十堰500kV變電站滑坡變形特征與穩(wěn)定性研究

李亮，徐復(fù)興，鄭岳瓊

（水利部長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)研究所，430011，武漢）

十堰500kV變電站滑坡變形特征與穩(wěn)定性研究

李亮，徐復(fù)興，鄭岳瓊

（水利部長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)研究所，430011，武漢）

十堰500 kV變電站站場(chǎng)西南側(cè)地表出現(xiàn)貫穿性裂隙，滑坡跡象明顯。以翔實(shí)地質(zhì)勘察資料為依據(jù)，將地質(zhì)調(diào)查與深部位移監(jiān)測(cè)成果結(jié)合起來(lái)，系統(tǒng)分析了該滑坡的變形影響因素、變形現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)了滑坡變形失穩(wěn)模式；將宏觀分析與變形監(jiān)測(cè)成果結(jié)合起來(lái)，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性作出了比較客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，為應(yīng)急搶險(xiǎn)及綜合治理提供了重要依據(jù)。

地質(zhì)特征；變形特征；位移監(jiān)測(cè)；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

十堰500 kV變電站位于百耳河左岸，是為十堰市南三縣的水電外送而興建的控制性工程。該變電站處于臨河山前地帶，整體地勢(shì)西南高、東側(cè)低。2007年10月對(duì)西北側(cè)滑坡體和西南側(cè)高邊坡分別進(jìn)行了支護(hù)處理。但在2008年8月下旬，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨后，在邊坡支護(hù)區(qū)的外側(cè)山體上出現(xiàn)山體滑坡，在支護(hù)范圍內(nèi)的邊坡上也出現(xiàn)了截排水溝破裂、倒塌，格構(gòu)梁鼓脹，錨桿接頭斷裂等破壞現(xiàn)象。地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情發(fā)生后，湖北省電力公司高度重視，采取了一系列有效措施，并委托勘探單位進(jìn)行了地質(zhì)勘察。

一、滑坡區(qū)基本地質(zhì)背景和特征

1.地質(zhì)背景

（1）地貌

滑坡區(qū)自然斜坡大致呈東西走向，地貌形態(tài)表現(xiàn)為槽谷和山脊相間分布。此次滑坡變形的范圍大致集中在一稍凸出的山脊部位，兩側(cè)為凹下的槽狀負(fù)地形，在前期治理工程中分別在槽狀負(fù)地形部位修建了2條寬3～4 m、長(zhǎng) 25～40 m 的排水盲溝。

（2）地層巖性及構(gòu)造

近場(chǎng)區(qū)出露基巖地層為元古界下武當(dāng)群白耳河變質(zhì)火山碎屑巖組第一亞段，巖性主要為石英云母片巖和云母片巖，分布于整個(gè)勘察區(qū)，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，具絲絹光澤。片巖的片理傾向 60°～80°，傾角 45°～50°。

場(chǎng)區(qū)位于武當(dāng)山復(fù)背斜中部，站址場(chǎng)地附近未發(fā)育活動(dòng)性斷裂，僅在10 km外分布有區(qū)域性活動(dòng)斷裂，包括兩鄖斷裂、白河—石花街?jǐn)嗔选⒅裆綌嗔押颓喾鍞嗔选?/p>

（3）水文地質(zhì)

滑坡區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水補(bǔ)給，水文地質(zhì)條件較單一，受控于巖性和地質(zhì)構(gòu)造條件，地下水類型主要有巖體裂隙水和表層松散堆積體中的孔隙水。其中裂隙水為邊坡范圍內(nèi)的主要地下水類型，主要發(fā)育于邊坡云母片巖強(qiáng)風(fēng)化巖體中，沿裂隙滲透，且該層片理面和裂隙均較發(fā)育，結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，因而構(gòu)成了較好的地下水含水層。裂隙水和孔隙水最后均向百耳河排泄。

2.地質(zhì)特征

（1）形態(tài)特征

該滑坡分布范圍在平面形態(tài)上呈“箕”形，其后緣已產(chǎn)生的拉裂縫高程為615～620 m，前緣（出現(xiàn)鼓脹推移現(xiàn)象的部位）高程為575～578 m，橫向?qū)捈s80 m，縱向長(zhǎng)約90 m，面積約8000 m2，體積約 12 萬(wàn) m3。

（2）滑坡結(jié)構(gòu)特征

以目前在高程615～620 m附近已經(jīng)出現(xiàn)的拉裂縫為后緣，該滑坡在地形上可大致分為三級(jí)：已經(jīng)進(jìn)行了格構(gòu)防護(hù)的區(qū)域外側(cè)（截洪溝以上）斜坡為一級(jí)，格構(gòu)區(qū)內(nèi)以馬道為界可分為兩級(jí)。而在縱向上勘察區(qū)邊坡形態(tài)因格構(gòu)區(qū)外側(cè)的槽谷和山脊形態(tài)的不同大致可分為兩種，分別以2—2′剖面和 4—4′剖面為代表，如圖 1、圖 2。

