紅石巖堰塞湖治理工程庫區古滑坡穩定性分析

陳子華 盧 民 胡小光

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司,云南 昆明 650051)

0 引言

我國西南地區蘊藏有豐富的水電資源，但這些地區多以高、中山地貌為主，地勢高差大，岸坡陡峻，斷裂構造發育；同時西南地區內有多個地震帶，如喜馬拉雅山地震帶、金沙江地震帶、湄公河—瀾滄江地震帶、右江地震帶等。2015年8月3日，云南省魯甸縣發生6.5級地震，造成魯甸縣火德紅鄉李家山村和巧家縣包谷垴鄉紅石巖村交界的牛欄江右岸山體崩塌、滑坡在干流上形成堰塞湖[1]。

為防止堰塞湖發生事故對下游人民生命財產造成威脅，需對堰塞湖進行整治。整治工程利用天然形成的堰塞體(高度103 m，方量1 000萬m3)作為擋水壩，并對其進行防滲處理，從而形成水庫。堰塞湖整治工程竣工后，正常蓄水位高程1 200 m。

當電站在蓄水后，庫區內原有的部分滑坡、崩塌體等將被淹沒。水會降低土體的抗剪強度參數，將降低這些不穩定地質體的穩定性。當電站在正常運行過程中，水位漲落將對已有滑坡和崩塌堆積體的穩定性產生不利影響，如果再次發生地震，地震產生的滑坡等次生災害造成損失也將嚴重。

本文以庫區一古滑坡為例，綜合宏觀地質判斷以及極限平衡法穩定性計算，對該古滑坡進行了定性及定量分析。分析表明，該古滑坡目前整體處于穩定。在紅石巖堰塞湖整治工程開始蓄水，水位上升至1 200以后，滑坡的穩定性將降低。當電站在運行中，水位驟降至1 180后，滑坡前緣部位將出現局部滑坡。由于滑動部位距離居民點較近，因此需進行治理。

1 滑坡體基本特征

1.1 地理位置與空間形態特征

該滑坡體位于曲靖市會澤縣紙廠鄉，牛欄江左岸，距紅石巖堰塞體約6.3 km，中間有公路從村莊穿過。災害點范圍內分布有較多的房屋，房屋多位于滑坡體堆積區，經初步設計階段勘察，認為水庫影響區范圍為高程1 200 m～1 230 m，底部寬度約930 m(見圖1)，方量約4 850萬m3。

1.2 滑坡體物質組成特征

滑坡地表為殘坡積層覆蓋，下伏寒武系倉浪鋪組(∈1c)深灰、灰黃色粉砂巖、砂巖夾頁巖，后緣陡崖為寒武系龍王廟組(∈1l)灰色白云巖、白云質灰巖夾泥灰巖、頁巖、粉砂巖。滑坡各層物質分別敘述如下：

①粉土、粘土層(Qal)：分布于坡崩積層、洪積層、沖積層表部的粉土、粘土，分布較少，厚度0.9 m～2.0 m，松散～中密，潮濕。

②沖積層砂卵礫石層(Qal)：分布于河床及河漫灘下部，在滑坡體前緣的上部與下部均有分布，分為現代河床(Qal-2)與古河床(Qal-1)沖積層，其性狀基本一致，厚度大于10 m，密實，潮濕。

③洪積層碎石質粉土夾孤塊石層：分布于下游沖溝口河床邊，厚度7 m～10 m。中密、潮濕。

④滑坡堆積層(Qdel)：主要分布于邊坡，厚度一般65.8 m～82.15 m，主要由孤石、塊石夾碎石土組成。

⑤寒武系下統倉浪鋪組(∈1c)：深灰、灰黃色粉砂巖、砂巖夾頁巖。

寒武系龍王廟組(∈1l)：灰色白云巖、白云質灰巖夾泥灰巖、頁巖、粉砂巖。

2 滑坡穩定性分析

2.1 宏觀地質判斷

“8.03”魯甸地震使滑坡體上土墻房屋建筑出現大面積開裂，部分倒塌，但江邊村滑坡體整體目前沒有滑動跡象。滑坡體底面較平緩，底部已坐落于河底，無向下滑動空間，滑坡體整體是穩定的；由于滑坡體地表地形平緩(約10°～30°)，蓄水后也不會產生大規模滑動破壞，但受庫水浸泡軟化、沖刷淘蝕，可能產生庫岸再造(亦叫作水庫塌岸)。

