某水電站滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析

張青宇，鄭愛(ài)國(guó)，唐世明

（成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072）

某水電站滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析

張青宇，鄭愛(ài)國(guó)，唐世明

（成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072）

該水電站滑坡變形主要表現(xiàn)在滑坡的前、后緣及其兩側(cè)，目前該滑坡已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此對(duì)該滑坡的形成機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行分析就尤為重要。該滑坡的形成機(jī)制為蠕滑—拉裂式，穩(wěn)定性的地質(zhì)分析和定量計(jì)算都表明：該滑坡天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，持續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

滑坡；形成機(jī)制；穩(wěn)定性；水電站

DO I：10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.024

滑坡是常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一，常常表現(xiàn)為摧毀房屋、中斷交通、阻礙河流、破壞各種地下管線等方式，對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成極大的傷害[1-3]。特別是在我國(guó)西南地區(qū)，其獨(dú)特的地形地貌、地層巖性、氣象水文等條件，都是孕育滑坡的溫床，造成的損失也是巨大的。水電資源的開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)，也為滑坡的形成提供了便利條件。

1 滑坡特征

1.1 滑坡基本特征

該滑坡位于某水電站5#洞施工支洞口左側(cè)山脊下游側(cè)、新遷營(yíng)地與鋼筋加工場(chǎng)正后方，邊坡產(chǎn)狀為N80 ° ~85 °E/SE∠30°~40°（圖1）。

滑坡平面上呈扇形，橫向平均寬約190m，縱向平均長(zhǎng)約70m，平均厚度約3m，體積約4.0×104m3。滑坡后緣高程2 447m，前緣高程2 397m，相對(duì)高差50m（圖2），屬于土質(zhì)滑坡。

圖1 滑坡全貌

圖2 滑坡地質(zhì)剖面圖

該滑坡物質(zhì)組成為崩坡積碎石土，淺黃色，結(jié)構(gòu)松散，局部有塊石并伴有架空現(xiàn)象，塊石粒徑在20~50cm之間。

1.2 滑坡變形特征

2012年9月下旬至10月中旬持續(xù)二十多天的降雨，誘發(fā)了該滑坡的發(fā)生。坡體所有部位均有不同程度的變形。

滑坡后緣發(fā)生明顯的弧形裂縫，并伴有下錯(cuò)現(xiàn)象，下錯(cuò)距離1~2.5m，裂縫張開(kāi)呈“V”字型，張開(kāi)10~50cm（圖3）。滑坡前緣的簡(jiǎn)易擋墻已經(jīng)完全破壞，坡體有垮塌現(xiàn)象，坡體上的樹(shù)木發(fā)生傾斜（圖4）。滑坡兩側(cè)均有裂隙發(fā)育，并伴有下錯(cuò)與張開(kāi)現(xiàn)象（圖5、圖6）。

圖3 滑坡后緣

圖4 滑坡前緣

圖5 滑坡外側(cè)邊界

圖6 滑坡內(nèi)側(cè)邊界

2 滑坡形成機(jī)制

該滑坡的形成機(jī)制為蠕滑—拉裂式[4]。由于人工切腳，坡體內(nèi)部形成一個(gè)潛在的滑移面，并沿著此面發(fā)生蠕滑變形。隨著蠕滑變形的持續(xù)增加，坡體開(kāi)始發(fā)育拉裂縫。在雨季期間，雨水不斷的滲入土體，既增加了坡體重量，又促進(jìn)了蠕滑變形的發(fā)展，削弱潛在滑移面的抗剪強(qiáng)度，最終導(dǎo)致潛在滑移面被剪斷而發(fā)生滑坡。因此，該滑坡的形成與特定的地形條件、物質(zhì)組成、持續(xù)的降雨及人為工程活動(dòng)有關(guān)。

2.1 地形條件

該滑坡位于獨(dú)立的山脊下側(cè)，滑坡部位位置較低，呈凹形，有利于雨水的匯集與滲透。再由于施工單位在坡腳修建了簡(jiǎn)易擋墻，但沒(méi)有設(shè)置排水孔，地下水不能及時(shí)排出，造成坡體組成物質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。

