趙山渡水庫北側邊坡穩定性分析

張曉武，潘巍偉

（浙江珊溪水利水電開發股份有限公司，浙江 溫州 325300）

0 引言

趙山渡水庫位于浙江省瑞安市高樓鎮，總庫容3 414萬m3，以供水和灌溉為主，同時具有發電、防洪、生態等功能[1]。在強降雨影響下，趙山渡水庫樞紐工程北側邊坡時有崩塌或掉塊發生。最近一次為2019年4月，雖然是小規模崩塌掉塊，但由于高度較高，對下方構筑物、道路行人及車輛造成嚴重威脅。為此，需要在勘查調研基礎上進行水雨情站點分布和穩定性分析，并采取治理措施的設計，為下一步開展綜合整治實施提供科學依據。

2019年4月，浙江省第十一地質大隊和趙山渡水工調度等人員專家組成應急調查小組，開展了勘查和調研工作，主要任務包括：①水雨情站點分布分析，加強水雨情站點的分布密度設計。②勘查地質環境條件，包括地形地貌、巖土體工程地質特征、水文地質特征及地質構造特征；勘查巖土體結構特征，主要包括地層分布厚度、巖土體力學屬性、貫通情況以及裂縫分布、邊坡破壞模式等；③對勘查和調研數據進行分析，評價勘查區的穩定性，并分析地質災害發展趨勢和威脅范圍；④根據勘查和分析結果，對勘查區防治工程提出設計方案。

1 勘查調研

本次勘查調研主要開展了地形測量、工程地質調查和走訪等工作，采用手段多樣、方法齊全。

（1）地形測量。1∶500比例尺地形測量由溫州市恒宇察測繪院承擔，地形測量起點坐標均引自西安坐標點，工程控制點均用經緯儀和紅外測距儀引用控制點坐標進行測量。

（2）l∶500工程地質測繪。工程地質測繪在地形測量圖的基礎上進行，并結合小比例尺的區域地形、地質圖，對勘查區周邊出露的地層巖性、斷層走向、構造節理進行追蹤觀測，對地質露頭控制點及主要工程地質現象進行觀察、描述、測量、拍照等，滿足工程地質測繪精度和要求[2]。

（3）綜合工程地質調查勘查范圍超出治理邊坡范圍，調查范圍滿足對邊坡區域地質與工程地質條件的控制要求，通過對勘查范圍的1∶500 比例尺的綜合工程地質調查、地質災害測量，結合大量走訪和前期資料應用，查明了勘查區工程地質、水文地質與地質災害發育特征等。本次勘查質量檢查嚴格按照三級質量檢查制度嚴格進行，即項目組互檢、院專檢以及總工辦檢查，野外工作和室內資料整理分析成果均通過了野外驗收。

2 影響因素分析

2.1 水雨情站點分析

趙山渡水庫北側接入遙測雨量站4處，分別為：百丈漈、珊溪水庫、峃口、玉壺。依據SL 34-2013《水文站網規劃技術導則》，按照北側邊坡不穩定的危險等級，開展了泰森多邊形分析，分析認為，應該增加十源、東巖水庫、和平、文成縣城飛云江、洋地邊等站點，如圖1所示。

圖1 新增站點位置圖

趙山渡水庫已安裝有洪水預警預報系統，為了使得預警預報更加準確，應該在北側增加8～13個水位監測站點和3～6個有流量站點。例如在玉壺僅有雨量站，可增加水位監測站點和流量站點。

2.2 區域特性

區域內邊坡為修建水利工程及道路開挖而成，主要為巖質邊坡，淺表部覆蓋較薄第四系松散土層，邊坡總長約295 m，各段區域標識如圖2所示。

圖2 區域標識圖

（1）AB段邊坡長約153 m，坡向約210°，一坡到頂，高7～15 m，近直立，坡腳為公路，坡頂為自然斜坡。根據邊坡巖土體揭露，AB段邊坡地層巖性從上往下依次為殘坡積層、強～中風化基巖層，坡頂殘坡積層厚度約為0～0.5 m，巖性主要為含碎石粉質黏土，碎石含量一般10%～15%，粒徑1～10 cm；強～中風化基巖巖性為凝灰巖，局部巖體破碎，節理裂隙發育，局部坡面巖體節理裂隙張開1～3 cm，節理面順直，延伸長度2～5 m不等，間距0.2～1.0 m，大多節理面較光滑，少數節理面較粗糙，巖體受節理裂隙切割影響呈碎裂狀，局部外側巖體下部懸空，主要發育三組節理，210∠65°～85°、210∠30°、40∠65°。受陡傾結構面及順向結構面的影響，巖體切割形成塊狀或楔形體，使巖體沿相交線下滑，單體方量一般小于20 m3。

