红石岩堰塞湖治理工程库区古滑坡稳定性分析

陈子华 卢 民 胡小光

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,云南 昆明 650051)

0 引言

我国西南地区蕴藏有丰富的水电资源，但这些地区多以高、中山地貌为主，地势高差大，岸坡陡峻，断裂构造发育；同时西南地区内有多个地震带，如喜马拉雅山地震带、金沙江地震带、湄公河—澜沧江地震带、右江地震带等。2015年8月3日，云南省鲁甸县发生6.5级地震，造成鲁甸县火德红乡李家山村和巧家县包谷垴乡红石岩村交界的牛栏江右岸山体崩塌、滑坡在干流上形成堰塞湖[1]。

为防止堰塞湖发生事故对下游人民生命财产造成威胁，需对堰塞湖进行整治。整治工程利用天然形成的堰塞体(高度103 m，方量1 000万m3)作为挡水坝，并对其进行防渗处理，从而形成水库。堰塞湖整治工程竣工后，正常蓄水位高程1 200 m。

当电站在蓄水后，库区内原有的部分滑坡、崩塌体等将被淹没。水会降低土体的抗剪强度参数，将降低这些不稳定地质体的稳定性。当电站在正常运行过程中，水位涨落将对已有滑坡和崩塌堆积体的稳定性产生不利影响，如果再次发生地震，地震产生的滑坡等次生灾害造成损失也将严重。

本文以库区一古滑坡为例，综合宏观地质判断以及极限平衡法稳定性计算，对该古滑坡进行了定性及定量分析。分析表明，该古滑坡目前整体处于稳定。在红石岩堰塞湖整治工程开始蓄水，水位上升至1 200以后，滑坡的稳定性将降低。当电站在运行中，水位骤降至1 180后，滑坡前缘部位将出现局部滑坡。由于滑动部位距离居民点较近，因此需进行治理。

1 滑坡体基本特征

1.1 地理位置与空间形态特征

该滑坡体位于曲靖市会泽县纸厂乡，牛栏江左岸，距红石岩堰塞体约6.3 km，中间有公路从村庄穿过。灾害点范围内分布有较多的房屋，房屋多位于滑坡体堆积区，经初步设计阶段勘察，认为水库影响区范围为高程1 200 m～1 230 m，底部宽度约930 m(见图1)，方量约4 850万m3。

1.2 滑坡体物质组成特征

滑坡地表为残坡积层覆盖，下伏寒武系仓浪铺组(∈1c)深灰、灰黄色粉砂岩、砂岩夹页岩，后缘陡崖为寒武系龙王庙组(∈1l)灰色白云岩、白云质灰岩夹泥灰岩、页岩、粉砂岩。滑坡各层物质分别叙述如下：

①粉土、粘土层(Qal)：分布于坡崩积层、洪积层、冲积层表部的粉土、粘土，分布较少，厚度0.9 m～2.0 m，松散～中密，潮湿。

②冲积层砂卵砾石层(Qal)：分布于河床及河漫滩下部，在滑坡体前缘的上部与下部均有分布，分为现代河床(Qal-2)与古河床(Qal-1)冲积层，其性状基本一致，厚度大于10 m，密实，潮湿。

③洪积层碎石质粉土夹孤块石层：分布于下游冲沟口河床边，厚度7 m～10 m。中密、潮湿。

④滑坡堆积层(Qdel)：主要分布于边坡，厚度一般65.8 m～82.15 m，主要由孤石、块石夹碎石土组成。

⑤寒武系下统仓浪铺组(∈1c)：深灰、灰黄色粉砂岩、砂岩夹页岩。

寒武系龙王庙组(∈1l)：灰色白云岩、白云质灰岩夹泥灰岩、页岩、粉砂岩。

2 滑坡稳定性分析

2.1 宏观地质判断

“8.03”鲁甸地震使滑坡体上土墙房屋建筑出现大面积开裂，部分倒塌，但江边村滑坡体整体目前没有滑动迹象。滑坡体底面较平缓，底部已坐落于河底，无向下滑动空间，滑坡体整体是稳定的；由于滑坡体地表地形平缓(约10°～30°)，蓄水后也不会产生大规模滑动破坏，但受库水浸泡软化、冲刷淘蚀，可能产生库岸再造(亦叫作水库塌岸)。

