楊家河水庫王廚子大田滑坡穩(wěn)定性分析

【摘要】王廚子大田滑坡位于擬建楊家河水庫壩址左岸岸坡，該滑坡的穩(wěn)定性是水庫安全建設及運行的重要工程地質問題之一。本文通過分析該滑坡的工程地質條件及形成機制，并結合勘探試驗和工程地質類比，采用定性分析和定量計算相結合的方法對滑坡穩(wěn)定性進行分析評價，并結合實際提出相應的工程處理措施建議。

【關鍵詞】滑坡；形成機制；穩(wěn)定性分析

1、前言

楊家河水庫位于四川省廣元市西河一級支流楊家河上，原楊家河水庫屬?。ǘ┬退畮欤敬问菍υ瓧罴液铀畮斓臄U建工程，擴建后為?。ㄒ唬┬退畮?，新壩址位于原大壩下游600m處。壩型擬采用碾壓式瀝青混凝土心墻石渣壩，攔河大壩、溢洪道及放水隧洞等樞紐永久建筑物按 4 級設計。水庫設計壩高59.70m，設計壩頂高程590.70m ，設計正常蓄水位588.00m，總庫容993.90萬m3，設計死水位555.50m，死庫容42.30萬m3。水庫主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主。

2、滑坡基本特征和工程地質條件

王廚子大田滑坡位于壩址左岸岸坡，平面上呈扇形，前緣順河長度約180m，寬度約90m，其平面面積為13186.74m2?；虑熬壐叱?41m，后緣高程578m，后緣平臺上有一水塘，且常年有水。對該滑坡進行了5個取芯鉆探，鉆孔揭示的滑坡體厚度為3.5～9.6m，其平均厚度為5.80m，滑坡體方量為13186.74×5.80=7.65萬m3。

滑坡體后緣形成陡坎，坎高0.8?1.0m，為后緣滑坡壁，前緣剪切口位于水田內側。滑坡體的主要變形現(xiàn)象為：（1）地面坡度較陡，中后部形成滑坡小平臺，滑坡體上拉裂縫明顯，拉裂隙長度2?4.6m，張開10?25cm。（2）滑坡體上鄉(xiāng)村公路及原楊家河水庫引水渠變形明顯，尤其是引水渠，渠道變形拉裂而引起的滲漏嚴重，已經(jīng)不能正常輸水。（3）在鄉(xiāng)村公路和楊家河水庫引水渠之間滑坡體上，有較多的“馬刀樹”或“醉漢林”。

3、滑坡物質組成及結構特征

3.1 滑體物質組成及結構特征

滑體物質為第四系全新統(tǒng)粉質粘土夾塊碎石，分布于整個滑坡區(qū)內，根據(jù)鉆孔揭示，滑坡體厚度在3.5～9.6m之間，平均厚度5.8m。該層局部富含植物根系及腐殖質，顏色呈褐灰、棕紅色，可塑狀，局部架空。塊碎石成分主要為砂巖及礫巖，少量泥質粉砂巖，直徑一般5?15cm，最大直徑1.2m，棱角狀，無分選，大小混雜，塊碎石含量較高，一般約25%～30%，大者40%～45%。

3.2 滑帶土物質組成及結構特征

根據(jù)勘探資料，滑帶土在基巖與覆蓋層接觸面附近，成分為粉質粘土夾塊碎石。粉質粘土為棕紅色，含水量較高，呈軟塑狀。塊碎石成分主要為砂巖及礫巖，少量泥質粉砂巖，呈次棱角狀，直徑一般5?20cm，含量35%～40%。

3.3 滑床物質組成及結構特征

根據(jù)地面地質測繪及鉆孔揭示，滑床地層巖性為白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1c）粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、砂巖及礫巖等互層。巖芯多呈柱狀、長柱狀，巖體較為完整?；碌囟卧跇嬙焐衔挥阼麂蛐北蔽饕?，為單斜地層，揭示的巖層傾角與工區(qū)的巖層傾角一致，基巖面平均傾角5°。

4、滑坡形成機制

王廚子大田滑坡為覆蓋層沿基巖接觸面滑動形成的牽引式土質滑坡。根據(jù)鉆孔揭示，滑帶土厚度10～20cm，縱橫連續(xù)，鉆孔在揭穿覆蓋層后，其下巖體較為完整，揭示的巖層傾角與工區(qū)的巖層傾角一致，亦從另一方面說明該滑坡為覆蓋層滑坡而非基巖滑坡。王廚子大田滑坡是多種因素共同作用結果，其形成與滑坡地區(qū)的地形條件，地層巖性和大氣降水等因素有密切的關系。

4.1 滑坡位于楊家河左岸斜坡，位置較低，滑坡前緣臨近河床，受河流側向掏蝕沖刷，形成邊坡臨空面。后緣有一水塘，塘水沿基覆界面下滲，基巖面臥坡上部較陡，下部近水平，有利于地下水的匯集。

