福林水庫庫區左岸雙寶寺土質岸坡穩定性分析

楊世華

（重慶市水利電力建筑勘測設計研究院有限公司，重慶401120）

1 工程概況

福林水庫水源工程位于綦江區綦江河左岸一級支流福林河下游，工程由庫區工程、水庫樞紐工程、總干渠工程等部分組成。水庫正常蓄水位498.00 m，相應庫容1018萬m3；設計采用混凝土面板堆石壩，最大壩高74.5 m。

2 雙寶寺土質邊坡基本地質條件

雙寶寺土質邊坡位于福林河右岸，岸坡地形較緩，一般10°～25°。前緣位于福林河床，高程450.0 m～480.0 m左右，后緣高程約560.0 m左右，堆積體順河寬約700 m，縱長320 m～430 m，面積約20萬m2。岸坡前緣覆蓋層厚度4.80 m～9.90 m，岸坡后坡逐漸變薄。下伏基巖為泥巖夾長石砂巖，巖層傾向左岸偏下游；土體體積約120萬m3（見圖1）。

圖1 雙寶寺土質邊坡平面布置圖

根據坡積體覆蓋層物質組成的不同，將雙寶寺土質邊坡分為A、B兩個區；其中樁號庫4+179.0～庫4+667.0段為A區，覆蓋層厚度2.5 m（ZK5）～6.50 m（ZK10），物質組成以粉質粘土為主，塊（碎）石及角礫含量小于5%，代表剖面為1-1′、2-2′、3-3′。樁號庫4+667.0～庫4+949.0段為B區，覆蓋層厚度2.8 m（ZK11）～9.50 m（ZK30），物質組成以粉質粘土夾塊（碎）石及角礫，其中塊（碎）石及角礫含量為25%～35%，代表剖面為4-4′、5-5′。

根據鉆探、探坑揭示［1］，A區和B區土體內部及土體與基巖面也未見滑動面、擦痕等滑坡現象。根據現場地表地質測繪，除B區堆積體除前緣局部因水流沖刷垮塌外，中后部未見明顯滑動變形跡象，最不利的5-5′剖面附近的房屋、地面未見拉裂破壞現象。

3 雙寶寺土質邊坡穩定性分析與評價

3.1 計算采用剖面

本次選擇庫區雙寶寺土質邊坡1-1′、2-2′、3-3′、4-4′、5-5′剖面作為計算剖面（圖2～圖6），按滑坡計算模式，以土層與基巖接觸面為穩定性控制因素進行計算分析。

圖2 庫區雙寶寺土質岸坡1-1′工程地質剖面圖

圖3 庫區雙寶寺土質岸坡2-2′工程地質剖面圖

圖4 庫區雙寶寺土質岸坡3-3′工程地質剖面圖

圖5 庫區雙寶寺土質岸坡4-4′工程地質剖面圖

圖6 庫區雙寶寺土質岸坡5-5′工程地質剖面圖

3.2 公式選取

由于岸坡覆蓋層厚度2.8 m（ZK11）～9.90 m（ZK3），總體厚度薄，地面地形坡度較緩，土體內產生圓弧滑動的可能性小，即使局部可能會產生，其范圍及方量都很小，因此，本次計算模式，以土層與基巖接觸面為穩定性控制因素，按折線法進行計算分析；采用《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2013）附錄A.0.3推薦公式：

3.3 計算采用巖土物理力學參數

根據鉆探揭示，覆蓋層為粉質粘土夾砂、泥巖塊碎石及角礫，覆蓋層上部角礫含量較少，中下部角礫含量較多，中下部原狀土樣取樣困難。因此采用探坑原狀土先后2次對本岸坡進行取樣，第一次采用鉆探取土器取樣，所得天然、飽和快剪試驗數據非常低，分析認為與現場客觀地質條件明顯事實不符，后又對該庫岸邊坡進行坑探取樣，共取岸坡土樣6組，進行土體物理性質及天然、飽和快剪試驗，試驗成果見表1。本次取樣深度大致1.8 m～2.0 m，根據覆蓋層淺層與深層的工程地質特性，本次取樣土體室內試驗所反映出的物理力學性質應較中下部土體的實際值略差，下部（基巖接觸面）土體的力學參數應相對淺部（本次探坑）好。

表1 雙寶寺土質邊坡土工試驗成果表

根據坡積體覆蓋層物質組成的不同，將雙寶寺土質邊坡分為A、B兩個區；A區物質組成以粉質粘土為主，塊（碎）石及角礫含量小于5%；B區物質組成以粉質粘土夾塊（碎）石及角礫，其中塊（碎）石及角礫含量為25%～35%。所以本階段對A、B兩個區分別采取不同的C、φ值進行反算，其中A區在土體不利工況（工況2）下處于欠穩定狀態，選取最不利的2-2′剖面進行反演分析計算，反演時取Fs＝1.00。