2.2 滑坡稳定性计算

2.2.1计算参数的选取

本阶段选取的岩(土)体物理力学参数，在地质建议值的基础上，进行了反演计算，以论证地质建议参数的合理性。参数经修正后作为稳定性计算的最终参数。地质专业提供的岩土体参数建议值见表1。

表1 岩(土)体物理力学参数建议值(地质专业)

经反演计算及工程类比后，计算采用的岩(土)体物理力学参数成果见表2。

表2 岩(土)体物理力学参数值(最终采用)

2.2.2整体稳定性分析

选取两条典型剖面进行整体稳定性计算。计算剖面分析见图2，图3。

整体稳定性分析时，假定滑坡沿滑带整体滑动，滑动面为折线型。根据SL 386—2007水利水电工程边坡设计规范[2]中第5.2.7规定，对于土质边坡和呈碎裂结构、散体结构的岩质边坡，当滑动面呈非圆弧形时，宜采用摩根斯顿—普赖斯法和不平衡推力传递法进行抗滑稳定计算。本项目整体稳定性分析采用摩根斯顿—普赖斯法，计算成果见表3。

表3 整体稳定性计算结果表

剖面计算工况安全系数Morgenstern—Price控制标准Ⅰ—Ⅰ'天然工况1.2971.15～1.10正常蓄水位工况1.1771.15～1.10暴雨工况1.1041.10～1.05水位骤降工况1.1561.10～1.05地震工况1.0681.05～1.00Ⅱ—Ⅱ'天然工况1.3501.15～1.10正常蓄水位工况1.2651.15～1.10暴雨工况1.2221.10～1.05水位骤降工况1.2441.10～1.05地震工况1.1371.05～1.00

整体稳定分析计算结果表明：天然工况下整体稳定系数Ⅰ—Ⅰ′剖面1.297，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.350，平均值1.324，大于设计安全系数1.05，处于稳定状态；正常蓄水位工况下整体稳定系数为Ⅰ—Ⅰ′剖面1.177，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.265，平均值1.224，大于设计安全系数1.05，处于稳定状态；暴雨工况下整体稳定系数为Ⅰ—Ⅰ′剖面1.104，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.222，平均值1.163，大于设计安全系数1.05，处于稳定状态；水位骤降工况下整体稳定系数为Ⅰ—Ⅰ′剖面1.156，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.244，平均值1.200，大于设计安全系数1.05，处于稳定状态；地震工况下整体稳定系数为Ⅰ—Ⅰ′剖面1.068，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.137，平均值1.103，大于设计安全系数1.05，处于稳定状态。

计算表明，滑坡在各工况下整体是稳定的。

2.2.3局部稳定性分析

稳定性分析的成果见表4。

表4 局部稳定性计算结果表

从以上计算结果可知，Ⅰ—Ⅰ′剖面在水位骤降及地震工况下的局部稳定性不满足规范要求。其中在水位骤降工况下，沿高程1 203 m至坡脚(EL1 155 m)，上部堆积体将发生局部滑动。在地震工况下，从坡上部至坡脚(EL1 152 m)，将发生滑动；Ⅱ—Ⅱ′剖面在水位骤降工况下局部稳定性不满足规范要求。水位骤降工况下，沿高程1 205 m至坡脚(EL1 140 m)，上部堆积体将发生局部滑动。在其他各工况下，剖面安全系数虽满足要求，但稳定系数相对较低，处于临界状态。

3 结语

对该滑坡进行的整体稳定性计算分析及局部稳定性计算分析表明，在各计算工况下，滑坡整体处于稳定状态。但在堰塞湖整治工程蓄水后，在库水骤降、暴雨以及地震工况下时，岸坡受库水冲刷以及暴雨、地震等的影响，局部会产生滑动破坏，需进行治理。