文峪河水库右岸潜在滑坡体处理方案设计

李长青

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

文峪河是汾河的主要支流之一，发源于交城县关帝山，流经交城、文水、汾阳、孝义4县（市），于介休罗王庄汇入汾河。文峪河水库位于河流出山口处，文水县北峪口村北，距太原市约60 km，坝址以上河道长90.4 km，控制流域面积1 876 km2，多年平均径流1.7亿m3，总库容 1.166 亿 m3，兴利库容 0.475 亿 m3，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的大（二）型年调节水库。

文峪河水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪供水发电隧洞、水电站等建筑物组成。右岸滑坡体是水库存在的两大滑坡之一，位于水库右岸坝顶与右岸山体接触部位，其一旦滑动将威胁右坝肩、泄洪供水发电隧洞出口及水电站的安全，因此需对其进行加固处理。

2 工程地质

右岸潜在滑坡体位于坝顶以下至下游坝坡与右岸山体接触部位，呈倒三角形，后缘宽，前缘窄，面积约7 200 m2，滑块体厚约18 m。潜在滑面是P2sh-8砂岩与 P2sh-7泥页岩接触面，产状 N75°E·SE∠15°～17°。坝顶肩部出露高程841.5 m，侧缘坝坡处被坝体掩埋，沿倾向推断，滑坡面处在河岸陡坎中部，潜在滑坡体前缘形成两个台阶状陡坎。

右坝肩潜在滑坡体的潜在滑面为泥页岩层（P2sh-7顶部泥页岩层），存在被地下水浸润的条件，处于地下水经常变动带内，具有软化、泥化的可能，总体分析该块体具有潜在滑动的条件。

根据滑坡体前缘进行的钻孔勘察资料初步分析计算，安全系数按1.05考虑，该滑坡体的稳定安全系数K值计算结果见表1。

表1 右岸潜在滑坡体稳定系数计算结果

根据表1计算结果分析可知，潜在滑坡体在现状滑面未泥化、滑体自然状态或局部饱和（饱和厚度不超过3 m）处于稳定状态；在地震条件下处于临界状态；在潜在滑动面泥化条件下处于非稳定状态。因此，泥化与否是潜在滑坡体是否稳定的决定性因素，而地震对块体稳定影响也极大。

3 滑坡体处理方案分析

由于水库在高水位长期运行时滑动面有泥化的可能，加之潜在滑块体所处位置十分险要：后缘处于坝顶右肩头，滑动面位于坝坡下5～10 m，前缘有泄洪供水发电洞，一旦滑动将直接威胁大坝和泄洪供水发电洞安全，应采取防护措施。防护重点是结合右坝肩的防渗措施，在滑坡体后缘设置排水孔，降低滑坡体的地下水位，防止泥页岩泥化，同时对潜在滑坡体采取加固措施。通过对卸载压重方案、抗滑桩方案、预应力锚索方案及排水洞方案进行比选，结合实际地形，从投资、施工难度等方面综合考虑，决定采用卸载压重方案对潜在滑坡体进行加固处理。

3.1 卸载压重方案设计

削坡按台阶形布置，下游侧起坡点按814.5 m马道控制，顺滑坡向1∶1.75放坡，与滑坡体上845 m平台相交。为与开挖面衔接，滑坡右侧按1∶1.5削坡；滑坡体左侧以坝体右岸排水沟边墙顶为起坡点，按1∶1.75 放坡。

开挖边坡在高程825 m和835 m处各设一条2.0 m宽马道，为防止雨水渗入岩石裂隙，对开挖后暴露的岩石表面进行C20混凝土喷护，厚10 cm。

卸载土石方置于滑坡体坡脚，堆积高程与814.5 m马道齐平，石方堆在外侧，土方堆在内侧，堆石边坡按1∶1.5控制，其中堆石边坡采用50 cm厚干砌块石护砌。顶部覆盖剥离表土0.5 m，间种黄刺玫和紫穗槐，株距1.0 m×1.5 m。

3.2 排水设计

为降低滑坡体地下水位，在潜在滑坡体后缘下游845 m平台布设4眼排水井。排水井采用管井，井直径325 mm，井底高程780 m。选择钢管作为井壁管和滤水管，管径219 mm，滤管高程范围783~787 m，滤管孔隙率35%。采用填砾过滤器，滤料粒径0.1～5 mm，填料厚度8 mm。填滤料高程范围780~835 m，835 m至井口段用黏土球封闭，黏土球含砂量不得大于5%，采用镀锌钢板保护。为排除滑坡体坡面雨水，在滑坡体周边坡脚及马道内侧设浆砌石排水沟，断面尺寸0.4 m×0.4 m。

4 滑坡体稳定计算

根据地质勘测资料分析，该潜在滑坡体主要沿砂岩和泥岩的接触面产生滑动，如图1所示，沿6H－6H轴方向，下缘有阻滑体，而沿B-B轴方向，下缘部分为临空面，根据最不利原则，计算考虑潜在滑动体沿BB轴方向滑动。鉴于主滑面为单一倾斜面，滑坡体前缘翘起形成阻滑体的特点，采用折线型滑面计算模型，整体计算潜在滑坡体的稳定。计算方法采用不平衡推力传递法。

图1 滑坡体示意图

根据主滑轴B-B断面图可知，其计算简图如下：

图2 计算简图

图2中，块1为下滑体，块2、块3为阻滑体，其中，块2为自然阻滑体，块3为采取工程措施后覆盖的压重。计算时采用试算法，假定整个下滑体块1沿α1角下滑，而块2及块3随不同破裂角而变化，求出最终最小值为安全系数值。计算工况为正常运行工况Ⅰ及非常运行工况Ⅱ（正常运行+地震工况），计算具体参数如下：滑坡体上岩体天然容重γ为25.7 kN/m3，饱和容重γ饱26 kN/m3；土体的天然容重γ18 kN/m3；下滑段部分泥化情况下，有效凝聚力C=12 kPa，内摩擦角φ=13.5°；阻滑段采用值：有效凝聚力C=200 kPa，内摩擦角φ=30.96°，摩擦系数f=0.6，压重回填土土体的天然容重γ为18 kN/m3，内摩擦角φ=18°。下滑面倾角14°~17°，计算采用 14.7°。地震动峰值采用 0.175 g，地震设防烈度7度。考虑潜在滑坡体部分滑面泥化，根据泥化及未泥化面积对滑面计算参数加权平均，加权平均后下滑面计算参数为：有效凝聚力C=12.0 kPa，摩擦系数f=0.24。滑坡体的稳定安全系数K值计算结果表明，当 α2角在 8°～55°，α3角在 15°～65°范围内变化时，滑坡体的稳定系数K值在正常运行工况下的最小值为1.27（大于1.2），非常运行工况下最小值为1.07（大于1.05），均满足规范要求。

5 结语

文峪河水库右岸潜在滑坡体在进行卸载压重、滑坡体后缘增设排水孔、降低地下水位等工程措施处理后，经验算，其滑坡体的稳定在不同工况下均满足设计要求。处理工程完工后，应加强对滑坡体的位移观测，发现异常应立即采取相应措施。同时加强对滑坡体排水井的监测，根据排水效果决定是否再增加排水井及抽排设备，确保滑坡体的稳定安全。