广西某水库大坝右岸边坡滑坡原因分析及建议

吕 超，何俊澜，张 鹏，王盛鑫，黄俊阁

（广西桂禹工程咨询有限公司，南宁 530023）

1 滑坡过程

水库大坝工程施工过程中，高边坡稳定问题时常存在，一旦边坡失稳会给工程建设造成极大的安全危害，增加大量的投资，拖延工程建设进度。不规范的施工操作、连续的暴雨、不良地质条件、机械及放炮震动等多种因素均可引起边坡失稳。

图1 第一次滑坡后边坡现状

2017年2月21日，广西某水库大坝开始开挖右岸坝肩，由上往下向第一平台（高程707.60 m）开挖，4 月7 日开挖至第四平台（高程675.0 m）。6 月25～30日持续大雨，6月28日右岸边坡第一次发生滑坡（见图1）。第一次滑坡后，当地村民强烈要求施工方恢复进村道路，8 月20～22 日施工方对滑落在道路上的塌方土进行清理，临时恢复进村道路。8 月24 日受台风“天鸽”影响，现场大暴雨，边坡再次发生滑坡（见图2）。9 月10 日特大暴雨，受强降雨影响，右岸坝肩发生第三次滑坡，且滑坡范围逐渐扩大，超出原来的滑坡范围（见图3）。

图2 第二次滑坡后边坡现状

图3 第三次滑坡后边坡现状

2 区域地质特征

测区以中低山地貌为主，山顶高程800～1100 m，沟底高程500～750 m。地层主要为二迭系（P）、三迭系（T）、第四迭系（Q）。测区以东西向构造为主，多为短轴背斜，未见区域性大断裂通过。根据《中国地震动参数区划图》（GB l8306-2015），本区地震动峰值加速度为0.05 g，地震基本烈度为Ⅵ度。

3 滑坡处地质条件

滑坡处山脊高程为793 m，沟底高程为663 m，相对高差为130 m，其中人工边坡高72 m（高程663～735 m），自然边坡高58 m（高程735～793 m）。滑坡边界清晰，地貌呈圈椅状，中下部地形较陡，坡度一般为35°～45°，上部地形相对略缓，坡度为25°～32°。

上覆土层主要有第四系滑坡堆积层（Qdel）、人工堆积层（Qs）、冲积层（Qal）、残坡积层（Qedl），下伏基岩为三叠系中统百逢组（T2b）砂岩、粉砂质泥岩。强风化带厚度6～30 m，弱风化带厚度7～36 m，下部为微风化～新鲜岩体。

工程区无区域性断裂通过，总体上单斜构造，岩层产状N70°～85°E，SE∠50°～60°，岩层走向与主滑向斜交，交角约45°；局部岩层褶曲，揉皱较强烈，但规模较小，工程区内主要节理裂隙有3组。

工程区位于亚热带湿润区，每年4～9 月为雨季，雨水充沛，雨量大。场地地下水分为孔隙水和基岩裂隙水两类。孔隙水主要赋存于第四系土层孔隙中，主要靠大气降水补给，向河谷排泄。基岩裂隙水赋存于下伏基岩裂隙中，水位埋藏相对较深，水量较小，其补给来源主要为大气降水。

4 边坡失稳计算分析

为了查明边坡失稳的原因，分析导致滑坡发生的各类因素，根据本滑坡的实际情况，分别对第一次滑坡和第二、第三次滑坡在不同工况下进行分析。对边坡采用理正边坡综合治理系统PB3 软件进行建模计算，计算方法为简化毕肖普法（边坡规范与水利规范一致）。

4.1 第一次滑坡的计算分析

设计支护方案中，高程708.0 ～735.0 m 按1∶0.5放坡，高程720.0 m处设宽2.0 m马道。边坡采用锚杆+格构支护，2.5 m×2.5 m布置锚杆，每级最上面一道锚杆长度12.0 m，其他锚杆长为9.0 m。锚杆采用直径25 mm 的HRB400 钢筋制作，格构梁截面300 mm×500 mm，格构梁间采用挂网喷砼进行封闭挡土，砼强度C20，厚度100 mm。

边坡从高程735.0 m 开挖至675.0 m，开挖约60 m高，仅仅在边坡顶部设置了简易的截水沟，但对水沟未进行砌筑、抹面等工作，起不到防渗作用，直至滑坡发生时，100多天内，边坡均未按设计方案进行支护施工。

根据滑坡发生前边坡的实际情况，采用理正边坡综合治理系统对边坡天然工况与饱和工况分别进行了稳定性分析。经建模计算发现，削坡后未支护情况下，天然工况下边坡的稳定性系数为1.054，饱和工况下边坡的稳定性系数为0.972；按设计方案支护情况下，天然工况下边坡的稳定性系数为1.198，饱和工况下边坡的稳定性系数为1.022。这说明无论天然工况下，还是暴雨工况下，按设计方案支护，均可以使得边坡稳定性大于1.0，从而保证边坡稳定，因此未按设计方案支护成为第一次滑坡发生的决定性因素。

4.2 第二和第三次滑坡的计算分析

在第二次滑坡发生前，滑坡体已处于暂时稳定的状态，但出于抢通村民的交通道路的需要，施工方将堆积在道路上的滑坡体进行了清除。

采用理正边坡综合治理系统对第二次滑坡清方前后的天然工况与饱和工况分别进行了稳定性分析。经建模计算发现，道路未清方情况下，天然工况边坡的稳定性系数为1.253，饱和工况边坡的稳定性系数为0.976；道路清方情况下，天然工况边坡的稳定性系数为1.133，饱和工况边坡的稳定性系数为0.945。

