水庫邊坡穩定性安全監測與加固處理

傅蜀燕 付朝書 黃海燕 徐興倩

(1.云南農業大學 水利學院,云南 昆明 650201;2.昆明理工大學 建筑工程學院,云南 昆明 650201)

地質與勘測

水庫邊坡穩定性安全監測與加固處理

傅蜀燕1付朝書2黃海燕1徐興倩1

(1.云南農業大學 水利學院,云南 昆明 650201;2.昆明理工大學 建筑工程學院,云南 昆明 650201)

針對某在建水庫右岸滑坡情況，根據地勘資料布置了觀測點，并進行了安全監測分析。在此基礎上，對滑坡體典型斷面進行了穩定性分析，結果表明右岸邊坡均處于危險狀態。因此，因地制宜的采取了必要的工程措施進行加固。加固后的穩定性分析表明，右岸滑坡體在不同工況下均滿足穩定安全要求。

水庫；邊坡穩定性；滑坡；加固處理；安全監測

水庫庫區邊坡穩定性關系到水庫大壩整體的安全運行，邊坡穩定性分析是水庫大壩設計的重要內容[1]。某在建水庫為小(1)型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級，工程邊坡為4級邊坡。工程區地震動峰值加速度為0.20 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，相應地震基本烈度為Ⅷ度。在壩基開挖后，發現殘坡積層與基巖接觸面出現錯動現象。隨后發現裂縫有擴展的趨勢，具備明顯的滑坡性質。因此，需要對庫岸邊坡的穩定性進行分析評價，并根據具體情況采取加固措施[2-4]。

1 邊坡開挖

壩基順流左岸1，2，3壩段和順流右岸7，8，9壩段開挖至建基面附近，基巖為古生代變質地層，南臘地區(Pz)，深灰色、灰色石英片巖、板巖，屬強風化下限至弱風化上限巖體，屬中硬巖，巖體呈互層狀或層狀，巖體較完整，局部完整性差，未發現泥化夾層、小斷層等不利于壩基穩定的軟弱結構面、較大的楔體或棱體，屬IV類壩基；河床部位的4，5，6壩段開挖揭露基巖為華力西中期侵入巖，弱風化上限輝綠巖，灰綠色、深灰色，屬堅硬巖；巖體呈塊狀，巖體較完整，巖體強度較高，巖塊間嵌合力及巖體整體強度較好，屬Ⅲ類壩基。

右岸壩肩1 737.50 m高程，在大壩開挖前，由于管理房及臨時房屋建設的需要，進行了挖填方工作，平整出寬約25 m、長80m的平臺。壩肩槽部分填土厚5～10 m不等。壩基開挖后，發現管理房平臺下12 m處殘坡積層與基巖接觸面出現錯動現象，最大錯動位移2 cm。一周后發現管理房平臺裂縫有擴展的趨勢，并且后沿裂縫已發展到公路邊的芭蕉地，形成閉合弧形，具備明顯的滑坡性質。相應的地質剖面如圖1所示。

2 安全監測

在右岸滑坡體上共布置5個鉆孔、5個測斜孔、17個表面觀測點。鉆孔布置如圖1～2所示，監測點布置圖如圖2所示。圖3展示了其中5個測點的監測成果。

圖1 地質剖面

圖2 鉆孔和監測點布置示意

圖3 表面觀測點∑xy方向時間-合位移過程曲線

監測結果顯示：①表觀位移方向和測斜孔位移方向一致。②右岸滑坡整體向壩肩的臨空方向滑移，3號測斜孔顯示在 3.3 m處存在顯著位移，為邊坡卸荷造成；24 m處出現以0.28 mm/d為變形速率的蠕變。根據鉆孔揭露情況在 23.5～24 m處為板巖、片巖與輝綠巖接觸帶，存在厚 0.4～0.6 m的泥化夾層，為黏土夾巖屑。5號測斜孔顯示在7.5～8 m出現滑動，滑動面屬于基巖和覆蓋層的接觸帶。表觀數據顯示，主要位移段在高程1 751～1 726 m，為主要滑動段。

3 邊坡穩定性計算

3.1 計算參數

根據地勘資料確定典型斷面的計算簡圖如圖4所示。圖中的距離是指邊坡頂端到庫底中軸線的距離。巖土物理力學參數建議值如表1所示。

圖4 典型斷面

巖(土)體變形模量/MPa泊松比滲透系數/(cm·s-1)容重/(g·cm-3)天然飽和黏聚力/kPa內摩擦角/(°)沖洪積層100．383．98×10-31．61．7023殘坡積層60．351×10-31．41．61815全風化巖石100．391×10-31．51．72519片巖(強風化)3．5×1030．345×10-42．552．7020045片巖(弱風化)6×1030．254×10-52．702．8565045閃長巖(強風化)3×1030．345×10-42．602．8065045閃長巖(弱風化)7×1030．254×10-52．802．9575045

