陕西府谷清水电厂场区地质病害成因分析和治理

安利强 杨存进

摘要：由于电厂特殊的工作环境，其受到地质病害的威胁日益严重，对电厂区的地质病害进行研究治理显得尤为重要。根据灾害成因，将电厂场区的地质病害分为高边坡、滑坡和冲沟汇水三类，通过室内试验分析法，工程地质比拟法，中、浅层滑坡反演分析推导深层滑坡参数指标法、经验类比法综合确定，并通过对每个区域代表性断面的计算，选取合理的c、φ值，将病害区划分为五个区段进行治理，确定了经济合理的治理措施。实践证明，电厂场区地质病害性质及特征分析清楚，描述准确，计算参数选取合理，稳定性评价结果符合实际，设计治理措施得当、经济合理， 从根本上消除了地质病害给电厂场区带来的威胁。

Abstract： The geological diseases seriously threaten the power plant and the geological diseases in the field should be studied and theated. According to disease causes， the power plant site area of the geological diseases are divided into three classes of high slope， slope and gully catchment， through the indoor test analysis， the engineering geologic analogy method， the middle and shallow landslide inverse analysis method of deep landslide parameters is derived， determined comprehensively experience analogy method， and through the calculation of each region representative section， select reasonable c， φ values， governance disease division can be divided into five sections， the economic and reasonable control measures is determined. The practice proves that the characteristics and characteristics of geological diseases in the field of power plant are clear， the description is accurate， the calculation parameters are reasonable， the stability evaluation results are in accord with the actual situation， and the design management measures are appropriate，the economy is reaonable， it basically eliminates the threat of geological diseases to the poer plant.

關键词：电厂场区；地质病害；成因分析；治理措施

Key words： power plant area；geological disease；genetic analysis；control measures

中图分类号：TU472；P694 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）27-0001-05

0 引言

当前正处在国内山区经济建设的高潮，山区基本建设工程中，保证高边坡、滑坡等地质病害的安全稳定，是一非常复杂困难，且尚未能很好解决的技术难题。

众研究工作者对黄土区滑坡成因与防治进行了大量的研究。在滑坡成因及滑动机理方面，王俊杰[1]在详细的野外现场勘察、整理钻孔探井资料、分析土工试验成果的基础上，对黄土滑坡形成地质环境条件、滑坡形成机理、滑坡稳定性、防治措施等方面进行了分析；刘世锋[2]对滑坡的分类、成因及机理进行了研究，并进一步对滑坡的发生条件和整治技术进行了研究，分析了黄土地区滑坡的特征、发生条件及诱发因素；景娇[3]在现场调查、野外勘查和土工试验的基础上，论述了注水站滑坡发育的气象、水文等地质环境等条件，并对其形态特征、结构特征以及变形破坏特征进行了论述；杜文举[4]等通过现场勘察以及采用工程地质测绘物探和勘探等勘查手段，对影响滑坡稳定性的工程地质条件和滑坡成因进行了细致分析；张亮等[5]、刘聪慧[6]研究了黄土边坡稳定性及加固措施。在黄土滑坡系数选取方面，魏燕珍等[7]以重力压密原理为基础，在室内开展相匹配的强度试验，获得强度参数，并对原状样和压密样的试验结果进行了对比；郑卫锋等[8]通过极限平衡法与数值分析法，分别得到原始自然边坡、开挖无支护边坡、预应力锚索加固边坡的整体稳定安全系数；黄玮[9]、柯丛茂等[10]同样对滑坡稳定性验算的参数选取进行了研究。

以上研究工作者对于黄土滑坡的成因机理以及防止措施的研究处于半理论半经验范畴，没有从工程实际出发。

本文在学习以上研究工作者研究内容基础上采用室内试验分析法，工程地质比拟法，中、浅层滑坡反演分析推导深层滑坡参数指标法、经验类比法综合确定了合理的c、φ值，并对挖山填沟等场坪后，形成的多种、多类型地质病害进行经济、安全、合理的治理进行了重点分析，对电厂的后续建设和运营提供了坚实的基础。

1 工程概况

陕西省府谷县清水川低热值燃料资源综合利用项目是2010年陕西省政府规划建设的重点煤矸石综合利用项目之一，已纳入国家鄂尔多斯盆地（陕西部分）能源发展建设规划。

项目场区位于府谷县西北方向的清水川乡赵寨村西侧，距府谷县城约26km。该项目由2×300MW的电厂项目、设计生产100万吨/年的电石厂项目（分两期建设）及相关配套附属项目组成，建设用地约1.3km2，项目总投资约52亿元，如图1平面布置图。

