黄材水库溢洪道滑坡稳定分析

陈金华

（长沙市黄材水库灌区管理局 长沙市 410600）

黄材水库溢洪道滑坡稳定分析

陈金华

（长沙市黄材水库灌区管理局 长沙市 410600）

黄材水库经过2002年大坝除险加固处理后，滑坡体稳定，说明溢洪道滑坡体得到全面治理。文章就黄材水库溢洪道滑坡处理情况从滑坡稳定性、滑坡稳定敏感性、滑坡稳定可靠度、滑坡涌浪四个方面进行分析论述，旨在深入阐述溢洪道产生滑坡的原因，分析溢洪道滑坡的不稳定性，从而加固处理。

溢洪道 滑坡体 稳定分析

滑坡的形成有自然因素和人为因素两个方面。自然因素就防汛而言有形态、地质结构、降水、地下水等；人为因素有人造陡坡、爆破、堆土等因素。黄材水库溢洪道山体滑坡是由于地质结构而引起的，全面分析不同地质条件下溢洪道滑坡问题将有助于水库溢洪道建设和水库的防汛处险工作。

黄材水库是一座以灌溉为主，兼发电、防洪、养殖于一体的大（II）型水利综合枢纽工程。水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水洞、电站、引水坝等建筑物组成。

黄材水库于1958年9月破土动工，1965年枢纽工程基本建成，1968年完成主体工程，运行至今，工程在灌溉、发电和防洪等方面发挥了巨大效益。由于当时设计洪水标准偏低，溢洪道泄洪能力不足，1987～1990年的除险加固中，将溢洪道左岸扩建一孔。但在施工过程中未做任何勘探工作，对边坡所处的地质环境缺乏认识，以第一次修建时的地质资料作参考进行施工，以致在扩建过程中先后5次滑坡，前后历时4年完成了溢洪道左岸泄洪闸扩建及泄槽加固。全面分析溢洪道产生滑坡原因，阐述其除险加固后的滑坡稳定情况，对溢洪道建设将产生积极和深远的影响。

1 滑坡稳定性分析

在除险加固前，在枯水位151.00 mm、正常蓄水位166.00 mm、设计洪水位168.14 m、校核洪水位169.41 m、校核洪水位骤降至正常蓄水位这5种工况下采用摩根斯坦法、不平衡推力法、简布法3种不同的方法进行了溢洪道稳定安全系数计算，经计算5种工况下均不稳定。于是在进行除险加固时将水位降至最低枯水位151.00 mm，尽量减少水位变化在施工过程中对滑坡体产生的影响。2002年除险加固后运行至今，经复核，滑坡稳定安全系数均小于1，滑坡体稳定。

2 滑坡稳定敏感性分析的必要性

在除险加固前，经过检测，试验成果如下：滑坡抗剪强度参数f为0.42～0.52，c为（0.01～0.02）MPa,水下折减系数为0.88。从敏感性分析结果看，滑坡稳定性安全系数Fs基本上是随凝聚力C和摩擦系数f的增大而线性地增大。实地钻探取样后，最小稳定安全系数为0.87，最大为1.28，而大部分的稳定安全系数在（0.95～1.20）之间，说明钻探、试验取样时滑坡是临界稳定。除险加固后运行至今，经复核，滑坡稳定敏感性分析满足要求，这说明滑坡稳定敏感性分析对治理滑坡工程有一定影响。

3 滑坡稳定可靠度分析不容忽视

边坡稳定安全系数Fs为某一滑面所能提供的抗滑力（R）与该面上实际下滑力（S）之比。从可靠度角度看，R和S都是随机变量，故在一般情况下，抗力还是有可能小于滑动力S的。这种破坏概率可以写成：Pf=P[R-S＜0]=P[R/S＜1]=P[ln（R/S）＜0]，由破坏概率Pf计算边坡的稳定概率，即边坡的可靠度（Ps），则Ps=1-Pf。在滑坡稳定可靠度分析中，把滑面的凝聚力C、摩擦角φ、滑体容重r、坡外静水位Hw、坡内地下水位H作为随机变量。滑面抗剪强度参数的样本较少，不足以统计分析确定其分布类型。参照相关文献资料，C、φ值常服从截尾正态分布，r、Hw、H也服从正态分布。破坏概率的计算方法有三种;即蒙特卡罗法、罗森帕卢思法、可靠度指标法。蒙特卡罗法是通过抽样的方法来求破坏概率，罗森帕卢思法是从样本中进行假设检验。可靠度指标法是利用边坡稳定状态方程通过“中心点”法和“验算点”法两种方法计算滑坡的破坏概率Pf=73.34%～93.64%，可见黄材水库溢洪道滑坡是不稳定的，必须采取整治措施。除险加固削坡减载后经复核稳定性已达到稳定要求。

4 滑坡涌浪分析

通过对滑坡速度在只选计算工况为正常蓄水位和校核洪水位两种工况。显示出最大滑速呈非线性发展的特点。当滑坡高速进入水库时，将产生涌浪，涌浪以滑坡处为源点，向上下游推进，并不断变形，从而产生不稳定流的过程。对于全部涌浪过程，溢洪道前涌浪高度约为（1.75～4.68）m，滑坡涌浪会翻过溢洪道弧形闸门，在弧形闸门后形成真空和负压，从而造成本来稳定但富裕度不大的弧形闸门失事，直接影响副坝的安全。

黄材水库在除险加固后，彻底消除了滑坡体由于涌浪引起的不稳定因素，从而大大减少了溢洪道滑坡体对闸门及副坝的影响。因此，在进行结构计算和复核中不能忽视滑坡涌浪因素。

5 结论

由于黄材水库溢洪道滑坡在基岩中存在有节理、断层等不连续结构面，引起了岸体非弹性、非线性变形，为了较好地了解滑体的应力应变状态，对黄材水库溢洪道滑坡进行平面非线性有限元计算分析。可以看出，随着水库水位升高，滑体的稳定条件变差，产生的应力和位移都增大，滑坡坡顶及以上都出了拉应力，滑体上部从残坡积物中拉裂，滑体会产生变形破坏和滑动，并且顶部会向上继续拉裂，滑坡向上发展，从而使这种牵引式滑坡继续向上产生更大范围的变形破坏和滑动。因此，必须采取整治措施防止滑动变形和滑动。

2002年黄材水库除险加固工程中溢洪道滑坡体经上部减载排水、下部挡墙方案处理后运行14年来，经日常观察，抽样、检测，计算复核成果，滑坡体稳定。

因此，黄材水库溢洪道滑坡稳定分析，是从滑坡稳定性分析、滑坡稳定敏感性分析、滑坡稳定可靠度分析、滑坡涌浪分析4个方面阐明滑坡的成因及治理的结果，说明黄材水库溢洪道滑坡体经处险后，已经保持稳定，并达到了预期效果。

2017-01-17）

陈金华（1967-），男，大学本科，工程师，主要从事水利水电工程技术与管理工作，手机：13975841178。