大田河水电站导流洞出口下游滑坡稳定性分析

刘勇

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳550001）

大田河水电站导流洞出口下游滑坡稳定性分析

刘勇

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳550001）

大田河水电站导流洞出口下游滑坡体位于大坝下游右岸坡，古滑坡体上游侧部分发生复活滑动破坏，如果滑坡滑动规模继续扩大，将造成严重危害。通过勘察复活的新滑体厚度4.1 m～12.9 m，方量约2.3万m3，为牵引式浅～中层小型土质滑坡。该滑坡尚未发生明显变形，但是如果受到汛期洪水、地表水的影响，地下水位上升，可能造成古滑坡复活，对此，还需结合工程实际情况设置桩间墙、修建挡墙，并设置排水系统，保证古滑坡稳定性。

大田河水电站；导流洞；滑坡

1 工程概况

大田河水电站导流洞出口下游滑坡体位于大坝下游右岸坡，其上游边缘距大坝约250 m，长约150 m（顺河向），最宽约130 m（垂直河向），方量约10万m3，总体形态呈“圈椅状”，为一古滑坡。2006年汛期，古滑坡体上游侧部分发生复活滑动破坏，复活破坏部分距大坝250 m，滑坡方量约2.3万m3。如果滑坡滑动规模继续扩大，将直接危及到滑坡上部民房，上坝公路的安全及坝后式电站的尾水排泄，后果严重，该边坡安全等级为三级。

2 滑坡区工程地质条件

本次勘察在滑坡区垂直于河向分三条轴线布置钻孔，测线间距25 m～30 m，共布置勘探钻孔9个。

滑坡堆积体（Q4col）结构特征：主要由残坡积层及强风化带滑塌堆积而成，滑坡堆积体主要为灰绿、黄色粉砂质粘土夹块石，块石成分以砂岩、粉砂质泥岩为主，多呈强风化状，粒径一般20 cm～50 cm，含量约占20%～40%，结构较松散，边坡下部含块石相对较多，往深部逐渐变得相对较密实[1]。

分布规律：覆盖层分布于752 m～810 m高程段的岸坡，在滑坡区周边基岩零星出露，覆盖层较薄；覆盖层最厚在发生复活的Ⅰ-Ⅰ剖面的中部地形平缓处，最厚达20.2 m；同高程横向上往下游逐渐变薄；垂直河床方向上，地形较陡的后缘基岩出露，往下至地形平缘带覆盖层逐渐变厚，至地形平缓带前缘覆盖层最厚，再往下至河岸边斜坡带覆盖层相对较薄。基岩面从上至下呈“陡—缓—陡”的“坐椅”状，与地表地形较一致。

下伏基岩为三叠系中统边阳组第一段（T2b1）灰、深灰色中厚—厚层砂岩夹泥岩、粉砂质泥岩，钻孔揭露强风化层厚一般1.3 m～7.3 m，岩芯破碎；据可研-初设工程地质勘察平硐资料，水平全风化层厚度达27.0 m。岩层产状一般290°～310°∠30～54°，由于小褶皱较发育，使其岩层产状局部变化较大，基岩面坡度角变化较大，Ⅰ-Ⅰ断面中，755 m～779 m高程为13°左右，779m～805m高程为20°左右；Ⅱ-Ⅱ断面748 m～788 m高程为25°左右，788 m～790 m高程为4°左右；790 m～825 m高程为41°左右；Ⅲ～Ⅲ断面753 m～791 m高程为35°左右，791 m～808 m高程为18°左右°。

3 滑坡变形机制分析

由本次钻探、坑槽探结合勘察区地貌形态特征，以及收集前期勘察资料等综合分析：导流洞出口下游752 m～810 m高程段岸坡为古滑坡体，该滑坡体由覆盖层组成，厚度在5.0 m～20. 2 m。本次滑坡是古滑坡堆积体的部分复活。其下基岩总体上为斜向坡，基岩边坡稳定，古滑坡滑动面位于覆盖层与基岩接触面，新滑坡是古滑坡堆积体的部分复活，滑动面后缘拉张部分切古滑坡堆积体，其中下部滑面与古滑坡滑面一致为覆盖层与基岩的接触面。

根据古滑坡后壁形态，及其在上下游侧残留的剪切面方向判断古滑坡主滑方向为N8°E左右，近垂直于河流方向。

新滑坡产生前的原始地形和滑坡产生后的现有地形对比，结合滑坡产生的拉张裂缝和剪切裂缝的发育方向，判定本次滑坡主滑方向为N9°W左右，近垂直于河流方向。

据钻孔揭露，古滑坡滑体厚度5.0 m～20.2 m，方量近10万m3，根据《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规范》（DL/T5337—2006）滑坡分类表，该古滑坡为牵引式中～厚层小型土质滑坡。

