万胜坝水库三级电站厂房工程进场公路边坡稳定性评价

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院重庆市401120）

万胜坝水库三级电站厂房工程进场公路边坡稳定性评价

朱元春

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院重庆市401120）

万胜坝水库三级电站厂房工程进场公路位于傍山斜坡地形之上，斜坡为土质边坡，在进场公路使用过程中发现公路内、外两侧边坡有塌滑变形现象，公路内侧局部设置的挡土墙亦变形、破坏。根据对边坡的稳定性分析，提出适当的工程措施进行处理。

万胜坝公路塌滑稳定性评价

重庆市石柱县万胜坝水库工程三级电站厂房位于方斗山北西麓赶家桥煤矿下游，行政隶属石柱县沿溪镇，距石柱县约80km、距沿溪镇约20km。电站进场公路位于傍山斜坡地形之上，为土基路段，路基内、外侧土体边坡出现塌滑变形迹象，存在较大的安全隐患，危及道路交通安全，须对公路变形边坡进行治理。

1 地质概况

场区位于方斗山山脚，属侵蚀—剥蚀中低山山间冲沟地貌，斜坡地形。高程415m以上地形坡度45°～60°，基岩直接出露，为陡峭的峻坡；（350～415）m范围内地形坡度10°～35°；斜坡前缘为后溪河河沟，河床高程（350～355）m。近几年由于万胜坝三级电站厂房、压力管道建设，在（350～380）m堆填了厚度（3～12）m的素填土，并在高程363m、378m左右形成两级平台，363m平台宽约28m，长约93m，378m平台宽约20m，长约100m。此外，还对斜坡原有机耕道进行了改建、扩建，形成现有呈“之”字型展布的进场公路。

场地出（揭）露地层岩性为第四系人工堆积素填土、残破积层粘土、崩坡积层粘土夹块碎石和三叠系中统巴东组薄层状绿灰色泥灰岩，夹钙质页岩及白云质灰岩。

场地所在区域的大地构造位置在位于方斗山背斜的北西翼，无断层发育，场区岩层倒转，岩体节理发育，呈无规则状分布，揉皱、挠曲等构造挤压显著，岩体大多呈破碎夹泥状，岩层产状N68°E/SE∠40～70°。

2 边坡基本特征

2.1 地形地貌及分布

场区位于方斗山山脚，属侵蚀—剥蚀中低山山间冲沟地貌，所在冲沟属后溪河上游，切割较深，沟底狭窄，走向北北东——南南西。场区位于斜坡地形之上，高程（350～415）m范围内地形坡度10°～35°，斜坡前缘为后溪河，河床高程（350～355）m，415m高程以上地形坡度45°～60°，基岩直接出露，为陡峭的峻坡。近几年由于万胜坝三级电站厂房、压力管道建设，在（350～380）m堆填了厚度（3～12）m的素填土，并在高程363m、378m左右形成两级平台。363m平台宽约28m，长约93m；378m平台宽约20m，长约100m。此外，还对斜坡原有机耕道进行了改建、扩建，形成现有呈“之”字型展布的进场公路。见图1。

图1 场区地形地貌及分布

2.2 物质组成

边坡出露地层岩性主要有第四系人工堆积层（Q4S）、残坡积与崩坡积层（Q4eld+col），残坡积层（Q4eld），三叠系中统巴东组第一段（T2b1），现分述如下：

第四系人工堆积层（Q4S）：大多为素填土，杂色，主要为泥灰岩、灰岩块碎石及褐黄色粘土，局部夹少量生活垃圾、建筑垃圾等杂填土。组成物粒径差异大，粘土约占30%，块碎石约占70%，粒径一般为（10～500）mm，最大可达1000mm以上，均匀性差，有架空现象，松散～稍密。堆积层厚度变化大，受原地面线控制，最厚可达12m。

第四系残坡积与崩坡积层（Q4eld+col）：为褐黄色粘土夹块碎石土，粘土约占55%～65%，多呈硬塑状，块碎石约占35%～45%，主要成分为泥灰岩、灰岩块碎石，一般粒径（60～200）mm，最大可达1000mm以上，组成物质分布不均，厚度一般（1～4）m。

残坡积层（Q4eld）：为褐黄色次生红粘土，偶夹少量角砾，呈硬塑状，切面光滑，可搓成2mm细条，干强度高。次生红粘土一般厚度（2～7）m，红粘土裂隙不发育，未在土中发现地裂、土洞等不良地质现象。

三叠系中统巴东组（T2b1）：场区主要出露为第一段，主要为薄层状绿灰色泥灰岩，夹钙质页岩及白云质灰岩。

3 边坡稳定性评价

3.1 参数选取

次生红粘土抗剪强度：根据室内试验成果，次生红粘土天然状态下天然快剪凝聚力（33.5～39.7）kPa，内摩擦角5.87°～7.96°；饱和快剪凝聚力（25.1～30.3）kPa，内摩擦角3.66°～6.09°。计算取值为天然快剪凝聚力36.6kPa，内摩擦角7.17°，饱和快剪凝聚力28.3kPa，内摩擦角5.18°。次生红粘土天然容重取17.3kN/m3,饱和容重取17.7kN/m3。

