金沙江某大型水電站滑坡穩(wěn)定性分析

周曉平,李 夢

（西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

水庫庫岸滑坡與一般山地滑坡相比，有其特殊的一面。其特殊性在于它的活動與水庫庫水位的變化、庫水波浪的沖刷及庫水的浸泡有很大關(guān)系[1]。水庫滑坡的穩(wěn)定性研究對于確保水利水電工程的順利建設(shè)及安全運行具有重大意義[2]。特別是在我國西南地區(qū)，其獨特的地形地貌、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[3]。

本文滑坡位于金沙江某大型水電站，為一典型的巖質(zhì)滑坡[4]。基于大量勘探資料，從滑坡基本特征等入手[5]，開展水庫蓄水后滑坡穩(wěn)定性分析，并根據(jù)滲流計算分析結(jié)論及滑坡治理經(jīng)驗，提出滑坡增穩(wěn)治理方案。

1 滑坡的工程地質(zhì)條件

金沙江某水電站最大壩高140 m，總庫容17.18×108m3。主要水工建筑物有碾壓混凝土重力壩、壩身表底孔、右岸引水發(fā)電地下廠房等。工程以發(fā)電為主，為一等大（1）型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級建筑物，滑坡位于水電站庫區(qū)右岸，距離電站壩址為19.7 km，為大型的巖質(zhì)滑坡，平面形態(tài)呈不規(guī)則的鍾形，后緣具典型的圈椅狀地形，高程為1450 m～1470 m，前緣高程約1170 m，高差約300 m；沿河寬約400 m，長約430 m，面積達27.2×104m2，滑坡體平均厚約27.5 m，滑坡總體積約750×104m3。滑坡體地形總體較平緩，且坡體表面具有明顯的多級平臺地貌，在1360 m～1370 m及1255 m～1269 m高程段各發(fā)育有一緩坡平臺，水電站進場公路在1255 m～1269 m高程段穿過，滑坡的基本特征見圖1。

圖1 滑坡的基本特征

滑坡在后緣部位沒有明顯的錯動變形跡象，變形破壞主要分布在坡體的中前部，高程約1265 m（進場公路高程）～1370 m，坡體受公路開挖邊坡的影響，總體以淺表層塌滑為特征，形成多級塌滑陡坎。公路邊坡內(nèi)側(cè)發(fā)育有兩個明顯的次級滑體，且主要位于邊坡內(nèi)呈凹槽狀地形區(qū)，且這些部位地下水豐富，即使在非常干旱的月份還有多處泉水出露。每個次級小塊體兩側(cè)都有明顯的側(cè)向錯動面，而且其前緣變形較明顯，表現(xiàn)為公路內(nèi)排水溝壁以及外側(cè)的抗滑樁均遭到明顯破壞。滑坡的變形破壞特征見圖2。

圖2 滑坡的變形破壞特征

2 計算原理

本次計算滑坡穩(wěn)定性分析采用極限平衡法。計算程序采用Rocscience Slide程序，計算方法采用考慮條塊間水平作用力的簡化畢肖普法和Morgenstern-Price法進行計算分析，根據(jù)《水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（DL/T 5353-2006）[6]中7.4.1條的規(guī)定，本次計算中采取的兩種解法全部為下限解法，穩(wěn)定安全系數(shù)取兩種方法中的最高值。

3 計算基本資料

（1）計算剖面

本次計算分析以4條地質(zhì)縱剖面為基礎(chǔ)，滑坡工程地質(zhì)平面圖見圖3，縱1剖面～縱4剖面見圖4。

圖3 滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖4 滑坡計算分析縱剖面圖

（2）設(shè)計標(biāo)準

滑坡位于水電站庫區(qū)，距壩址最小距離19.7 km，所處位置距樞紐建筑物較遠，滑坡附近無2、3級建筑物。按《水利水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（DLT 5353/2006），該滑坡屬于B類水庫邊坡、等級為Ⅲ級。在持久狀況下該滑坡設(shè)計安全系數(shù)為1.10～1.00，短暫工況為1.05～1.00，偶然狀況為1.00。

（3）計算工況

本次計算考慮的計算工況為：天然工況、暴雨工況、水位驟降工況、地震工況。工程區(qū)外圍地震活動相對較強，庫區(qū)滑坡穩(wěn)定分析地震動峰值加速度值采用0.2 g。地震作用效應(yīng)折減系數(shù)按有關(guān)規(guī)范取0.25。

（4）計算參數(shù)

滑坡主要分區(qū)和分區(qū)材料強度參數(shù)取值見表1。

表1 滑坡主要分區(qū)材料物理力學(xué)參數(shù)表

4 蓄水后穩(wěn)定計算分析

蓄水后滑坡穩(wěn)定分析成果見表2。

表2 蓄水后滑坡穩(wěn)定分析成果表

從表2可知：水庫蓄水后，滑坡整體穩(wěn)定性較蓄水前略有下降，安全系數(shù)降低0.001～0.066，但仍能保持基本穩(wěn)定～臨界穩(wěn)定狀態(tài)。由圖5可知，滑坡次級滑體由于位置較高，均在正常蓄水位高程以上，故水庫蓄水對其安全性影響較小，但次級滑體及表部堆積體總體穩(wěn)定性較差，在暴雨工況和地震工況下存在失穩(wěn)的危險，需實施工程處理措施進行處理。