2.2 滑坡穩定性計算

2.2.1計算參數的選取

本階段選取的巖(土)體物理力學參數，在地質建議值的基礎上，進行了反演計算，以論證地質建議參數的合理性。參數經修正后作為穩定性計算的最終參數。地質專業提供的巖土體參數建議值見表1。

表1 巖(土)體物理力學參數建議值(地質專業)

經反演計算及工程類比后，計算采用的巖(土)體物理力學參數成果見表2。

表2 巖(土)體物理力學參數值(最終采用)

2.2.2整體穩定性分析

選取兩條典型剖面進行整體穩定性計算。計算剖面分析見圖2，圖3。

整體穩定性分析時，假定滑坡沿滑帶整體滑動，滑動面為折線型。根據SL 386—2007水利水電工程邊坡設計規范[2]中第5.2.7規定，對于土質邊坡和呈碎裂結構、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—普賴斯法和不平衡推力傳遞法進行抗滑穩定計算。本項目整體穩定性分析采用摩根斯頓—普賴斯法，計算成果見表3。

表3 整體穩定性計算結果表

剖面計算工況安全系數Morgenstern—Price控制標準Ⅰ—Ⅰ'天然工況1.2971.15～1.10正常蓄水位工況1.1771.15～1.10暴雨工況1.1041.10～1.05水位驟降工況1.1561.10～1.05地震工況1.0681.05～1.00Ⅱ—Ⅱ'天然工況1.3501.15～1.10正常蓄水位工況1.2651.15～1.10暴雨工況1.2221.10～1.05水位驟降工況1.2441.10～1.05地震工況1.1371.05～1.00

整體穩定分析計算結果表明：天然工況下整體穩定系數Ⅰ—Ⅰ′剖面1.297，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.350，平均值1.324，大于設計安全系數1.05，處于穩定狀態；正常蓄水位工況下整體穩定系數為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.177，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.265，平均值1.224，大于設計安全系數1.05，處于穩定狀態；暴雨工況下整體穩定系數為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.104，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.222，平均值1.163，大于設計安全系數1.05，處于穩定狀態；水位驟降工況下整體穩定系數為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.156，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.244，平均值1.200，大于設計安全系數1.05，處于穩定狀態；地震工況下整體穩定系數為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.068，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.137，平均值1.103，大于設計安全系數1.05，處于穩定狀態。

計算表明，滑坡在各工況下整體是穩定的。

2.2.3局部穩定性分析

穩定性分析的成果見表4。

表4 局部穩定性計算結果表

從以上計算結果可知，Ⅰ—Ⅰ′剖面在水位驟降及地震工況下的局部穩定性不滿足規范要求。其中在水位驟降工況下，沿高程1 203 m至坡腳(EL1 155 m)，上部堆積體將發生局部滑動。在地震工況下，從坡上部至坡腳(EL1 152 m)，將發生滑動；Ⅱ—Ⅱ′剖面在水位驟降工況下局部穩定性不滿足規范要求。水位驟降工況下，沿高程1 205 m至坡腳(EL1 140 m)，上部堆積體將發生局部滑動。在其他各工況下，剖面安全系數雖滿足要求，但穩定系數相對較低，處于臨界狀態。

3 結語

對該滑坡進行的整體穩定性計算分析及局部穩定性計算分析表明，在各計算工況下，滑坡整體處于穩定狀態。但在堰塞湖整治工程蓄水后，在庫水驟降、暴雨以及地震工況下時，岸坡受庫水沖刷以及暴雨、地震等的影響，局部會產生滑動破壞，需進行治理。