二、滑坡變形特征分析

1.變形影響因素

（1）滑坡發(fā)育的地形條件

滑坡所在邊坡經(jīng)開挖后的坡面傾向?yàn)镹E73°，坡向與組成邊坡云母片巖的片理方向近一致，為順向坡。該層強(qiáng)風(fēng)化云母片巖巖體較破碎，遇水易崩解，裂隙較發(fā)育，容易貫通，從而形成順層滑坡面（帶）。

（2）滑坡發(fā)育變形的地層條件——易滑地層

勘察過(guò)程中，滑坡體強(qiáng)風(fēng)化層巖體較破碎，結(jié)構(gòu)大部分已破壞，鉆孔巖芯多呈碎塊狀，部分鉆孔內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化層巖體非常松散，極易破碎為巖粉，無(wú)法取芯。巖石中的礦物蝕變程度較高，巖體一般變?yōu)辄S褐、灰黃色，片理十分發(fā)育，手折易碎。裂隙較發(fā)育，裂隙面多呈黃褐色，并附著薄泥膜。強(qiáng)風(fēng)化層厚5～28 m，局部呈風(fēng)化深槽狀，部分鉆孔地段在鉆進(jìn)過(guò)程中有漏水現(xiàn)象。

（3）降雨的影響

降雨是滑坡變形發(fā)育的重要誘發(fā)因素。持續(xù)強(qiáng)降雨的入滲，一方面大幅度抬高了滑體的地下水水位，增加了滑體重量，從而增加了滑體的下滑力；另一方面對(duì)滑帶的軟弱巖層有著較強(qiáng)的軟化作用，降低了滑動(dòng)面（帶）的抗滑力，加劇了滑坡的形成和解體。2008年6—10月為雨季，在這段時(shí)期滑坡體前緣經(jīng)常出現(xiàn)鼓脹，后緣出現(xiàn)拉裂槽。

（4）人類工程活動(dòng)的影響

①人工開挖改變了滑坡體邊界條件，加速了滑坡臨空面的崩解破壞。②電站站場(chǎng)擴(kuò)大開挖，對(duì)滑坡體臨空坡面進(jìn)行切腳開挖，人為地減小了滑坡體的抗滑阻力，改變了滑坡體荷載狀態(tài)及內(nèi)力平衡狀態(tài)。③滑坡體臨空面上修建錨桿格構(gòu)支護(hù)措施，也使滑坡體地表徑流條件發(fā)生改變，可能軟化滑動(dòng)面（帶）和抬高局部地下水水位，從而對(duì)滑坡的穩(wěn)定性不利。

2.變形特征分析

（1）滑坡地表變形現(xiàn)象分析

圖1 十堰500 kV變電站滑坡2—2′剖面圖

圖2 十堰500 kV變電站滑坡4—4′剖面圖

十堰500 kV變電站滑坡滑移破壞現(xiàn)象十分明顯，特別是滑坡的后緣與自然斜坡相接部位、滑坡中部地形陡緩相接部位以及坡腳附近，變形尤為強(qiáng)烈。目前變形最為強(qiáng)烈的有3處：

①坡腳一帶：可見到排水溝內(nèi)壁受擠壓向外傾倒，外側(cè)磚砌溝壁及變電站圍墻未見明顯變形跡象。并且大部分的變形都未涉及坡腳排水溝的底板，這說(shuō)明滑坡的前緣變形范圍不超過(guò)坡腳。

②后緣：出現(xiàn)的拉裂縫已基本連續(xù)貫通，這些拉裂縫和滑移陡坎勾勒出滑坡體的后緣邊界。

③中部格構(gòu)支護(hù)區(qū)：格構(gòu)支護(hù)區(qū)的排水溝倒塌、格構(gòu)梁破裂、錨頭受拉過(guò)度而斷裂等現(xiàn)象說(shuō)明前期所做的格構(gòu)支護(hù)措施起到了一定的支護(hù)作用，但是因?yàn)榛麦w中發(fā)生了深部滑移變形，這些支擋措施防護(hù)能力不夠。

（2）深部位移監(jiān)測(cè)成果分析

在2—2′斷面上布置了3根測(cè)斜管（ZK2、ZK6、ZK10）并作了跟蹤監(jiān)測(cè)，以取得較精確的滑動(dòng)面埋深數(shù)據(jù)。根據(jù)2008年10月13—21日的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作出的3個(gè)鉆孔位移—深度曲線看，ZK2號(hào)測(cè)斜孔的在監(jiān)測(cè)期間的變形跡象不明顯；而ZK6號(hào)測(cè)斜孔變形比較明顯，并且變形量隨著監(jiān)測(cè)期間的降雨而變化。