（2）CD段邊坡長約120 m，坡向270°，高4～10 m，近直立，頂部為自然斜坡。根據邊坡巖土體揭露，該段邊坡地層巖性從上往下依次為殘坡積層、強風化基巖層，坡頂殘坡積層厚度0.5～1.0 m， 巖性主要為含碎石粉質黏土，碎石含量一般10%～15%，粒徑1～10 cm；強風化基巖層呈鑲嵌～塊狀，節理面閉合，局部微張主要控制結構面為（280～315）∠85°、（220～230）∠70°～85°、210∠35°、20∠50°。受 結構面和開挖卸荷影響，部分坡頂巖體破碎，在強降雨等條件下存在小規模掉塊隱患，單體方量一般小于10 m3。

（3）DE段邊坡位于CD段邊坡北側，其坡腳線長約22 m，坡向280°，高4～7 m，頂部為自然斜坡。根據邊坡巖土體揭露，該段邊坡地層巖性從上往下依次為殘坡積層、強～中風化基巖層，坡頂殘坡積層厚度約為0.5～1.0 m，巖性主要為含碎石粉質黏土，碎石含量一般10%～15%，粒徑1～10 cm；強～中風化基巖層呈鑲嵌～塊狀結構，節理面閉合，局部微張，受控制結構面主要為（280～315）∠85°、（220～230）∠70°～85°、210∠35°、20∠50°。受結構面和開挖卸荷影響，部分坡頂巖體破碎，在強降雨等條件下存在小規模掉塊隱患，單體方量一般小于10 m3。

2.3 邊坡破壞影響因素

（1）人工開挖(震動)。人工開挖形成了高陡的臨空面，局部塌落形成“懸空”。尤其是開挖過程中的震動，使區域內危巖體的變形進一步加劇， 巖體穩定性進一步降低。

（2）巖土工程地質特性。巖土工程地質特性及其組合關系是邊坡變形破壞的物質基礎，不僅控制著崩塌的發育與分布，同時在很大程度上影響著其活動方式和規模。AB段邊坡巖體結構發育，往往由幾組陡傾結構面和緩傾(順坡向)結構面將邊坡巖體切割成相對獨立的塊體，容易在不利荷載條件下與母巖脫離發生崩塌。CE段邊坡坡面巖體多發育陡傾及斜交結構面，部分巖體破碎，在不利條件下易發生小規模掉塊。

（3）地形地貌區域內分級邊坡陡直，部分近直立，且均裸露未支護。高陡的臨空面為土體的滑移形成發展提供了有利的地形條件。

（4）其他因素主要包括卸荷作用、強降雨作用等方面。①強降雨。強降雨是區域內巖土體失穩的重要誘發因素，尤其是臺風暴雨所帶來的強降雨，往往容易誘發地質災害。②卸荷作用。區域內邊坡為高邊坡，應力在沿坡面傾向出現卸荷松弛，邊坡坡面多處發育卸荷裂隙，對邊坡巖體穩定起不利作用。

綜上所述，勘查區邊坡高陡，局部巖體結構面的不利組合使邊坡巖體發育潛在不穩定體，而風化、卸荷、強降雨以及人工開挖加劇了崩塌災害的發展。

3 穩定性分析

本次穩定性分析分為斜坡定性分析、邊坡穩定性分析、赤平極射投影分析、地質災害危險性評價及發展趨勢分析[3]。

3.1 斜坡定性分析

勘查區自然斜坡地形坡度30°～35°，坡表植被發育，下伏強～中風化基巖層，其整體穩定性好。勘查中未發現斜坡出現整體滑坡現象，也未出現裂縫、滑坡等變形破壞跡象。綜合區域資料，斜坡原始狀態下整體失穩的可能性較小。