项目建设场地原为一塬峁荒地，地貌单元属低山丘陵，冲沟较发育，场区南侧为一高陡自然斜坡，因电厂东南侧工程挖山填沟等场坪建设，在场区东侧形成了高陡顺层边坡、滑坡及冲沟汇水，在场区西侧形成了高陡人工填方边坡，在场区北侧形成了高陡切层边坡。为确保电石厂一期项目顺利建设及后续安全生产，需对场区周边形成的高边坡、滑坡及冲沟汇水等地质病害进行加固治理。

2 地质病害成因分析

场区内的地质病害有高边坡、滑坡、冲沟汇水三种基本类型。高边坡地质病害有填方高边坡（A区、B区），自然陡坡（C区），挖方高边坡（E区）；滑坡地质病害（D区）又分为D1区、D2区和D3区；冲沟汇水地质病害（F区）分为F1区和F2区。各分区见图1所示。

根据坡体地层结构，通过研究分析：

2.1 A区、B区、C区、E区

通过对填方高边坡坡体破坏模式研究分析，其填方体既有可能沿着其内某一破裂面变形破坏（a），也有可能填方体沿着原坡面（新老地层接触面）变形破坏（b），还有可能填方体及部分原坡体沿着原坡面以下地层中的某一软弱面变形破坏（c）。各破坏模式图如图2所示。针对此高边坡坡体上部地层为黄土，坡体下部地层为砂泥岩互层（倾向与坡面倾向视倾角呈顺倾或反倾状，顺倾夹角很缓，仅为2°），可能的变形破坏模式只有坡体沿着原坡面以下地层中的某一软弱面变形破坏（c），而且是切层破坏；自然陡坡因其坡体岩层（砂泥岩互层）倾向与坡面倾向斜交，所以其整体稳定性较好，可能的变形破坏模式有坡面表层陡立岩体脱落形成危石与坡顶表层陡立黄土局部坍塌等。

2.2 D区

D场区内的3处滑坡均既有浅层滑动（均已滑动），中层滑动（有的坡段已滑动，有的坡段尚未滑动），还有深层滑动（均未滑动，但在后期厂坪挖填过程中如不及时治理将很可能滑动），如图3所示。该区边坡较高，坡率较大，是边坡失稳的地形条件，坡体地层自上而下分别为黄土及第三系砂泥岩互层，岩层倾向280°～320°，倾角11.0°～17.5°，属单斜构造。泥岩相对隔水且遇水后其力学强度会大幅度下降及砂泥岩接触面较低的物理力学指标与其缓倾角产状是边坡失稳或出现滑坡的内在因素。同时人工开挖坡脚破坏了山体原有平衡，地表水下渗是边坡失稳滑动的外在诱发因素。

2.3 F区

F场区内冲沟后部汇水区域较大，因场坪填方堵塞，在汛期暴雨时容易形成“堰塞湖”，“堰塞湖”中积水下渗，引起场坪承载力下降，场坪上建筑物产生不均匀沉降，而且若出现长时间降雨还会形成山洪，如图4所示。

3 工程治理

3.1 参数选取及计算

目前在一般的高边坡、滑坡治理工程中滑带土的力学指标c、φ值是通过室内外试验及反算法综合确定的。在该高边坡、滑坡治理工程中上述变形破坏模式一或浅层滑动是可以通过该方法来确定的，但上述变形破坏模式二、三或中层、深层潜在滑动，因其在当时均未发生任何变形破坏，当时其坡体稳定性有多大很难确定，因此反算法无法采用，室内试验数据又不能直接采用，室外试验又不具备条件，所以其滑带土的力学指标c、φ值选取的难度较大。本次通过对每个区域代表断面的计算，采用室内试验分析法，工程地质比拟法，中、淺层滑坡反演分析推导深层滑坡参数指标法、经验类比法综合确定，选取了合理的c、φ值，选取最不利工况，计算结果见表1。

3.2 治理措施

根据各区的病害性质，分区治理，具体如下：

3.2.1 A区高边坡

对A区西沟一冲沟进行夯实回填，对A区东段自然坡面进行顺坡清方，A区最终形成三级边坡，每级边坡高10m，中间设置平台。采用锚杆框架进行加固，如图5所示。

3.2.2 B区高边坡

为了满足电厂规划要求和治理工程相协调，对B区南一支沟、南二支沟进行夯实回填，中间山梁进行削坡清方，B区最终形成五级边坡，每级边坡高10m，中间设置平台。坡脚采用混泥土挡墙，非开挖式抗滑桩加固，坡腰（二级至四级）采用锚索框架进行加固，坡顶（五级）采用拱形骨架护坡加固，如图6所示。