圖5 蓄水后滑坡計算分析典型成果圖

5 滑坡綜合治理方案

滑坡分布高程廣、規(guī)模大，滑坡體底滑面平緩，阻滑帶不明顯，滑坡體結(jié)構(gòu)松散，孔隙水發(fā)育，故增穩(wěn)治理難度極大。

通過上述計算分析可知，滑坡穩(wěn)定性受暴雨和地震工況控制，且滑坡地下孔隙水發(fā)育，為降低降雨和地下孔隙水對滑坡體安全穩(wěn)定性的影響，需采取有效的截水、排水措施，主要為地表設(shè)置截水溝和排水溝，滑坡的增穩(wěn)治理以“治水為主、表部擋護、監(jiān)測預(yù)警”為原則，同時，考慮到對外公路從滑坡體上經(jīng)過，電站施工期間需保障主體工程的對外交通運輸需求，并且滑坡所在的金沙江河谷渣場場地緊張，在擬定處理方案時盡量避免大的開挖方案。

綜上，對滑坡采取滑坡體表部截、排水，滑面以下排水洞排水，頭部適當(dāng)減載，坡面鋼筋混凝土格柵和預(yù)應(yīng)力錨索擋護，次級滑體和坡面拉裂縫采取回填封閉防滲等綜合增穩(wěn)治理設(shè)計方案，推薦的處理措施如下：

（1）對公路邊坡按1∶1.3的坡比進行削坡處理，并用鋼筋混凝土格柵護坡，格柵間距3.6 m，在格柵的節(jié)點上布置348根30 m長預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間排距為4.0 m×3.6 m，對坡面局部陡立、變形堆積體進行清坡處理，對坡面拉裂縫進行回填夯實封閉，對公路外側(cè)人工堆渣部位進行局部清除夯實處理；

（2）在縱3剖面、縱4剖面位置上部進行局部減載，減載以縱4剖面為控制性剖面，在1350.00 m高程開挖一寬30.0 m的平臺，開挖坡比1∶1.75，每20 m設(shè)置一層馬道，馬道寬3.0 m；

（3）在整個滑坡體的頂部外側(cè)布置一道截水溝，在滑坡體中部1380.00 m高程附近（滑坡體復(fù)活區(qū)范圍以外）設(shè)置一道截水溝，并將水引至滑坡體兩側(cè)的排水溝中；截水溝為梯形斷面，底寬60 cm，深度40 cm，坡比1∶1。

（4）在滑坡深層滑帶下部布置三層排水洞，排水洞高程分別為1238.00m、1273.00m、1303.00m，排水洞斷面尺寸為2m×3 m。

（5）公路外側(cè)K4+760.00～K4+960.00原已布置41根抗滑樁，其中K4+875.00～K4+910.00（23#～31#樁）抗滑樁已變形破壞，在其外側(cè)重新布置9根抗滑樁（X1#～X9#），抗滑樁斷面尺寸2 m×3 m，長度24 m～26 m；在下游K4+960.00～K5+075.00范圍布置23根抗滑樁（X10#～X32#），抗滑樁斷面尺寸2 m×3 m，長度21 m。

6 增穩(wěn)治理后穩(wěn)定計算分析

采取上述增穩(wěn)治理措施后，滑坡的穩(wěn)定分析成果見表3。由表3可知，采取增穩(wěn)治理措施后各工況下，滑坡的安全穩(wěn)定性能基本滿足規(guī)范要求。

表3 采取措施后滑坡穩(wěn)定分析成果表

7 結(jié)語

滑坡位于水電站庫區(qū)內(nèi)，距壩址區(qū)約19.7 km，為大型的巖質(zhì)滑坡，距壩址較遠，滑坡失穩(wěn)對電站主體建筑物影響較小，對場區(qū)對外交通影響大，滑坡治理的主要目的是保證對外交通道路的暢通和安全。

滑坡分布高程廣、規(guī)模大，滑坡體底滑面平緩，阻滑帶不明顯，滑坡體結(jié)構(gòu)松散，孔隙水發(fā)育，故增穩(wěn)治理難度極大。根據(jù)滑坡的穩(wěn)定性由暴雨工況和地震工況控制、復(fù)活區(qū)淺表層拉裂變形明顯、公路內(nèi)側(cè)泉水出露等特點，滑坡的增穩(wěn)治理以“治水為主、表部擋護、監(jiān)測預(yù)警”為原則，對滑坡采取滑坡體表部截、排水，滑面以下排水洞排水，頭部適當(dāng)減載，坡面鋼筋混凝土格柵和預(yù)應(yīng)力錨索擋護，次級滑體和坡面拉裂縫采取回填封閉防滲等綜合增穩(wěn)治理設(shè)計方案。采取增穩(wěn)治理措施后，滑坡的安全穩(wěn)定性能基本滿足規(guī)范要求。