双龙湖水库滑坡塌岸预测与防治

李金柱， 卞学军

(湖北省地质局 水文地质工程地质大队，湖北 荆州 434020)

1993年10月双龙湖水库蓄水后，滑坡前缘岸坡区约1/3位于设计洪水位线以下，坡体在岸坡物质组成、库水动力作用以及人类工程活动等内外因素的影响下，塌岸变形加剧(照片1)，致使宣恩县城区与S232省道连接线公路交通多次中断，甚至影响双龙湖水库滑坡的整体稳定。因此应及时对塌岸变形发展趋势作出预测，为塌岸的防治方案提供依据。

照片1 左侧塌岸区地面沉降变形
Photo 1 Land subsidence and deformation in left bank collapse area

1 双龙湖水库滑坡概况

双龙湖水库滑坡位于宣恩县清江南岸支流—中间河左岸，下游距宣恩县城区1.7 km，行政区划隶属于珠山镇双龙湖村。滑坡发育于三叠系中统巴东组第二段(T2b2)碎屑岩地层构成的斜坡区。其平面形态似扇形，地貌上总体表现为东高、西低的折线状地形，后缘高程647 m，前缘高程523 m位于常水位线550 m以下。滑体东西纵长286 m，平均宽度433 m，面积12.38×104m2，厚3.5～23.7 m，平均厚度10 m，总体积123.84×104m3，主滑方向为262°。滑体物质组成以块石土为主，次为含碎石粉质粘土和呈透镜状分布的碎石土。属一大型牵引式土质滑坡[1](图1)。

图1 滑坡工程地质平面图
Fig.1 Engineering geological plan of landslide
1.滑坡体范围线(箭头表示主滑方向)；2.变形体及编号；3.塌岸变形区及编号；4.房屋或地面裂缝；5.受损房屋；6.钻孔及编号；7.探槽及编号；8.剖面线；9.第四系范围线；10.工程地质岩组界线。

2 影响塌岸的主要因素

塌岸是指水库库岸在自然和人为因素作用下发生坍塌的现象。通过对双龙湖水库滑坡塌岸产生的成因分析，影响塌岸的因素主要有：岸坡物质组成、岸坡形态、库水位变化和动荷加载等。

2.1 岸坡物质组成

岸坡物质组成和结构特征是影响水库塌岸的主要内在因素。双龙湖水库塌岸段中部，岸坡由碎(块)石土构成，土体结构密实，抗冲刷能力较强，塌岸程度相对较弱；两侧岸坡由含碎石粉质粘土构成，土体的疏松性、湿陷性程度较高，其抗冲刷能力差，易形成塌岸变形。

2.2 岸坡形态

岸坡形态主要是指岸坡的高度、坡角和库岸线形态。双龙湖水库滑坡前缘岸坡常水位至临空面坡肩高达9～11 m，岸坡线陡倾，造成岸坡承受的应力量和坡脚剪应力值增加；水库两侧岸坡线凸、凹变化较明显，是库水冲刷较为强烈的部位，这是两侧岸坡易形成塌岸的诱因之一。

2.3 库水位变化

双龙湖水库蓄水后，临库滑坡体约1/3位于设计洪水位线以下，在水库正常运行下，前缘临空坡体处于常水位555 m水位变幅带内，水库高水位时岸坡浸泡于洪水位以下，潜在坍(滑)带受水浸润软化，同时地下水位抬升，坡体内静水压力增大，当水位骤降时坡体外水柱压力迅速消失，坡体内地下水来不及排出而产生超孔隙水压力，对坡体稳定产生极其不利的影响。库水位升降变化是一个长期循环往复作用的过程，在这个过程中，除库水冲刷、浸泡岸坡、浸润软化坡体内软弱层、不断形成坡体内外水压力骤变外，还会导致坡体内细颗粒物质被水流携带走，为坡体沉降、坍塌提供空间。

2.4 动荷加载

岸坡坡肩处公路，是宣恩县城区与S232省道连接线公路，公路运输量较大，由于公路运输动荷加载，累进性破坏造成岸坡土体抗剪强度降低，对岸坡的稳定平衡影响较大。

如上所述，影响双龙湖水库滑坡塌岸是多种因素综合作用的结果，库岸的物质构成是水库塌岸的内在因素，其它因素是外部因素，库水位变化是主要的控制性因素。

3 塌岸预测

本次主要采用卡丘金法进行预测，其预测塌岸图解见图2[2]。

图2 卡丘金法预测塌岸示意图
Fig.2 Sketch map of prediction of bank collapse by Kuchugin method

最终塌岸预测宽度计算公式为：

S=N[(A+hp+hb)/ctgα+(hs-hb)ctgβ-(A+hp)/ctgγ]

式中：S为最终塌岸预测宽度(m)；N为折减系数(与土的颗粒大小有关的系数)，取值1.0；A为水位涨落幅度(m)，取值19.67 m；hp为波浪影响深度(m)，取值1.0 m；hb为波浪爬升高度(m)，取值1.0 m；hs为正常高水位以上岸坡的高度(m)，取值45.83 m；α为水位变动和波浪影响所涉及的范围内，形成均一的磨蚀浅滩坡角(°)，取值15°；β为水上岸坡的稳定坡角(°)，取值22°；γ为原始岸坡坡角(°)(以Ⅱ-Ⅱ′主剖面为准)，取值19°。

经图解结合计算，水库正常运行后，双龙湖水库滑坡Ⅱ-Ⅱ′主剖面塌岸预测宽度为109.66 m，塌岸后缘高程为580 m。

4 防治措施

自1993年10月双龙湖水库建成蓄水后，滑坡段库岸塌岸不断，迄今仍在发展，对其进行治理是非常必要的。

根据预测塌岸线、变形特征及危害对象的分布情况，拟于滑坡段库岸两侧主要塌岸区公路外侧，高程560 m一线，布置双排钻孔抗滑桩支挡工程，防止因塌岸进一步发展，牵引上部坡体滑动(图3)。

5 结语

由于构成双龙湖水库滑坡前缘库岸土体结构松散,受库岸形态、波浪、库水位变化、动荷加载等因素的影响，使塌岸变形加速，对水库岸坡的稳定性构成威胁，如果变形范围进一步扩张，将会造成滑坡前缘库岸减载，牵引上部坡体滑移变形，继而对双龙湖水库滑坡整体稳定构成影响，因此，只有对塌岸进行工程治理，才能从根本上解决水库塌岸变形，控制岸坡变形的进一步扩张，继而也对双龙湖滑坡整体稳定产生积极的影响。

图3 防治工程平面布置图
Fig.3 Layout plan of prevention and control works
1.双排钻孔抗滑桩；2.滑坡体范围线；3.变形体；4.塌岸变形区。