某水電站庫首右岸邊坡穩定分析

柯春琴 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司

1.工程概況

某水電站位于廣西隆林縣和貴州安龍縣界河南盤江下游河段上，為大型引水式水電工程，工程以發電為單一目標。庫首右岸邊坡為天生橋峽谷出口至壩索峽谷進口的一段凹岸邊坡。由于進入汛期以來該地區連降暴雨，庫首右岸工期程區外二層公路以上4～6號沖溝間邊坡約900m高程以上發生塌滑，形成小型泥石流，漫過三層公路，沖向下部大壩公路，并沖毀工程區圍墻和原有部分支護措施，進入下部一層公路，雖未影響工程區樞紐建筑物，但對樞紐附屬建筑物及工作人員人身安全構成威脅，應對本邊坡進行穩定性分析及邊坡治理設計。

2.邊坡工程地質條件

庫首右岸為凹岸，岸坡為弧形，弧線長約1.1km，坡高465m，自然坡角25～40o，坡上發育8條沖溝，以1#、3#沖溝發育規模較大。在坡腰（790～860）高程有一傾斜臺面，傾向上游河床，臺面后緣為一陡壁，高50～70m，長400～600m，坡面不甚整齊，常有鼻梁狀山包及凹槽出現。

庫首右岸邊坡區主要分布T2j2-3砂頁巖，主要構造為近東西向分布的田堡復式向斜，其中包含7個連續展布的褶曲。F2斷層從田堡大陡壁腳通過，穿過3#沖溝向西延伸，在林場口與F3斷層斜接。F9斷層沿3#沖溝直下河床，通過壩索向下游延伸，邊坡上多為壓性走向斷層，傾角變化大，一般呈鋸齒狀，破碎帶寬0.1～0.5m，膠結較差，遇水易泥化。第四系為：坡積粘土夾碎石，分布于邊坡之上，厚5～10m，坡腳及陡壁厚達20～40m。積物以卵礫石、沙，分布于河漫灘上，厚3～8m。洪積物為塊碎石夾粘土，厚10～20m，分布于沖溝出口。

邊坡區新鮮的泥頁巖、砂巖基本上可視為不透水層，地下水位線位于強風化帶中，其形狀與強風化下限大體一致，地下水主要為埋藏于強風化帶中的裂隙水。在1、3#沖溝中終年有水流出，而4#、5#、6#沖溝中除雨季有溝水流出外，平常溝內無水，在3、6#沖溝之間的山坡巖石較破碎，地表水易于滲入地下，地下水埋藏較深，邊坡區僅在6#沖溝出口處左側河邊有一泉水沿裂隙及層面流出。由于邊坡巖體較破碎，地表水易滲入地下，地下水位線隨季節變化在強風化帶下限位置上下變動，為基巖裂隙水，排泄條件良好。

3.邊坡穩定計算方法及參數

根據現邊坡已滑落部位，選取四個典型剖面對其進行相應的穩定性分析，即A、B、C、D剖面，其中A、B剖面主要代表現已塌滑部位，C、D剖面代表滑落左右側邊坡部位。

計算采用理正巖土工程計算分析軟件中的“邊坡穩定分析”模塊進行，分為兩種計算工況，（1）持久工況；（2）短暫工況，即暴雨工況。因該邊坡不屬于工程區邊坡，發生滑動后，不會對工程帶來影響，僅會對工程區附屬建筑物帶來影響，依據《水電水利工程邊坡設計規范》（DL/T 5353-2006），邊坡等級定義為Ⅲ級。邊坡持久工況下設計安全系數不小于1.1；短暫工況下設計安全系數不小于1.05。

