面2-2，在工況2、工況3的情況下，計算穩定安全系數均大于1.0。

無工程措施處理情況下滑體基本處于穩定狀態，但水庫蓄水后，當水庫水位驟降時，滑坡處于不穩定狀態，應對滑體作適當處理。

1.4 初設階段方案設計

由于滑坡體方量大，又臨近大壩，蓄水后一旦發生破壞將會嚴重危及大壩安全，設計方案為削坡減載，采用自上而下分級開挖，每級高小于15 m，平臺寬5～8 m，開挖坡比1∶1。

1.5 施工階段處理措施

施工階段對滑坡體作了削坡卸載處理，開挖位置高程位于120.0～170.0 m，大多位于二級滑面區間，采用自上而上分級開挖，開挖土石方約40余萬m3，滑體的減載重量約為84余萬t(巖土的比重約為2.1 kg/cm3)，均采用反鏟、挖機施工。

1.6 削坡減載后滑坡體穩定分析

對于土質邊坡和呈破碎結構、散體結構的巖質邊坡，當滑動面呈非圓弧形時，宜采用摩根斯頓-普賴斯法(Morgenstern-price)和不平衡推力傳遞法進行抗滑穩定計算。

削坡減載后邊坡穩定復核計算采用GeoStudio軟件中的Slope模塊。該程序可自定義滑動面并計算非圓弧滑動面下的最小安全系數及相應的滑裂弧位置。計算斷面采用開挖之后的現狀斷面，物理力學參數選取及斷面分區均采納前期地勘成果。

1)計算成果。根據計算的假設條件計算所考慮的荷載和設定的三種工作狀況，計算出滑坡體穩定分析計算成果，見表4，各工況相應的滑裂弧計算成果見圖3～圖6。

表4 滑坡體穩定分析計算成果表

圖3 剖面1-1各滑動面天然工況下最小安全系數計算成果圖

圖4 剖面1-1正常蓄水位148 m工況下最小安全系數計算成果圖

圖5 剖面1-1水位驟降至137 m工況下最小安全系數計算成果圖

圖6 剖面2-2三級滑動面各工況下最小安全系數計算成果圖

2)滑坡體穩定分析。水庫樞紐工程等別為II等，主要永久性建筑物為2級，根據SL386-2007《水利水電工程邊坡設計規范》，該滑坡體邊坡對建筑物危害嚴重，屬于二級邊坡，采用極限平衡法計算最小安全系數正常工況1.25～1.20，非正常工況1.20～1.15。計算結果表明，剖面1-1一、二級滑面及剖面2-2三級滑面在三種工況下安全系數均滿足規范要求，但剖面1-1三級滑面在三種工況下安全系數均大于1.0，但小于規范允許值。

3)結論。根據本次穩定分析計算結果可以得出，整體邊坡是穩定的，但安全富裕度不大。

鑒于施工階段對該滑坡體削坡減載方量和減載范圍小，且集中于滑坡體中部，對上部150.00～180.00 m高程滑體穩定有不利影響，運行中滑體一旦下滑，嚴重威脅大壩安全。建議按規范要求增設監測設施，按規范要求進行監測，密切關注其變化，發現異常情況及時處理，確保工程安全運行。

2 結 語

該水利樞紐滑坡體及其下游近壩右岸邊坡穩定性差，運行過程中邊坡一旦下滑，嚴重威脅工程安全。施工雖作了削坡減載處理，但由于削坡減載方量和減載范圍小，且集中滑體或蠕變邊坡體中部，對上部高程邊坡體穩定有不利影響。建議按規范要求增設監測設施，加強對滑坡體及周邊的檢查觀測，密切關注其變化，發現異常情況及時處理，確保工程安全運行。