水库边坡稳定性安全监测与加固处理

傅蜀燕 付朝书 黄海燕 徐兴倩

(1.云南农业大学 水利学院,云南 昆明 650201;2.昆明理工大学 建筑工程学院,云南 昆明 650201)

地质与勘测

水库边坡稳定性安全监测与加固处理

傅蜀燕1付朝书2黄海燕1徐兴倩1

(1.云南农业大学 水利学院,云南 昆明 650201;2.昆明理工大学 建筑工程学院,云南 昆明 650201)

针对某在建水库右岸滑坡情况，根据地勘资料布置了观测点，并进行了安全监测分析。在此基础上，对滑坡体典型断面进行了稳定性分析，结果表明右岸边坡均处于危险状态。因此，因地制宜的采取了必要的工程措施进行加固。加固后的稳定性分析表明，右岸滑坡体在不同工况下均满足稳定安全要求。

水库；边坡稳定性；滑坡；加固处理；安全监测

水库库区边坡稳定性关系到水库大坝整体的安全运行，边坡稳定性分析是水库大坝设计的重要内容[1]。某在建水库为小(1)型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级，工程边坡为4级边坡。工程区地震动峰值加速度为0.20 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为Ⅷ度。在坝基开挖后，发现残坡积层与基岩接触面出现错动现象。随后发现裂缝有扩展的趋势，具备明显的滑坡性质。因此，需要对库岸边坡的稳定性进行分析评价，并根据具体情况采取加固措施[2-4]。

1 边坡开挖

坝基顺流左岸1，2，3坝段和顺流右岸7，8，9坝段开挖至建基面附近，基岩为古生代变质地层，南腊地区(Pz)，深灰色、灰色石英片岩、板岩，属强风化下限至弱风化上限岩体，属中硬岩，岩体呈互层状或层状，岩体较完整，局部完整性差，未发现泥化夹层、小断层等不利于坝基稳定的软弱结构面、较大的楔体或棱体，属IV类坝基；河床部位的4，5，6坝段开挖揭露基岩为华力西中期侵入岩，弱风化上限辉绿岩，灰绿色、深灰色，属坚硬岩；岩体呈块状，岩体较完整，岩体强度较高，岩块间嵌合力及岩体整体强度较好，属Ⅲ类坝基。

右岸坝肩1 737.50 m高程，在大坝开挖前，由于管理房及临时房屋建设的需要，进行了挖填方工作，平整出宽约25 m、长80m的平台。坝肩槽部分填土厚5～10 m不等。坝基开挖后，发现管理房平台下12 m处残坡积层与基岩接触面出现错动现象，最大错动位移2 cm。一周后发现管理房平台裂缝有扩展的趋势，并且后沿裂缝已发展到公路边的芭蕉地，形成闭合弧形，具备明显的滑坡性质。相应的地质剖面如图1所示。

2 安全监测

在右岸滑坡体上共布置5个钻孔、5个测斜孔、17个表面观测点。钻孔布置如图1～2所示，监测点布置图如图2所示。图3展示了其中5个测点的监测成果。

图1 地质剖面

图2 钻孔和监测点布置示意

图3 表面观测点∑xy方向时间-合位移过程曲线

监测结果显示：①表观位移方向和测斜孔位移方向一致。②右岸滑坡整体向坝肩的临空方向滑移，3号测斜孔显示在 3.3 m处存在显著位移，为边坡卸荷造成；24 m处出现以0.28 mm/d为变形速率的蠕变。根据钻孔揭露情况在 23.5～24 m处为板岩、片岩与辉绿岩接触带，存在厚 0.4～0.6 m的泥化夹层，为黏土夹岩屑。5号测斜孔显示在7.5～8 m出现滑动，滑动面属于基岩和覆盖层的接触带。表观数据显示，主要位移段在高程1 751～1 726 m，为主要滑动段。

3 边坡稳定性计算

3.1 计算参数

根据地勘资料确定典型断面的计算简图如图4所示。图中的距离是指边坡顶端到库底中轴线的距离。岩土物理力学参数建议值如表1所示。

图4 典型断面

岩(土)体变形模量/MPa泊松比渗透系数/(cm·s-1)容重/(g·cm-3)天然饱和黏聚力/kPa内摩擦角/(°)冲洪积层100．383．98×10-31．61．7023残坡积层60．351×10-31．41．61815全风化岩石100．391×10-31．51．72519片岩(强风化)3．5×1030．345×10-42．552．7020045片岩(弱风化)6×1030．254×10-52．702．8565045闪长岩(强风化)3×1030．345×10-42．602．8065045闪长岩(弱风化)7×1030．254×10-52．802．9575045