3.1 計算假定

（1）暴雨工況水壓力計算采用總應力法，不考慮滲透壓力。

（2）暴雨工況考慮土體完全飽和，但不考慮其處于水下，土體容重取飽和容重。

（3）該區域地震烈度為VI度，計算時不考慮地震作用。

（4）內部淺層滑動采用最小安全系數試算方法進行搜索。

3.2 計算參數

根據電站設計報告資料，并結合本次滑坡的實際情況，確定滑坡分析采用下列參數：

（1）坡積粘土夾碎石

天然工況：抗剪摩擦系數f=0.38，粘聚力C=86KPa

暴雨工況：抗剪摩擦系數f=0.35，C=55KPa

容重=2.1 g/cm3

（2）強風化砂頁巖

天然工況：抗剪摩擦系數f=0.42，粘聚力C=250KPa

表1 典型斷面邊坡穩定計算表

暴雨工況：抗剪摩擦系數f=0.40，粘聚力C=200KPa

容重=2.3 g/cm3

3.3 穩定性分析

（1）滑坡體結構特征。滑坡發生在4#、5#沖溝上部，滑坡體垂直南盤江發育，主滑方向為N25～40°W，平面上呈錐形，縱向長約243m，橫向長約（沿南盤江）寬72m，推測滑坡體厚度約23m左右，滑坡后緣位于山脊部位，高程約1022m；前緣分布在田堡向斜軸部陡壁腳，高程約840m，該處為一寬緩平臺，原施工房屋分布其上。

滑坡體上游側為大陡壁，基巖裸露；下游側為覆蓋層，為坡耕地，為粘土夾碎石，厚度2～5m。根據現場查看分析，產生本次滑坡的因素較多，主要是由于山體上部堆積體及蠕變巖層因風化作用逐漸松動變形，在汛期雨水的浸泡下，當巖體力學性能不能滿足其自穩要求時，蠕變帶上部變形彎曲巖體產生了切層滑動，并帶動坡積物順層滑動，導致下部覆蓋層由于超載而產生變形滑動。

（2）滑坡體成因分析。據原勘測資料，庫首右岸邊坡由T2j層狀砂巖與頁巖及松散土石組成，在自重應力和殘余構造應力的長期作用下，形成一個由各種復雜變形組合的復雜蠕變體，蠕變體分布范圍從河邊至1000m以上分水嶺，在沿河方向上從1#沖溝至7#沖溝，長度約1km，水平深度30～50m，部分位置深達100m，其成因與山體被河流、山體分布的巖性、構造的力學性質有明顯的聯系，邊坡變形破壞的形式主要有：

①覆蓋層滑坡：主要發生在沖溝兩岸的坡積物中，系邊坡自然形態改變而產生的滑坡，此類滑坡多為近代滑坡。

②順層及切層滑坡：在田堡以南F2斷層下盤800m高程以上，巖層傾角50～60°的同向順層大陡壁上，發生過10多處順層滑坡。在3#沖溝左側二層公路上750～820m高程，產生沿反傾向裂隙切層滑動的切層滑坡。

③剝落：在邊坡巖體裸露的陡壁腳或坡角，分布巖體風化剝落的堆積體。

④巖層傾倒變形：在田堡以南大陡壁及D-23平硐口附近以及沖溝兩側的巖質邊坡上。

⑤全風化帶巖體蠕變彎折：這是一種被坡積物掩藏的坡體巖層傾倒變形破壞的進一步發展。

⑥強風化帶巖體張裂松動破壞：在邊坡10～50m水平厚度的巖體中，產生了順層的及追蹤構造裂隙而產生的各種長短不一、寬窄不一、深淺不同的張開裂縫，最長達10多米，深達10余米，走向N10～30°E，陡傾角，造成巖體局部架空。

根據現場查看分析，產生本次滑坡的因素較多，主要是由于山體上部堆積體及蠕變巖層因風化作用逐漸松動變形，在汛期雨水的浸泡下，當巖體力學性能不能滿足其自穩要求時，蠕變帶上部變形彎曲巖體產生了切層滑動，并帶動坡積物順層滑動，導致下部覆蓋層由于超載而產生變形滑動

（3）計算結果。計算結果表明，現滑坡部位整體處于穩定狀態，但其內部局部淺層處于極限平衡狀態，安全系數僅為0.952，邊坡在以后的強降雨情況下有可能再次發生變形或滑動，因此，需對該部位進行相應的加固治理。現已滑部位左右兩側邊坡各工況下安全系數均滿足設計要求，邊坡發生滑動的可能性較小，可不單獨進行加固處理，與已滑動部位邊坡連接處可適當進行治理（見表1）。

4.結語

（1）首部右岸邊坡失穩主要汛期雨水造成邊坡地質力學參數降低，上部堆積體及蠕變巖層不能滿足自穩要求所引起的，邊坡受水的影響較大。

（2）首部右岸邊坡整體穩定性較好，邊坡變形破壞形式較多，主要以淺層破壞為主，局部易發生變形失穩。

（3）為防止邊坡局部失穩給工程運行帶來影響，應對邊坡進行加固治理。