水位下降作用下岸坡動態變形機理及防治措施

熊 超 趙 鵬 武 超

(1.重慶市地質礦產勘查開發局208水文地質工程地質隊，重慶 400700;2.重慶市二零八勘察設計院，重慶 400700; 3.西安科技大學地質與環境學院，陜西西安 710054)

0 引言

庫水位的變動過程，對庫岸邊坡穩定性具有重要影響。如三峽庫區的千將坪滑坡［1］，我國湖南省柘溪水庫的塘巖光滑坡［2］以及世界著名的意大利瓦依昂滑坡［3］等，都是庫水位變化導致的災難性滑坡。自2003年三峽庫區蓄水以來，由于庫水位的下降導致邊坡內滲流場發生變化，改變了邊坡原始的應力環境，致使許多原本處于穩定的邊坡趨于失穩狀態，尤其是以庫岸邊坡最為嚴重。近年來，國內外學者對三峽庫區庫岸邊坡變形機理及穩定性評價進行了大量研究。基于此，本文以三峽庫區老銅罐驛庫岸邊坡為例，在對庫水下降作用下滑坡動態變形機理和特征分析的基礎上，根據多年的監測資料和勘查成果，分析其變形特征和失穩機理。

1 庫水位下降下邊坡變形機理

三峽水庫放水時，導致庫水位下降，同時滲入邊坡內部的水也開始下降。對于滲透性較好的邊坡，由于孔隙大，坡體內的水很快可以排出，庫水位下降與坡內水下降速度相當，這種情況下對邊坡穩定影響相對較小;相反，對于滲透性差的邊坡，坡體內的水不能及時排出，導致坡內水下降滯后于庫水位下降速度，兩者形成正落差，邊坡內地下水向外滲流，產生向著滑坡體外側的滲流壓力。尤其是水位迅速降低時，不僅產生向外的滲流壓力，同時還產生向外的動水壓力，在向外的滲流壓力和動水壓力共同作用下，岸坡穩定性較差。綜上所述，由于庫水位下降，導致坡內水下降滯后于庫水位下降速度，產生向著滑坡體外側的滲流壓力和動水壓力，致使邊坡穩定性降低，形成“牽引式”破壞模式。

2 工程實例

2.1 工程概況

如圖1所示，三峽庫區老銅罐驛庫岸邊坡位于重慶市九龍坡區銅罐驛鎮街道委員會二社區，處于長江左岸支流與長江交匯處，有成渝鐵路從庫岸后部通過，距南岸區政府直距約為20 km。邊坡屬侵蝕堆積河漫灘、階地地貌，地形總體上東北高西南低，南起銅罐驛老街終點外側，北止一沖溝，全長240 m，區內最高地形217.52 m，最低地形149.24m，最大相對高差68.28m，整體地形坡度一般以10°～30°為主，局部稍陡或稍緩，岸坡高27.5 m。

邊坡內有兩種地下水類型，松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。大氣降雨的地表水絕大部分隨斜坡排入長江中，邊坡受江、河、溝谷的切割，整體利于地表水和地下水的排泄，土層中地下水受長江水位影響，位于長江水位以上地段土層中的孔隙水富積條件較差，不甚發育，位于長江水位以下地段巖土體中地下水較豐富。通過對垂直鉆孔孔內地下水的簡易觀測，鉆地下水埋深較大，其地下水位與長江水位基本一致，孔內水位恢復較快，表明邊坡內鉆探揭露深度范圍地下水較豐富。主要為長江水補給，粉砂質碎石土及人工填土層透水性強，場地水文地質條件中等復雜。結合臨近場地勘察成果及相關經驗，各巖土層滲透系數分別為:粉砂質碎石土滲透系數為 2.5 ×10－3m/s，砂巖滲透系數為 2.5 ×10－5m/s。

圖1 三峽庫區老銅罐驛庫岸邊坡形態特征圖

2.2 庫水位對老銅罐驛庫岸邊坡變形的影響

當水庫水位上升時，隨之老銅罐驛岸坡中地下水位也上升，岸坡巖土體處于飽和狀態，其物理力學性質降低，抗剪強度降低，造成庫岸巖土體極易變形，產生剝落。而當庫水位下降時，邊坡內地下水向外滲流，產生向著滑坡體外側的滲流壓力，岸坡穩定性明顯降低，易產生滑移。在洪水期，庫水由175 m逐漸降至145 m低水位，老銅罐驛岸坡各巖土體受地下水動水壓力增加，庫岸穩定性降低，尤其是庫水位驟降時，庫岸穩定狀態更差，危及沿岸一帶老銅罐驛場鎮社區。一旦發生滑坡，滑坡體滑入長江，將嚴重影響三峽庫區航道的正常運營。

3 防治措施

3.1 分析防治技術

老銅罐驛岸坡預測滑床滑面(如圖1所示)較陡，且滑體土體厚度大，土層含水差異性大，物理力學指標差異較大，不易削方減載，宜采用支擋措施;由于滑坡區域內外地表凹凸，地表水排泄無序，地表水下滲，對滑體物理力學性質及滑坡發展趨勢影響很大，是影響滑坡穩定和發展的重要因數，宜采用設置截排水溝對進入該范圍的地表水進行攔截。

3.2 確定防治方案

根據老銅罐驛岸坡的破壞機制及滑坡特征，以及滑坡周邊條件，提出采用“普通抗滑樁+排水工程+護坡”進行治理。

普通抗滑樁設置五種類型:

1)6根A型抗滑樁，設計斷面2.0 m×2.5 m，樁間距5 m，樁長17 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長度的0.5倍～1倍;

2)7根B型抗滑樁，設計斷面2.0 m×2.5 m，樁間距5 m，樁長18 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長度的0.5倍～1倍;

3)9根C型抗滑樁，設計斷面1.5 m×2.0 m，樁間距4 m，樁長17 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長度的0.5倍～1倍;

4)9根D型抗滑樁，設計斷面1.5 m×2.0 m，樁間距4 m，樁長16 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長度的0.5倍～1倍;

5)7根E型抗滑樁，設計斷面1.0 m×1.5 m，樁間距3 m，樁長15 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長度的0.5倍～1倍。

滑坡后緣外5 m處設置截水溝，截水溝選用等腰梯形斷面，長度 420 m，截水溝底寬0.6 m，溝深 0.75 m，安全高度 0.2 m，溝壁坡比 1∶0.5，設計最小縱坡 1.0%。

4 結語

三峽庫區老銅罐驛庫岸邊坡，在洪水期時，庫水由175 m逐漸降至145 m低水位過程中，岸坡各巖土體受地下水動水壓力增加，庫岸穩定性降低，尤其是庫水位驟降時，庫岸穩定狀態更差，危及沿岸一帶老銅罐驛場鎮社區，一旦發生滑坡，滑坡體滑入長江，將嚴重影響三峽庫區航道的正常運營。最后，根據老銅罐驛岸坡的破壞機制及滑坡特征，以及滑坡周邊條件，提出采用“普通抗滑樁+排水工程+護坡”進行治理。