計算工況時共考慮3個工況。

(1) 正常運用條件。考慮正常蓄水位工況和死水位工況，取邊坡抗滑穩定系數1.10。

(2) 非正常運用條件Ⅰ。考慮施工期工況和運行期水位的非常降落(驟降)工況，取邊坡抗滑穩定系數1.05。

(3) 非正常運用條件Ⅱ。考慮正常運行遇到地震工況，取邊坡抗滑穩定系數1.00。

主要考慮的荷載有基本荷載，包括巖土體的自重、孔隙水壓力和作用在邊坡表面的外荷載。在邊坡內部浸潤線以上的巖土體采用天然容重計算自重，浸潤線以下的巖土體采用飽和容重計算自重。考慮地下水時，各工況按照坡外水位+地下水浸潤線的方式計算。正常蓄水位為1 729.55 m；死水位為 1 705.00 m。采用擬靜力法進行抗震穩定計算。地震動峰值加速度取 0.20 g。

3.2 計算結果

在各種工況下，右岸滑坡工程典型斷面的計算安全系數如表2所示。

表2 計算安全系數

從上述計算結果可以看出，無論哪種工況，右岸邊坡均處于危險狀態。滑坡體的安全系數計算值及深度與安全監測成果及現場實際情況相吻合。

4 邊坡加固方案及計算分析

4.1 加固方案

常用的邊坡加固技術有：由上部減重、下部反壓和支擋工程等技術組成的傳統加固技術，預應力錨固技術及格構錨固技術等。該水庫邊坡出現大面積滑移體，根據地勘資料可知，工程存在大規模地質情況較差的區域，基巖出露處顯現大量全強風化現象，因此在施工中必須因地制宜地采取必要的工程措施進行加固。

自高程1 768.5 m處，沿坡面布設2排100噸級錨索(錨索間距4 m，排距3 m，水平角為55°，長度為55 m)，錨索深入坡體一端采取交錯布置，坡面一端掛網噴護厚度為15 cm的C20混凝土，并澆筑網格梁；在高程1 737.0～1 743.0 m的坡面上噴護貼坡混凝土，厚度為30 cm，采用單層鋼筋16φ200；對于極小范圍的易失穩邊坡，建議進行適當的開挖。另外，在實際邊坡治理中，預應力錨索端頭設置網格梁、貼坡處理等措施均作為安全裕度考慮，計算模型中不予考慮。其加固設計方案如圖5所示。

圖5 加固設計方案示意

4.2 計算結果

在各種工況下，加固后右岸滑坡工程典型斷面的計算安全系數如表3所示，最危險滑弧位置如圖6所示。

表3 加固后的計算安全系數

從上述計算結果可以看出，采取支護措施后，右岸滑坡體在不同工況下的安全系數有所提高，且均滿足穩定安全要求。部分支護措施未并入計算，可作為安全裕度來考慮，為邊坡穩定提供了更為安全的保障。

圖6 最危險滑弧位置(施工期工況)

5 結 語

針對某在建水庫右岸滑坡情況，首先根據地勘資料布置了觀測點，并進行了安全監測分析。在此基礎上，對滑坡體典型斷面進行了穩定性分析，結果表明不同工況下的右岸邊坡均處于危險狀態。因此，因地制宜采取錨索、掛網噴護貼坡混凝土等工程措施進行加固。隨后的穩定性分析表明，右岸滑坡體在不同工況下的安全系數有所提高，且均滿足穩定安全要求。

[1] 郝建斌．地震作用下邊坡穩定性研究進展[J]．世界地震工程，2014(1):145-153．

[2] 黃潤秋,戚國慶. 非飽和滲流基質吸力對邊坡穩定性的影響[J]. 工程地質學報, 2002,10(4):345-346.

[3] 陳國峰,陳從新. 考慮水位變動影響的粘土質緩坡穩定性分析[J]. 巖土力學, 2004,25(11):1756-1757.

[4] 陳湘桂,牛建東,陳亮晶. 庫水位上升條件下滑坡體的滲流場及穩定性研究[J]. 鐵道科學與工程學報, 2013,10(3):77-78．

(編輯：陳紫薇)

2017-02-18

傅蜀燕，女，云南農業大學水利學院，講師.

1006-0081(2017)05-0023-04

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