计算结果表明，在未清方条件下，持续性强降雨导致土体饱和时边坡的稳定性系数下降0.277；在对道路滑坡体清方条件下，持续性强降雨导致土体饱和时边坡的稳定性系数下降0.188；说明持续性降雨是导致第二次和三次滑坡的重要诱因。天然工况条件下，清方后比清方前边坡稳定性系数降低0.12；饱和工况条件下，清方后比清方前边坡稳定性系数降低0.031，说明为了抢通道路而进行的滑坡体清方加大了滑坡发生的概率。

5 滑坡原因分析及建议

5.1 施工原因（主因）

（1）未按设计方案对边坡及时支护。自2017年2 月21 日开挖边坡直至2017 年6 月28 日开挖至675.0 m 高程，历经100 多天的边坡开挖，形成了60 m 高的裸露人工边坡，期间未对边坡采取任何支护措施，即不支护也不封闭，这为滑坡的发生提供良好的发育条件。经过建模计算分析，如按设计方案对边坡及时进行支护，无论天然工况下，还是暴雨工况下，均可以保证边坡稳定。

（2）边坡施工应分级开挖分级支护。边坡应自上而下分级开挖分级支护，支护结构可以及时约束边坡的位移、变形，尽量保持边坡原始的应力状态与抗剪强度。如不及时支护，边坡位移变形（蠕动变形）会被慢慢累积，形成塑性位移，导致塑性位移区土体强度大幅降低，使得边坡稳定系数随时间推移而降低。因此边坡工程应分级开挖分级支护，在上级边坡完成支护且达到设计强度前，不应进行下级边坡的开挖。本工程边坡一挖到底，开挖约60 m高，100多天里均未进行支护及封闭，为边坡土体的变形提供了充足的时间与空间，为边坡发生滑动提供了有利的时空条件。

（3）施工中临时截水排水措施不到位。第一次滑坡发生前，仅在坡顶上方开挖了一条简易的截水沟，对水沟未进行任何砌筑与抹面工作，这可能导致在持续性降雨期间，山坡地表水通过截水沟慢慢向坡体内渗透，浸润土体。整个边坡开挖过程中，均未实施坡面排水及封闭，坡面一直处于裸露状态，大大增加了降雨期间坡体被地表水渗透、浸润的程度。导致降雨期间，土体重度增加与抗剪强度降低，从而大大降低边坡的稳定性。

（4）应急抢险措施不专业。第一次滑坡后，滑坡体处于暂时性自稳状态，因滑坡阻路，村民强烈要求恢复进村道路，施工方对滑落在道路上的土方进行清理，但无后续应急抢险措施跟上。清理滑落在道路上的土方，相当于对上部滑坡体进行挖脚，使得上部滑坡体坡脚出现新的临空面，违背“上部减载，下部反压”的原则，再遇暴雨，造成二次滑坡及三次滑坡。施工方应在清理道路上的土方前有针对性的安全评估和抢险专项方案，在清理道路上滑落土方时应采取跳挖施工、边挖边支护的施工方法，并在道路内侧增设护脚桩或挡土墙等临时支护措施。

5.2 降雨原因（诱因）

经建模计算，边坡开挖后，未支护条件下，持续性强降雨导致土体饱和使边坡的稳定性系数下降0.082；支护条件下，持续性强降雨导致土体饱和使边坡的稳定性系数下降0.176。第一次滑坡后在未清方条件下，持续性强降雨导致土体饱和使边坡的稳定性系数下降0.277；清方条件下，持续性强降雨导致土体饱和使边坡的稳定性系数下降0.188。可见降雨使得各种工况下边坡的稳定性安全系数都下降，三次滑坡均发生在持续性强降雨期间，持续性的强降雨导致边坡土体重度增加，抗剪强度（粘聚力、内摩擦角）降低，当边坡稳定性降低至临界状态以下时就发生滑坡，因此降雨是边坡发生滑坡的重要诱因。

5.3 建议

边坡工程地质勘察应重视各土层及风化岩体的重度、抗剪强度等关键指标。边坡工程应重视勘察精度和勘察深度。

边坡工程中的支护设计，尤其是中、高边坡应进行定量分析，按计算结果进行设计，以确保设计的质量与安全。边坡工程设计中，尤其是复杂的边坡工程，建议采用不少于2 种不同的软件进行定量分析与设计，不同软件之间应进行计算结果的相互校核，以确保安全。

6 结语

（1）边坡应从坡脚到坡顶整体看待，对整体边坡进行地质勘察和安全评价，而不应只关注人工开挖的边坡部分。

（2）重视工程建设中的边坡地质问题，按照规程规范的要求，做好边坡工程地质勘察工作，特别是上覆各土层和风化强烈岩体，提供符合实际情况的地质成果。

（3）地质参数建议值不仅要依靠试验数据，还应通过反算法、工程类比，并结合当地工程经验，综合分析后提供。

（4）要重视岩土参数的时空效应，要注意地表水及地下水对岩土体的不利影响，对边坡工程安全稳定的不良影响。

（5）应严格按照设计方案进行分级开挖、分级支护，做好边坡周边截水和坡面排水措施。出现边坡失稳情况后应按专业的应急抢险方案进行处置，不可随意乱挖，以免造成暂时稳定的边坡出现再次失稳现象。