大藤峽水利樞紐左岸棄渣場邊坡穩定性分析

劉 刊，龐 博，賈 文

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，長春 130021）

1 工程概況

大藤峽水利樞紐左岸棄渣場位于船閘和黔江副壩外側，在黔江左岸京塘村～平安村范圍內，長約1700 m，寬730～830 m，面積約120×104m2。棄渣場側黔江副壩壩頂高程為65 m，渣體沿黔江副壩外側堆放，設計堆放高程64 m和75 m。現棄渣堆放處于無序狀態，未能做到石、土等分區堆放。經調查渣場現棄渣厚度一般10～40 m，堆渣量約為1800×104m3，是大藤峽樞紐區主要集中棄渣場。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

左岸棄渣場位于黔江副壩外側，原始地貌為黔江左岸一級階地和低山殘丘。一級階地位于棄渣場中間部位，地形平坦，地面高程一般39～43 m；低山殘丘位于棄渣場上下游兩側，地形波狀起伏，地面高程65～75 m。棄渣場下游側和外側之間原始地貌為一長方形水塘，寬約100 m，長約500 m，走向約為EW，高程40～42 m；水塘兩側為低山殘丘。棄渣場整體地貌見圖1。

圖1 棄渣場整體地貌

現堆渣體高程60.0～74.0 m，在邊坡附近高出原始地面10～30 m，堆渣體坡度10°～35°。渣場內部見多條施工道路，局部地形平整，局部因堆渣后未整平，地形起伏不平。渣場下游側坡腳見雨水匯集。坡腳處為施工道路，寬5～7 m，道路外側為大藤峽左岸排水渠。

2.2 地層巖性

棄渣場出露的地層巖性主要為近期人工堆積物（Qs）和第四系覆蓋層（Q3pal），之下覆蓋的基巖為泥盆系的灰巖、白云巖和粉砂巖等。

2.2.1 人工堆積物（Qs）

成分混雜，堆棄無序，不均勻，粒徑、厚度和密度變化大，孔隙大且滲透性不均勻，局部可能存在架空。主要成分如下：

（1）黏土①：紅黃相間，稍濕，可塑～硬塑。一部分在堆渣體邊坡零星出露，寬30～200 m，一部分位于堆渣體底部排水渠附近，為開挖排水渠棄料。

（2）混合土卵石②：雜色，稍濕，松散。卵石含量60%～50%，礫石含量20%～10%，其余主要為黏土；卵礫石成分為砂巖，弱風化狀態，磨圓較好。在堆渣體下游側和左側邊坡大量出露。

（3）卵石混合土②-1：雜色，稍濕，松散。卵石含量約30%，礫石含量20%～10%，其余主要為黏土；卵礫石成分為砂巖，弱風化狀態，磨圓較好。在堆渣體上游側邊坡大量出露。

（4）碎、塊石混合土③：灰黑色，稍濕，松散。碎石、塊石含量30%～10%，礫石含量約10%，其余主要為黏土；碎石、塊石成分為主要為灰巖，弱風化狀態，棱角狀。主要在堆渣體左側邊坡出露。