4.2 滑坡地段覆蓋層為第四系全新統(tǒng)粉質粘土夾塊碎石，塊碎石含量占25%～40%，物質結構較松散，局部架空，有利于雨水下滲形成地下水?；孪屡P基巖面巖性以粉砂質泥巖為主，巖體完整，裂隙不發(fā)育，透水性差，雨水滲入后受到基巖阻隔，沿著基覆界面積聚、運移。

4.3 長期的降水使?jié)B入地下的水量大為增加，基巖與覆蓋層界面的地下水活動強烈，一方面使基覆界面附近土體吸水增加了自身重量，同時抗剪強度降低；另一方面使基覆界面附近粉砂質泥巖軟化，進一步降低滑體與滑床之間摩擦力，從而誘發(fā)坡體沿著潛在滑移面發(fā)生蠕滑，隨著蠕滑變形的持續(xù)增加，坡體開始發(fā)育拉裂縫，雨水通過拉裂縫不斷滲入土體，促進了蠕滑變形的發(fā)展。

5、滑坡穩(wěn)定性分析

5.1 定性分析

通過本次勘察取得的各項資料及現(xiàn)場訪問調查綜合分析：滑坡體目前在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，降雨后有明顯的變形跡象，由于坡體裂縫及引水渠變形仍在持續(xù)發(fā)展，滑坡將經(jīng)歷一個能量不斷釋放的過程，變形、滑動會進一步加劇，尤其是在持續(xù)暴雨后，滑坡體穩(wěn)定性將大幅度降低。據(jù)村民介紹，2008年“5.12”大地震后滑坡體上鄉(xiāng)村公路及引水渠均出現(xiàn)了較為明顯的拉裂，故初步判斷滑坡體在地震工況下存在失穩(wěn)的可能。

5.2 定量分析

根據(jù)滑動面總體呈非圓弧形的特點，選用極限平衡法中的不平衡推力法進行穩(wěn)定性驗算。不平衡推力法也稱為傳遞系數(shù)法或者剩余推力法，該法計算簡單，應用廣泛。

本次定量分析選擇了①天然，②雨季或暴雨，③天然+地震（Ⅶ度）三種工況進行計算。其中①和③工況采用天然重度、天然內摩擦角和天然內聚力；第②工況采用飽和重度、飽和內摩擦角和飽和內聚力。由于滑坡體位于壩址左岸岸坡，壩基開挖施工需挖除約一半滑坡體，滑坡對水庫影響主要體現(xiàn)在水庫建設階段，故本次計算分析并未考慮水庫蓄水工況。

本次為了查清滑體土及滑帶土的物理力學特性，分別對滑體土及滑帶土取樣進行了室內試驗，試驗成果見表5-1，試驗成果均為三組試驗平均值。

依照上述滑體土及滑帶土的物理力學試驗成果，結合反算，滑坡體穩(wěn)定驗算的參數(shù)取值如下：（1）滑體土的天然重度及飽和重度以試驗成果的平均值為基礎取值，即γ=2.05×9.80=20.09KN/m3，γsat=2.15×9.80=21.07KN/m3。（2）滑帶土的天然工況抗剪指標以反復剪切試驗成果為基礎，結合工程類比及反演計算，取C=9.6KPa，φ=17.7°；再根據(jù)滑動面物質組成特征，降雨后滑帶土強度將進一步降低，故在雨季或暴雨工況下抗剪指標應在反算值的基礎上再折減0.8倍，取C=7.7KPa，φ=14.2°。

選取代表主滑方向的剖面（王滑Ⅱ）作為計算剖面。根據(jù)《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》（SL386—2007）D.1.3節(jié)中公式，代入?yún)?shù)值，應用計算機分別對各工況下的滑坡穩(wěn)定性進行了計算，計算成果見表5-2。

通過上述計算表明，滑坡體在天然狀態(tài)下的安全系數(shù)為1.26，處于穩(wěn)定狀態(tài)，在雨季或暴雨工況下安全系數(shù)下降為0.98，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在天然+地震工況下安全系數(shù)為0.97，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這與滑坡體在持續(xù)降雨或地震情況下變形加劇的實際相符，計算結果與定性分析結論基本一致。

6、結語

本文通過對王廚子大田滑坡的穩(wěn)定性分析，可得出以下基本結論：滑坡體在天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，在持續(xù)降雨或地震條件下不穩(wěn)定。由于受地形條件限制，楊家河水庫壩軸線未能避開此滑坡體，且滑坡體位于擬建大壩左岸岸坡，大壩修建需挖除約一半滑坡體，壩基開挖過程中，必然要對滑坡體穩(wěn)定性造成破壞，對施工安全影響較大，因此需采取相應的工程處理措施。鑒于該滑坡為覆蓋層沿下伏基巖面滑動形成的滑坡，厚度較小，總方量小，因此建議將滑坡體全部挖除，這種處理方式簡單、安全、可靠。