含块碎石粘土的抗剪强度：块碎石土中碎块石含量35%～40%，碎块石成分主要为泥灰岩、白云质灰岩，碎块石含量较多，且直径较大，相对于次生红粘土的抗剪强度的内摩擦角增大，粘聚力减小。所以，残坡积与崩坡积层含块碎石粘土的抗剪强度，结合试验值、块碎石土的成分以及反演成果参考，综合取值：天然粘聚力24kPa，内摩擦角10°；饱和粘聚力20kPa，内摩擦角8°。含块碎石粘土天然容重取18.5kN/m3,饱和容重取19.0kN/m3。

3.2 稳定性计算

为了判定场区斜坡土体的整体稳定性，以代表性剖面2-2’（图2）分别进行稳定性计算。根据滑动特征，以次生红粘土与基岩面作为滑动面，潜在的剪出口取公路内侧边坡开挖切脚位置，即395.6m、381.5m、371.8m高程处，建立模型进行稳定性计算，由于人工堆积素填土的压脚作用，以河床为剪出口的整体稳定性问题应不存在。计算结果如下：

剪出口位于395.6m高程时，在天然工况下，抗滑稳定安全系数为1.25，在暴雨工况下，抗滑稳定安全系数为0.96，小于安全系数1.10；

图2 剖面2-2′

剪出口位于381.5m高程时，在天然工况下，抗滑稳定安全系数为1.26，在暴雨工况下，抗滑稳定安全系数为0.95，小于安全系数1.10；

剪出口位于371.8m高程时，在天然工况下，抗滑稳定安全系数为1.35，在暴雨工况下，抗滑稳定安全系数为1.01，小于安全系数1.10。

计算结果表明，场区斜坡代表剖面2-2’的3个潜在剪出口均在天然工况下能满足抗滑稳定要求，暴雨工况下不能满足抗滑稳定要求。

3.3 稳定性评价

根据调查走访、地表地质测绘及其钻孔揭示，现状公路除路基内、外侧边坡出现局部塌滑变形外，斜坡地表土体后缘未发现拉裂缝，次生红粘土中裂隙亦不发育，可能剪出口附近土体无鼓胀、隆起等地质现象，钻探揭示基覆界线上未见滑带土特征。因此，场区斜坡土体尚未出现整体滑动迹象，与计算结果不符。

经分析，边坡现状与计算结果不符，主要原因是次生红粘土天然状态下的饱水率为81.5%，接近饱和状态；次生红粘土为隔水层，在暴雨工况下，雨水难以下渗，雨水在斜坡地形上大多呈地表径流排泄，地表下部次生红粘土很难达到试验状态下饱水率100%的状态，因此暴雨工况下计算时取用的饱和抗剪强度只能作为理论数据，实际次生红粘土的抗剪强度应高于试验值。

边坡整体失稳通常是稳定性逐步恶化直至整体破坏的渐进过程。次生红粘土由于孔隙比大，天然含水率高，土体接近饱和状态，具有遇水膨胀、失水干裂的特点，在干湿循环作用下会逐渐发生坍塌，坍塌破坏面的形式为上陡下缓，最终的坍塌剪出可以发生在边坡的任何部位。坍塌破坏是一种大变形，坍塌后坡体内都会形成一段新的破裂面，并呈横展布式分布在坡体内，将坍塌体切割成破碎的条带状土条，并在坡面上形成满布的裂隙及错台高度不一的台阶。残坡积次生红粘土扰动后强度骤降，初次坍塌的规模一般不大，如不及时加固会诱发多次逐层坍塌，或最终诱发整体牵引式滑坡。

3.4 工程处理措施

根据边坡存在的工程地质问题及次生红粘土的特性，建议：①对场区斜坡土体作抗滑桩处理，抗滑桩可沿公路轴线布置，桩端应穿透覆盖层土体，置于弱风化基岩之上，并崁入一定深度。②对公路两侧边坡进行支护处理。③设置截、排水沟。

4 结语

根据对万胜坝水库三级电站厂房进场公路边坡的分析与稳定性计算，粘性土类边坡主要取决于粘性土的性质。如文中次生红粘土，其参数的选取受红粘土的特性影响，饱和状态下的参数由室内试验得出，但红粘土自身由于渗透系数极小，属不透水层，天然状态下无法达到室内试验的理想状态。

万胜坝水库三级电站厂房进场公路边坡次生红粘土具有胀缩性，裂隙性的特点，在干湿循环作用下会逐渐发生坍塌，坍塌后坡体内都会形成一段新的破裂面，并呈横展布式分布在坡体内，将坍塌体切割成破碎的条带状土条，并在坡面上形成满布的裂隙及错台高度不一的台阶。次生红粘土初次坍塌的规模可能不大，但如不及时加固常会诱发多次逐层坍塌，或最终诱发整体牵引式滑坡。

2017-03-12）

朱元春（1984-），男，江苏盐城人，学士，工程师，研究方向：工程地质与水文地质。