计算工况时共考虑3个工况。

(1) 正常运用条件。考虑正常蓄水位工况和死水位工况，取边坡抗滑稳定系数1.10。

(2) 非正常运用条件Ⅰ。考虑施工期工况和运行期水位的非常降落(骤降)工况，取边坡抗滑稳定系数1.05。

(3) 非正常运用条件Ⅱ。考虑正常运行遇到地震工况，取边坡抗滑稳定系数1.00。

主要考虑的荷载有基本荷载，包括岩土体的自重、孔隙水压力和作用在边坡表面的外荷载。在边坡内部浸润线以上的岩土体采用天然容重计算自重，浸润线以下的岩土体采用饱和容重计算自重。考虑地下水时，各工况按照坡外水位+地下水浸润线的方式计算。正常蓄水位为1 729.55 m；死水位为 1 705.00 m。采用拟静力法进行抗震稳定计算。地震动峰值加速度取 0.20 g。

3.2 计算结果

在各种工况下，右岸滑坡工程典型断面的计算安全系数如表2所示。

表2 计算安全系数

从上述计算结果可以看出，无论哪种工况，右岸边坡均处于危险状态。滑坡体的安全系数计算值及深度与安全监测成果及现场实际情况相吻合。

4 边坡加固方案及计算分析

4.1 加固方案

常用的边坡加固技术有：由上部减重、下部反压和支挡工程等技术组成的传统加固技术，预应力锚固技术及格构锚固技术等。该水库边坡出现大面积滑移体，根据地勘资料可知，工程存在大规模地质情况较差的区域，基岩出露处显现大量全强风化现象，因此在施工中必须因地制宜地采取必要的工程措施进行加固。

自高程1 768.5 m处，沿坡面布设2排100吨级锚索(锚索间距4 m，排距3 m，水平角为55°，长度为55 m)，锚索深入坡体一端采取交错布置，坡面一端挂网喷护厚度为15 cm的C20混凝土，并浇筑网格梁；在高程1 737.0～1 743.0 m的坡面上喷护贴坡混凝土，厚度为30 cm，采用单层钢筋16φ200；对于极小范围的易失稳边坡，建议进行适当的开挖。另外，在实际边坡治理中，预应力锚索端头设置网格梁、贴坡处理等措施均作为安全裕度考虑，计算模型中不予考虑。其加固设计方案如图5所示。

图5 加固设计方案示意

4.2 计算结果

在各种工况下，加固后右岸滑坡工程典型断面的计算安全系数如表3所示，最危险滑弧位置如图6所示。

表3 加固后的计算安全系数

从上述计算结果可以看出，采取支护措施后，右岸滑坡体在不同工况下的安全系数有所提高，且均满足稳定安全要求。部分支护措施未并入计算，可作为安全裕度来考虑，为边坡稳定提供了更为安全的保障。

图6 最危险滑弧位置(施工期工况)

5 结 语

针对某在建水库右岸滑坡情况，首先根据地勘资料布置了观测点，并进行了安全监测分析。在此基础上，对滑坡体典型断面进行了稳定性分析，结果表明不同工况下的右岸边坡均处于危险状态。因此，因地制宜采取锚索、挂网喷护贴坡混凝土等工程措施进行加固。随后的稳定性分析表明，右岸滑坡体在不同工况下的安全系数有所提高，且均满足稳定安全要求。

[1] 郝建斌．地震作用下边坡稳定性研究进展[J]．世界地震工程，2014(1):145-153．

[2] 黄润秋,戚国庆. 非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响[J]. 工程地质学报, 2002,10(4):345-346.

[3] 陈国峰,陈从新. 考虑水位变动影响的粘土质缓坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2004,25(11):1756-1757.

[4] 陈湘桂,牛建东,陈亮晶. 库水位上升条件下滑坡体的渗流场及稳定性研究[J]. 铁道科学与工程学报, 2013,10(3):77-78．

(编辑：陈紫薇)

2017-02-18

傅蜀燕，女，云南农业大学水利学院，讲师.

1006-0081(2017)05-0023-04

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