ZK6測(cè)孔不同孔深處相對(duì)水平位移表現(xiàn)出比較明顯的規(guī)律性，大致可以分為兩個(gè)不同的變化階段：①2008年10月13—14日，天氣晴朗，測(cè)孔數(shù)據(jù)分析表明，滑坡孔隙水和裂隙水排泄，裂隙收縮，使得滑體呈向上收縮狀態(tài)。②2008年10月15日，由于14日晚持續(xù)降暴雨，雨水下滲，孔隙水、裂隙水壓力增大，測(cè)孔在孔深19～20 m處的相對(duì)位移呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì)，滑體開始表現(xiàn)為蠕動(dòng)下滑。③2008年10月16日，天氣晴朗，測(cè)孔數(shù)據(jù)表明，滑體又重新呈向上收縮狀態(tài)，但整體較前幾日相對(duì)水平位移略有增長(zhǎng)。

從該滑坡在2008年8—10月的表觀變形跡象監(jiān)測(cè)成果看，其變形程度隨降雨的變化明顯，雨后變形跡象會(huì)明顯擴(kuò)展，在晴天滑坡基本穩(wěn)定。說(shuō)明該滑坡目前處于極限平衡—不穩(wěn)定狀態(tài)，急需采取措施治理。

三、滑坡穩(wěn)定性研究

1.穩(wěn)定性宏觀分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，目前出現(xiàn)的失穩(wěn)形式主要有兩種：①坡表埋深2～5 m的淺層滑動(dòng)，主要分布在滑坡南側(cè)、截洪溝上方的殘坡積土層中，規(guī)模較小，其破壞模式為沿巖土分界面發(fā)生的滑移變形，導(dǎo)致截洪溝多處推移變形，并對(duì)其前緣格構(gòu)產(chǎn)生了較大的推移作用。②坡體強(qiáng)風(fēng)化層巖體內(nèi)發(fā)育的、埋深 10～15 m（最深約 19 m）的深層滑動(dòng)，規(guī)模較大。變形跡象表現(xiàn)為后緣山體形成較長(zhǎng)大的張開裂縫，前緣坡腳鼓脹變形，格構(gòu)梁多處破損。其破壞模式為沿云母片巖的片理面破壞，最終形成近似圓弧形滑動(dòng)面的滑移破壞。

從上述已產(chǎn)生的變形破壞現(xiàn)狀看，其破壞模式為滑移變形。從近期監(jiān)測(cè)成果看，滑坡破壞變形的程度與降雨強(qiáng)度及時(shí)間長(zhǎng)短明顯相關(guān)，破壞范圍漸漸向坡頂外圍擴(kuò)展。

2.穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

十堰500 kV變電站滑坡目前的變形是深部強(qiáng)風(fēng)化巖體以及局部淺表層滑移共同造成的，深部強(qiáng)風(fēng)化巖體滑移是主要危害。從坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)與變形破壞現(xiàn)象分析，目前該滑坡已經(jīng)處于極限平衡—不穩(wěn)定狀態(tài)。由于該滑坡的中上部一帶已存在較長(zhǎng)大的裂縫，且變形跡象明顯，尤其是坡頂拉裂縫及后緣土體下挫現(xiàn)象嚴(yán)重，如果再不采取一定的支擋措施，滑坡上變形程度將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，在一定外部條件（強(qiáng)降雨）、靜水壓力及地下水軟化滑帶土的作用下，將會(huì)產(chǎn)生較大規(guī)模的失穩(wěn)，嚴(yán)重危及下方變電站的安全。■

［1］ 唐輝明.工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008.

［2］ 劉佑榮，唐輝明.巖體力學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1999.

［3］蘇愛(ài)軍.滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與方法［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2008.

責(zé)任編輯 張瑜洪

Characteristics and stability study on landslide deformation of a 500kV transformer substation in Shiyan

Li Liang,Xu Fuxing,Zheng Yueqiong

On the ground surface southwest of the 500 kV transformer substation in Shiyan，it appears penetrating fissure and the obvious landslide signs.On the basis of the accurate data of geological prospecting，and in combination with geological investigation and deep displacement monitoring results，the factors affecting the deformation，present deformation situation and the development tendency of the landslide are systematically analyzed，and the landslide deformation instability mode is also forecasted.With combination of macro analysis and deformation monitoring results，a more objective and accurate evaluation on stability of landslide is made and thus a sound basis of emergency rescue and comprehensive management is provided.

geologic feature；deformation characteristic；displacement monitoring；stability estimation

李亮（1984—），男，助理工程師。

P642.22

B

1000-1123（2011）04-0059-02

2010-11-01