线性引调水工程弃渣场稳定性评估方法初探

□曹广月 杨润泽

生态文明建设是事关我国永续发展的根本大计，近些年随着经济的发展，我国的环境问题愈发突出，生产建设项目的水土保持工作也变得愈发重要。线性引调水工程由于引调水线路较长，在施工过程中会产生大量的弃渣，为减轻弃渣对周边环境的不良影响，需将弃渣单独堆放，并做好防护措施。为保证弃渣场的安全，需要对弃渣场的稳定性进行评估。

1.研究区概况

引黄入冀补淀工程输水线路自河南省濮阳市渠村引黄闸引水，入南湖干渠后穿金堤河，沿第三濮清南干渠经顺河闸、范石村闸，走第三濮清南西支至阳邵节制闸，向西北自清丰县南留固村穿卫河入东风渠支漳河、老漳河等最终入白洋淀；途经河南、河北两省6市22个县（市、区）。工程主输水线路总长482km（河南省境内84km，河北省境内398km），滏阳河支线长27km。工程以明渠为主，由于工程建设过程中会产生大量弃土弃渣，因此保障弃渣场的安全稳定将作为此工程的一个重要部分。

目前，引黄入冀补淀工程已基本完工，工程即将进入水土保持设施专项验收阶段。根据水利部2016年3月印发的《水利部水土保持设施验收技术评估要点》（水保监便字〔2015〕20号），对堆渣量超过50万m3或最大堆渣高度超过20m的弃渣场，在验收前应进行稳定性评估工作，并提供弃渣场稳定性评估报告。根据要求，引黄入冀补淀工程弃渣场稳定性评估项目共评估沿线20个弃渣场，弃渣场弃方量45万m3～156万m3，最大堆高3～16m，涉及临河型、平地型（含填坑型）和坡地型3种类型，渣场等级为3～4级。

2.弃渣场边坡稳定计算方法

首先在现场调查和初步计算的基础上，对弃渣场稳定性进行初步分析和判断，并对弃渣场开展地质勘察工作，根据弃渣来源、渣体组成成分、地基及渣体岩（土）物理力学参数，采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法进行计算。

2.1 计算方法

弃渣场抗滑稳定计算采用不计条块间作用力的瑞典圆弧滑动法，计算公式如下：

式中：

b—条块宽度，m；

W—条块重力，kN；

Q、V—水平和垂直地震惯性力，（向上为负，向下为正）；

u—作用于土条底面的孔隙压力，kPa；

a—条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角，（°）；

c'、φ'—土条底面的有效应力抗剪强度指标；

Mc—水平地震惯性力对圆心的力矩；

R—圆弧半径；

K—圆弧滑动稳定的安全系数（工况不同，取值不同）。

2.2 计算工况

弃渣场稳定性评估分为3种工况：

正常工况：弃渣场在正常和持久条件下运用，渣体内无渗流或稳定渗流；

非常工况1：弃渣场在正常工况下遭遇Ⅶ度以上（含Ⅶ度）地震；

非常工况2：多雨地区，计算连续降雨期边坡的抗滑稳定。

2.3 执行标准

弃渣场的抗滑稳定安全标准执行《水土保持工程设计规范》（GB51018-2014）的相应规定，采用瑞典圆弧法计算时，抗滑稳定安全系数不应小于表1中数值。

2.4 参数选择

评估范围内弃渣场稳定性参数（主要包括土容重γs、粘聚力系数cc、内摩擦角φc、渗透系数k等）均采用实测地质实验指标。

2.5 稳定性计算

采用河海大学软件Autobank7.7对弃渣场进行边坡稳定验算，给出评估范围内各弃渣场边坡稳定分析及评估结果。

3.弃渣场防护措施评价方法

弃渣场防护措施类型包括拦渣工程、防洪排导工程、斜坡防护工程、土地整治工程和植被恢复与建设工程等。

3.1 拦渣工程

弃渣场实施的拦渣工程主要为挡渣墙。采用现场调查方法评估拦渣工程的外观质量、实地测量其几何尺寸，根据现场调查情况，对拦渣工程进行评价。

3.2 防洪排导工程

弃渣场实施的防洪排导工程主要为截、排水沟。采用现场调查方法核查防洪排导工程的外观质量、实地测量其几何尺寸，评价其是否满足设计要求，并对需要承担截、排弃渣场区域外降雨径流任务的坡地型弃渣场，周边汇水面积较大、可能危及弃渣场稳定的防洪排导措施，复核其设计标准、流量、断面及结构稳定性。

3.3 其他防护工程

对斜坡防护工程、土地整治工程、植被恢复与建设工程等防护措施，采用现场调查方法核查其外观质量，核查植物措施生长状况，检查水土流失防治效果，评价是否满足设计要求。根据现场调查情况，结合地质勘察成果，综合评价防护措施对弃渣场稳定性的影响。

表2 弃渣场与保护对象之间的安全防护距离

表3 引黄入冀补淀工程弃渣场稳定性分析成果表

4.弃渣场敏感因素评价方法

在安全评估过程中，针对不同的弃渣场，需要认真研究周边敏感对象的规模和重要性、弃渣场与敏感对象的相互位置关系等，才能相对合理地评价安全影响的大小。根据《水利水电工程水土保持技术规范》（SL 575-2012），弃渣场与重要基础设施之间应留有安全防护距离。敏感因素评价中，弃渣场与保护对象之间的安全防护距离取值见表2。

根据现场调查、实地测量等方法确定各弃渣场周边的敏感因素，依据弃渣场与敏感因素之间的距离，并对照表2中安全防护距离评价弃渣场对敏感因素的安全影响。

5.综合评估结论

根据弃渣场的场地及边坡稳定性、防护措施、敏感因素3个因素将弃渣场的稳定评估综合评价结论划分为3类，稳定、基本稳定和不稳定。

弃渣场稳定结论，应符合弃渣场场地及边坡稳定，堆渣边坡和弃渣场整体的抗滑稳定安全系数达到本规范规定的要求，渣场防护措施完备且状况良好，功能正常发挥；弃渣场安全对周边敏感对象无影响。

弃渣场基本稳定结论，应同时满足弃渣场的堆置和弃渣场防洪排导工程基本按设计要求实施，弃渣场场地稳定，边坡抗滑稳定安全系数达到规范规定的要求；弃渣场防护措施有损毁或部分功能丧失，但总体功能存在，弃渣场运行管理基本正常，弃渣场安全对周边敏感对象无影响。

弃渣场不稳定结论，主要是弃渣场堆渣边坡抗滑稳定系数未达到规范规定的要求，临河型弃渣场临河边坡超出设计范围，引起洪水和符合标准超出设计要求，防洪排导工程未按设计要求实施等；评价为不稳定，建设单位需联系各方，对弃渣场进行整改。

引黄入冀补淀工程弃渣场评估结果见表3。

6.稳定性评估方法总结与建议

弃渣场稳定评估应采用综合评价方法，根据弃渣场稳定计算、防护措施评价和敏感因素评价成果，结合现场调查情况，对弃渣场进行综合评价。

引黄入冀补淀工程弃渣场稳定性评估通过对弃渣场场地及边坡稳定计算分析、防护措施对弃渣场稳定的影响、渣场周边敏感因素对弃渣场稳定的影响等3个方面进行综合评价得到弃渣场稳定评价结论，技术路线是可行的。

建议在今后的稳定评估工作中增加弃渣场防护措施实施与设计的符合性分析及运行管理状况对弃渣场稳定的影响评价等两个指标，以期更加全面、客观地分析弃渣场稳定情况。