2.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)

該坡體組成物質(zhì)為崩坡積碎石土，物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，局部伴有架空現(xiàn)象。這有利于雨水透過(guò)地表，形成地下水。同時(shí)也為地下水向下流動(dòng)提供了便利條件，易于滑坡的發(fā)生。

2.3 水的作用

長(zhǎng)期的降雨使雨水滲入地下的水量大為增加，一方面使巖土體由于吸水而導(dǎo)致其自身重量增加，另一方面又使巖土體的抗剪強(qiáng)度降低，從而誘發(fā)坡體沿著潛在的滑移面發(fā)生蠕滑，孕育了滑面的產(chǎn)生。

2.4 人為工程活動(dòng)

施工單位為了修建臨時(shí)宿舍與鋼筋加工廠，對(duì)坡體進(jìn)行了切腳，破壞了原巖土體的力學(xué)平衡，使坡體朝著不利的方向發(fā)展，這也是加快滑坡形成一個(gè)重要因素。

表1 巖土體物理力學(xué)指標(biāo)

3 穩(wěn)定性分析

3.1 地質(zhì)分析

從坡體裂縫的發(fā)生、發(fā)展來(lái)看，該滑坡已經(jīng)處于不穩(wěn)定階段，其滑動(dòng)速度與降雨有很大的關(guān)系。由于坡體的裂縫至今仍處于相繼發(fā)展階段，變形會(huì)進(jìn)一步加劇，尤其在持續(xù)降雨后，滑坡整體穩(wěn)定性將大幅度降低。

3.2 量化評(píng)價(jià)

在工程地質(zhì)類比與反分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的現(xiàn)場(chǎng)巖土體物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果，確定物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

計(jì)算剖面如圖2所示，選用天然狀態(tài)下與持續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下兩種工況下進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由計(jì)算結(jié)果可知：①天然狀態(tài)下，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。②在持續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，由此表明，降水對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響較大。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算表

4 結(jié)論與建議

該滑坡為土質(zhì)滑坡，其形成機(jī)制為蠕滑—拉裂式。穩(wěn)定性地質(zhì)分析及計(jì)算結(jié)果表明：滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)；在持續(xù)降雨?duì)顟B(tài)下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

鑒于滑坡對(duì)水電站施工建設(shè)及施工人員安全影響較大，建議采取如下措施：

1）加強(qiáng)滑坡監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解滑坡動(dòng)態(tài)，為下一步采取措施提供科學(xué)的依據(jù)。

2）建立應(yīng)急預(yù)案，防止滑坡失穩(wěn)造成人員傷亡，確保施工建設(shè)的順利進(jìn)行。

3）加強(qiáng)截、排水以及必要的相關(guān)支護(hù)措施。

[1] 李秀珍，孔紀(jì)名，鄧紅艷，等．“5.12”汶川地震滑坡特征及失穩(wěn)破壞模式分析[J]．四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2009，5(3)．

[2] 吳亞子，傅榮華，王健，等．大渡河松坪滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析[J]．水土保持研究，.2011,4(2)．

[3] 王猛，石豫川，唐興軍．某庫(kù)岸滑坡的成因機(jī)制及穩(wěn)定性[J]．水土保持研究，.2011，4([2]．

[4] 張倬元，王士天，王蘭生，等．工程地質(zhì)學(xué)分析原理[M]．北京: 地質(zhì)出版社，1994：321~322．

Genetic M echanism and Stability for Landslide of a Hydropower Station

ZHANG Qing-yu ZHENG Ai-guo TANG Shi-ming
(Chengdu Hydroelectric Investigation & Design Institute Co. Ltd ,Chengdu 610072)

Study of landslide of a hydropower station indicates that it has been in an unstable state. Therefore, an analysis of its genetic mechanism and stability is of importance. The study indicates that the landslide is a creep-pull-apart one w ith unstable state related to persistent raining.

landslide; genetic mechanism; stability; hydropower station

P642.22

A

1006-0995（2014）01-0101-03

2013-01-22

張青宇（1982~），男，吉林人，碩士，助理工程師，從事水電站工程地質(zhì)勘測(cè)工作