3.2.3 C区高边坡

对C区坡面上的松散岩块、危石等进行清理，对坡顶部分陡立或开裂的土体进行清除。本区清方后形成三级边坡，每级高10m，中间设置平台。采用锚杆框架进行加固。局部坡体上部陡立的自然坡面，为防止表面掉块、落石，对坡面碎石临空危岩体，采用SNS柔性主动防护网进行加固。为了保护边坡坡脚，采用浆砌片石进行防护，如图7所示。

3.2.4 D区滑坡

该区分为三个小区进行治理，即D1、D2、D3区。D1、D2区：为了减少滑坡推力及便于治理工程实施，对该区坡体进行刷坡减载，形成四级边坡，每级高10m，中间设置平台。在一级坡顶布设锚索抗滑桩，一级坡面采用浆砌片石护面，二至四级坡布设锚索框架，如图8（a）D1治理工程布置断面图所示。D3区：对该区坡体进行刷坡减载，形成四级边坡，每级高10m，中间设置平台。一级边坡采用锚索框架加固，二、三、四级边坡采用锚杆框架加固，如图8（b）D3治理工程布置断面图所示。

3.2.5 E区高边坡

对E区已开挖完成的高边坡局部坡面进行顺坡清方，局部坡面进行夯实回填，最终形成三级边坡。采用坡脚挡墙防护边坡坡脚，三级坡面采用锚杆框架加固，局部区段坡面采用拱形骨架加固，如图9所示。

3.2.6 F区冲沟

填筑的场坪顶面标高高于自然冲沟沟底，形成“凹”型地形，场坪表面坡度为5%；在F1和F2区冲沟回填体后缘以外原坡面设置一道截洪沟及挡水墙；在F1和F2区冲沟设计的回填体与现有回填间各铺设一道防渗层并在后回填体低洼处设置一集水井，通过渗流将基岩裂隙水汇入集水井，然后人工定期抽排，如图10 F1治理工程布置断面图所示。

4 结论

本文结合工程实际，通过对工程扰动后形成的各种地质灾害分析，选取合理的岩土参数计算了各部位推力并提出相应的治理措施，得到如下主要结论：

①通过采用锚索框架与锚索抗滑桩技术，将按模式一、模式二、模式三变形破坏的高边坡与浅层、中层、深层等多层顺倾岩石滑坡一并进行了加固治理，既节约了病害治理费用，又达到了病害治理效果。

②参数选取依据滑坡抗剪强度参数分别按室内试验分析法，工程地质比拟法，中、浅层滑坡反演分析推导深层滑坡参数指标法、经验类比法综合确定，依据充足；

③经过多重方案比选，选择技术最可靠，经济最优的方案。地质病害治理总造价仅占总投资的少部分（约3%），但从根本上消除了地质病害给电厂场区带来的威胁。

参考文献：

[1]王俊杰.某大型黄土填土滑坡成因机理与防治措施研究[D].太原理工大学，2013.

[2]刘世锋.黄土高边坡滑坡机理及整治技术研究[D].兰州交通大学，2015.

[3]景娇.陕北黄土高原高速黄土滑坡成因机理及稳定性研究[D].长安大学，2014.

[4]杜文举，景淑媛.陕西新寨村湿陷性黄土滑坡的治理分析[J].西华大学学报（自然科学版），2012，31（05）：91-96.

[5]张亮，王俊杰，林新，温辉波.某黄土滑坡的成因及工程加固[J].地下空间与工程学报，2010，6（S2）：1652-1655.

[6]刘聪慧.黄土地区滑坡稳定分析及治理[J].公路交通科技（应用技术版），2016，12（05）：105-106.

[7]魏燕珍，邓辉，谢轲，李满意.滑坡堆积体粗粒滑带土强度参数确定方法研究[J].工程勘察，2013，41（06）：23-27.

[8]郑卫锋，魏锋先，李星.大连某高边坡工程的变形与稳定研究[J].工程勘察，2011，39（01）：25-28.

[9]黃玮，梁永辉.DE-SVM方法及在黄土滑坡体参数反演中的应用[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2016，35（01）：96-100，155.

[10]柯丛茂.论黄土滑坡稳定性检算中强度参数的调整选定[J].南昌水专学报，1995（02）：9-13.