复活的新滑体厚度4.1 m～12.9 m，方量约2.3万m3，为牵引式浅～中层小型土质滑坡。

4 滑坡的稳定性分析评价

4.1 岩土体物理力学参数的确定

4.1.1 试验

（1）岩石

本次勘察岩石的物理力学建议指标根据坝址区可研-初设勘察提供。

（2）土体

在本次勘察中，取样主要在新滑面附近，用探坑开挖揭露，挖取原状土样进行室内分析[2]。共取有6组试件。实验结果见表1。

表1 滑坡土层室内试验统计

由计算的结果可知，试验参数的变异系数较大，说明该滑坡的岩土力学参数的不均匀性，为确保该滑坡滑动面参数的准确性，应通过多种方法分析确定。

4.1.2 反分析法

由于复活的滑坡稳定性很好判断，仍处于变形状态，而且复活滑坡与古滑坡在物质成分上一致，考虑用复活新滑坡的稳定状态来反推其滑面力学参数，再用确定的力学参数计算分析判断古滑坡稳定性。

由于是汛期产生的滑坡，因此计算工况可考虑为暴雨，反分析的安全系数取0.98，计算相应的岩土力学参数，滑体容重取18.4 KN/m3。采用Ⅰ-Ⅰ’剖面进行计算，验算公式如下：

式中：Ei-1为第i-1滑块的剩余下滑力；Wi为第i滑块的重量；Φi为第i滑块的滑面内摩擦角；αi为第i滑块的滑面倾角；Li为第i滑块的滑面长度；Ci为第i滑块的滑面粘聚力；Cv为地震系数；Ψ为下滑力传递系数；Ψ=cos（αi-1-αi）-Sin（αi-1-αi）tanΦiK为滑坡稳定系数。

水对滑体的内摩擦角φ（°），凝聚力c值都有一定的影响，根据勘察结果，滑坡体的物质组成成分主要为粉砂质粘土夹砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩块石、碎石，水对C值的影响较大，因此可取内摩擦角φ（°）为试验值，反算出的C值为该工程的岩土力学参数。

岩土力学参数：φ（度）=12.9，c=41.8（kPa）

C值略小于试验值49.4（kPa），考虑试验成果的差异性及取样的代表性，上述岩土力学参数的取值合理。

4.2 剩余下滑力的计算

4.2.1 抗滑稳定安全系数的选取

根据《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程》（DL/T5337—2006）该边坡为三级边坡；规范规定边坡在特殊组合荷载情况下最小抗滑稳定安全系数为1.1～1.05，本工程在特殊组合荷载情况下取抗滑稳定安全系数为1.15。

4.2.2 剩余下滑力计算

根据反算、试验及工程类比对古滑坡采用C=41.8（kPa）φ=12.9进行不同安全系数时剩余下滑力的计算。

对复活的新滑坡采用C=41.8（kPa）φ=12.9进行剩余下滑力的计算，见表2：

表2 新滑坡剩余下滑力

选取安全系数1.15计算，复活新滑坡体Ⅰ-Ⅰ'断面剩余下滑力为742.353 kN。综上所述，Ⅰ-Ⅰ'，Ⅱ-Ⅱ'应采取合理的支护措施对边坡进行治理，Ⅲ-Ⅲ'断面尽管整体安全系数较大，但其局部特别是表层土体的稳定性也很差，也应考虑适当措施治理。

5 处理方案

虽然勘察期该滑坡没有发现明显的变形，但如果得不到及时治理，汛期洪水急剧增大，冲蚀坡脚，地表水的汇集下渗，使滑坡体内地下水位上升，降低岩土体物理力学参数，导致古滑坡复活的可能性极大，将造成较大的损失[3]。其主要影响有三：首先是对古滑区居民的生命财产构成威胁；其次为淤塞河道，坝后电站不能正常运行；再次是上坝公路受到破坏。

为避免古滑坡再次复活造成灾难，建议及时采取如下处理措施：

（1）由于边坡下滑力较大，且清方减载受现场条件限制（a、古滑坡体上有居民居住及公路通过；b、前缘为河流），建议在古滑坡前缘（需治理范围内）设置抗滑桩，桩间设置桩间墙。

（2）建议在古滑坡体上游侧坡脚修建挡墙，使河流流向转向左岸。避免汛期排洪直接冲刷坡脚。

（3）在古滑坡周边修建截水沟，古滑坡体内设置合理的排水系统。

6 结语

综上所述，本次滑坡为古滑坡的部分复活，局部稳定性比较差，处于变形状态，为保障工程安全以及周边村民安全，可以设置抗滑桩、桩间墙、修建挡墙以及截水沟，加强边坡防护，同时还需要进行变形观测，提高边坡稳定性。

[1]魏宝龙，徐卫亚，王如宾.降雨条件下某滑坡堆积体稳定性研究[J].三峡大学学报（自然科学版），2015，37（2）：20-25.

[2]李卉.浅谈室内岩土试验应注意的问题与分析[J].林业科技情报，2016，48（3）：36-37.

[3]段生杰，朱金荣，刘志文.古滑坡前缘坡体稳定性评价[J].土工基础，2009，23（6）：1-4.

TV221.1

B

1673-9000（2017）04-0082-02

2017-02-15

刘勇（1976-），男，仡佬族，本科，贵州湄潭人，高级工程师，主要从事岩土工程勘察方面工作。