3.2 邊坡穩定性分析

根據區內邊坡巖土組成及結構可將區內邊坡破壞形式為： AB段破碎巖體以滑移式、墜落式崩塌為主，CE段以墜落式掉塊為主。

3.3 赤平極射投影分析

對于巖質邊坡及危巖體的穩定性評價，由于巖質邊坡的地質結構、結構面抗剪強度指標獲取十分困難，加之區內危巖體單體方量小(一般小于1 m3)，無法真正進行穩定性的定量計算[4]。因此本次勘查主要結合危巖體的巖性、結構面組合、可能的變形破壞模式等因素，并基于赤平極射投影法進行綜合分析。在本次分析中，主要針對場區內最危險且具有代表性的邊坡段進行分析，以下將分別對2～2'、4～4'邊坡剖面進行分析。2～2'邊坡剖面危巖區代表性危巖體的穩定性分析表如表1所示，4～4'邊坡剖面危巖區代表性危巖體的穩定性分析表如表2所示。

表1 2～2′邊坡剖面危巖區代表性危巖體的穩定性分析表

表2 4～4′邊坡剖面危巖區代表性危巖體的穩定性分析表

3.4 地質災害危險性評價及發展趨勢分析

區內地質災害隱患主要集中在于上部松散巖土體沿著下伏基巖面發生滑塌及中上部破碎巖體發生崩塌，邊坡整體呈凹形。坡腳為公路及水利構筑物，因而區內發生地質災害可直接對下方建構筑物及人員造成危害，受威脅人數一般小于100人，據GB/T 32864-2016《滑坡防治工程勘查規范》，其危害等級為三級。根據穩定性分析評價，勘查區斜坡整體穩定性較好，邊坡主要的隱患在于坡面破碎巖體發生崩塌，現狀邊坡裸露，且臺風季即將到來，邊坡在未治理的情況下易發生災害。

4 主要結論

本次勘查工作，完成了大量野外調查研究，進行了工程地質、水文地質、地質測繪等，獲取大量第一手資料，在此基礎上，全面分析了水雨情站點分布、邊坡形成原因及其的穩定性，劃出了危險區范圍，并進行危險性評價。通過本次勘查，結論如下：

（1）水雨情站點分布偏少，目前監測數據接入大壩中心的僅分布有百丈漈雨量監測站、玉壺雨量監測站、珊溪雨量監測站、趙山渡雨量監測站、峃口雨量監測站、趙山渡流域面雨量監測站等水文監測站。在珊溪壩上、珊溪壩下、峃口、趙山渡壩上、趙山渡壩下等位置布置有水位監測站。在百丈漈、珊溪下游、趙山渡等安裝有流量站。按照分析結論認為，應該再增加或接入7～12個雨量監測站，增加8～13個水位監測站點，增加3～6個有流量站點。

（2）后山斜坡相對高差約135 m，坡度30°～359°，坡表殘坡積層厚0.5～1.0 m，下伏強～中風化基巖，其整體穩定性好[5]。區內人工開挖邊坡的總長度約295 m，最大邊坡高度達15 m，坡度一般70°～80°，局部近直立，邊坡巖體整體以強～中風化為主，部分坡面巖體破碎，頂部覆蓋0.5～1.0 m第四系松散層，開挖邊坡為巖質邊坡，其整體穩定性好，因坡面臨空，局部會出現小規模滑塌。

（3）邊坡中上部強風化基巖節理裂隙發育，其中包括順坡向節理、陡傾節理和斜交節理，部分巖體在順坡向節理與其他節理面組合切割后呈碎裂狀，局部巖體底部受節理影響被掏空，形成危巖體，且邊坡高陡，在飽水等不利狀態下處于欠穩定狀態，容易發生失穩。

（4）邊坡地質災害類型：開挖邊坡表部巖體較為破碎，受不利結構面組合切割，在不利情況下，可能發生滑移式及墜落式崩塌地質災害。邊坡失穩可能影響的范圍包括坡腳及坡頂的一定范圍內，坡腳即為公路及水利構筑物，因此一旦邊坡發生失穩，將對坡腳建筑物及行人構成直接威脅[6]。