B區土體在不利工況（工況2）下處于欠穩定狀態，選取最不利的5-5′剖面進行反演分析計算，反演時取Fs＝1.01。通過反演分析計算，φ值對滑坡滑坡穩定性敏感程度比C值對滑坡滑坡穩定性敏感程度要高。根據土工試驗及反演分析計算，結合本工程勘察實際，雙寶寺土質岸坡穩定性計算參數取值見表2。

表2 岸坡穩定性計算參數值表

3.4 計算方法

（1）計算荷載標準

靜力荷載：包括a土體自重；b地面荷載，考慮地面房屋建筑；c地下水位（或者設計洪水位）作用于土體上的滲透壓力。

動荷載：不考慮。

地震荷載：不考慮。

（2）計算工況根據《地質災害防治工程勘察規范》（BD 50/143-2003）［2］，結合本工程實際情況，擬采用以下五種工況對邊坡進行穩定性分析計算。

工況1：天然狀況下的土體自重+地表荷載（正常運用條件）；

工況2：暴雨狀況下的土體自重+地表荷載+暴雨（計算采用2./3土體飽和）（非常運用條件Ⅰ）；

工況3：498 m正常高庫水位天然狀況下的土體自重+地表荷載（正常運用條件）；

工況4：498 m正常高庫水位暴雨狀況下的土體自重+地表荷載（計算采用庫水位以上2./3土體飽和）；

工況5：庫水位從498 m驟然降至死水位455 m暴雨狀況下的土體自重+地表荷載（計算采用庫水位以上2./3土體飽和）（非常運用條件Ⅰ）。

穩定性系數計算結果見表3。

表3 穩定性系數計算成果表

根據《水利水電工程邊坡設計規范》（SL 386-2007）［3］，本邊坡屬三級邊坡，其邊坡正常運用條件下的穩定安全系數為1.15，非常運用條件Ⅰ下的穩定安全系數為1.10，非常運用條件Ⅱ下的穩定安全系數為1.05（本工程不預考慮）。

由計算可知：

1-1"剖面在工況1、工況2、工況3、工況4下穩定系數均大于1.15，處于穩定狀態，工況5下穩定系數等于1.10，處于基本穩定狀態。正常運用條件下的穩定安全系數大于1.15，非常運用條件Ⅰ下的穩定安全系數大于1.10，滿足規范規定的安全系數要求。

2-2"剖面在工況1、工況3、下穩定系數均大于1.15，處于穩定狀態，工況4下穩定系數為1.14，大于1.05，小于1.15，處于基本穩定狀態。工況2、工況5下穩定系數小于1.00，處于不穩定狀態。工況1、工況3（正常運用條件）穩定系數均大于1.15，滿足規范規定的安全系數要求，工況4（正常運用條件）穩定系數均小于1.15，不滿足規范規定的安全系數要求，工況2、工況5（非常運用條件Ⅰ）穩定系數均小于1.10，不滿足規范規定的安全系數要求。

3-3"剖面在工況1、工況2、工況3、工況4下穩定系數均大于1.15，處于穩定狀態，工況5下穩定系數為1.06，大于1.05，小于1.10，處于基本穩定狀態。正常運用條件下的穩定安全系數大于1.15，工況5在非常運用條件Ⅰ下的穩定安全系數小于1.10，不滿足規范規定的安全系數要求。

4-4"和5-5"剖面在工況1、工況3下穩定系數大于1.15，處于穩定狀態，工況4下穩定系數為1.14，大于1.05，小于1.15，處于基本穩定狀態。工況2、工況5下穩定系數小于1.00，處于不穩定狀態。工況1、工況3（正常運用條件）穩定系數均大于1.15，滿足規范規定的安全系數要求，工況4（正常運用條件）穩定系數均小于1.15，不滿足規范規定的安全系數要求，工況2、工況5（非常運用條件Ⅰ）穩定系數均小于1.10，不滿足規范規定的安全系數要求。

4 結論及建議

4.1 結論

綜上計算分析，1-1"剖面在各種工況下穩定系數均滿足規范規定的安全系數要求，該段土質岸坡整體穩定；2-2"、3-3"、4-4"、5-5"剖面段土質岸坡在不利工況下不滿足規范規定的安全系數要求。

4.2 建議

由于A區1-1"剖面段土質岸坡整體穩定，但居民區較多結合庫岸坍塌穩定分析，建議對本段采取工程或避讓措施進行處理；A區2-2"、3-3"剖面段沒有居民區，僅有一條鄉村道路在邊坡影響范圍內，建議對本段邊坡采取工程監測或必要的支擋措施；4-4"、5-5"剖面段段居民區較多，本段土質岸坡應采取工程或避讓措施進行處理。