（5）塊石④：灰黑色，松散。塊石粒徑一般500～1000 mm，成分為灰巖，棱角狀。主要為二期圍堰臨時暫存石料，分布于棄渣場內和堆渣體下游側邊坡之上。

2.2.2 第四系覆蓋層（Q3pal）

（1）黏土⑤：紅黃相間，稍濕，可塑～硬塑，厚10～30 m。主要分布于堆渣體坡腳附近。

（2）含礫黏土⑥：灰黃色，稍濕，可塑。礫石含量20%～30%，成分為砂巖，弱風化狀態，磨圓較好；其余主要為黏土。主要分布于堆渣體上下游殘丘表部。

（3）淤泥質黏土⑦：灰黑色，濕，軟塑～可塑，厚1～3 m。主要分布于堆渣體左側泥石流區域下部。

2.2.3 基巖

泥盆系郁江階（D1y）：主要為灰巖、白云巖夾少量泥巖，表層強烈溶蝕風化狀態，出露高程約30 m，巖面起伏。分布于渣場大部分區域。

泥盆系那高嶺組（D1n13）：主要為泥巖和泥質粉砂巖，出露高程46～56 m，主要分布在渣場上游側部分區域。

2.3 地質構造

通過地質調繪，左岸棄渣場為回填堆渣而成，現場無明顯基巖出露，未發現斷層、夾層、褶皺等地質構造。根據前期勘察資料巖層產狀為走向N10°E，傾向SE，傾角20°。

2.4 水文地質

（1）地表水。堆渣體邊坡地表水主要為流經的沖溝和降雨徑流，主要接受降雨補給，順坡流入排水渠。其中棄渣場內部下游側有2 處匯水，1#匯水面積約6000 m2，距坡頂約100 m，由此見有小股徑流經渣場表部和坡面流向下游側，在下游側坡腳處形成3#匯水，面積約4000 m2；此徑流在1#滑坡邊緣通過，流量約1 L/s。2#匯水面積約7000 m2，緊靠泥石流頂部，匯水不斷沿泥石流上部面流，在泥石流和上游側堆渣見沖溝處匯成徑流，最終向下匯入大藤峽左岸排水渠；此處水量充沛，流量約6 L/s。

（2）地下水。地下水主要類型為第四系孔隙潛水，賦存于回填堆渣裂隙中。主要靠降雨補給，蒸發排泄或往排水渠徑流排泄。因棄渣堆放處于無序，不同巖性滲透系數差別較大，無統一地下水位。

2.5 物理力學性質

探坑中取回填土樣3 組進行物理力學試驗，試驗成果見表1和表2[1]。。

表1 回填土物理性能試驗成果表

表2 回填土力學性能試驗成果表

2.6 參數建議值

根據試驗成果，結合大藤峽工程經驗，提供大藤峽棄渣場邊坡治理地質參數建議值（見表3）[1]。

表3 地質參數建議值

3 邊坡穩定性分析

GeoStudio系統軟件是一套專業、高效而且功能強大的適用于巖土工程和巖土環境模擬計算的仿真軟件，可供巖土、水利、地質工程等專業從事工程設計和數值計算。SLOPE/W 模塊是計算巖土邊坡安全系數的主流軟件。它能同時用8種方法分析計算簡單或復雜的邊坡穩定問題，用于對簡單或者復雜滑移面的形狀改變、孔隙水壓力狀況、土體性質、不同加載方式等巖土工作問題進行分析。SLOPE/W 模塊使用極限平衡原理對不同土體類型、復雜地層和滑移面形狀的邊坡的孔隙水壓力分布情況進行建模分析。此外，SLOPE/W 模塊還可使用有限元應力分析法來對大部分邊坡穩定性問題進行有效計算和分析[2]。

挑選2 個典型剖面（剖面5-5、剖面24-24），采用GeoStudio 軟件SLOPE/W 模塊和摩根斯坦-普萊斯公式進行邊坡穩定分析計算（見圖2和圖3）。安全系數計算結果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ級邊坡、正常使用條件安全系數F=1.30，滿足規范要求，邊坡整體穩定[3]。

圖2 5-5剖面邊坡穩定計算圖

圖3 24-24剖面邊坡穩定計算圖

現堆渣體邊坡坡度較陡，一般為15°～35°，邊坡大體上是穩定的，局部出現的滑坡一般為淺層滑動。塌滑原因主要為回填土碾壓不實、坡度較陡、坡面常年有水徑流、滲透破壞等所導致。建議做好排水，采用坡率法放坡等措施，可防止邊坡塌滑。

4 結語

（1）邊坡安全系數計算結果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ級邊坡、正常使用條件安全系數F=1.30，滿足規范要求。邊坡大體上是穩定的，局部出現的滑坡一般為淺層滑動。

（2）本文所研究的棄渣場邊坡穩定問題是基于目前的開挖回填現狀而計算的，而且在計算過程中也會對一些部分進行簡化，所以計算的結果只能作為參考，在工程中應該加強地質巡視，結合實際地質情況分析。

（3）對于邊坡穩定分析中的水位降落工況，較為復雜，使用目前的假定條件是不夠的，還需要加入哪些限制條件，如何更全面地分析此種工況需要更深入地研究。