大藤峡水利枢纽左岸弃渣场边坡稳定性分析

刘 刊，庞 博，贾 文

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，长春 130021）

1 工程概况

大藤峡水利枢纽左岸弃渣场位于船闸和黔江副坝外侧，在黔江左岸京塘村～平安村范围内，长约1700 m，宽730～830 m，面积约120×104m2。弃渣场侧黔江副坝坝顶高程为65 m，渣体沿黔江副坝外侧堆放，设计堆放高程64 m和75 m。现弃渣堆放处于无序状态，未能做到石、土等分区堆放。经调查渣场现弃渣厚度一般10～40 m，堆渣量约为1800×104m3，是大藤峡枢纽区主要集中弃渣场。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

左岸弃渣场位于黔江副坝外侧，原始地貌为黔江左岸一级阶地和低山残丘。一级阶地位于弃渣场中间部位，地形平坦，地面高程一般39～43 m；低山残丘位于弃渣场上下游两侧，地形波状起伏，地面高程65～75 m。弃渣场下游侧和外侧之间原始地貌为一长方形水塘，宽约100 m，长约500 m，走向约为EW，高程40～42 m；水塘两侧为低山残丘。弃渣场整体地貌见图1。

图1 弃渣场整体地貌

现堆渣体高程60.0～74.0 m，在边坡附近高出原始地面10～30 m，堆渣体坡度10°～35°。渣场内部见多条施工道路，局部地形平整，局部因堆渣后未整平，地形起伏不平。渣场下游侧坡脚见雨水汇集。坡脚处为施工道路，宽5～7 m，道路外侧为大藤峡左岸排水渠。

2.2 地层岩性

弃渣场出露的地层岩性主要为近期人工堆积物（Qs）和第四系覆盖层（Q3pal），之下覆盖的基岩为泥盆系的灰岩、白云岩和粉砂岩等。

2.2.1 人工堆积物（Qs）

成分混杂，堆弃无序，不均匀，粒径、厚度和密度变化大，孔隙大且渗透性不均匀，局部可能存在架空。主要成分如下：

（1）黏土①：红黄相间，稍湿，可塑～硬塑。一部分在堆渣体边坡零星出露，宽30～200 m，一部分位于堆渣体底部排水渠附近，为开挖排水渠弃料。

（2）混合土卵石②：杂色，稍湿，松散。卵石含量60%～50%，砾石含量20%～10%，其余主要为黏土；卵砾石成分为砂岩，弱风化状态，磨圆较好。在堆渣体下游侧和左侧边坡大量出露。

（3）卵石混合土②-1：杂色，稍湿，松散。卵石含量约30%，砾石含量20%～10%，其余主要为黏土；卵砾石成分为砂岩，弱风化状态，磨圆较好。在堆渣体上游侧边坡大量出露。

（4）碎、块石混合土③：灰黑色，稍湿，松散。碎石、块石含量30%～10%，砾石含量约10%，其余主要为黏土；碎石、块石成分为主要为灰岩，弱风化状态，棱角状。主要在堆渣体左侧边坡出露。

（5）块石④：灰黑色，松散。块石粒径一般500～1000 mm，成分为灰岩，棱角状。主要为二期围堰临时暂存石料，分布于弃渣场内和堆渣体下游侧边坡之上。

2.2.2 第四系覆盖层（Q3pal）

（1）黏土⑤：红黄相间，稍湿，可塑～硬塑，厚10～30 m。主要分布于堆渣体坡脚附近。

（2）含砾黏土⑥：灰黄色，稍湿，可塑。砾石含量20%～30%，成分为砂岩，弱风化状态，磨圆较好；其余主要为黏土。主要分布于堆渣体上下游残丘表部。

（3）淤泥质黏土⑦：灰黑色，湿，软塑～可塑，厚1～3 m。主要分布于堆渣体左侧泥石流区域下部。

2.2.3 基岩

泥盆系郁江阶（D1y）：主要为灰岩、白云岩夹少量泥岩，表层强烈溶蚀风化状态，出露高程约30 m，岩面起伏。分布于渣场大部分区域。

泥盆系那高岭组（D1n13）：主要为泥岩和泥质粉砂岩，出露高程46～56 m，主要分布在渣场上游侧部分区域。

2.3 地质构造

通过地质调绘，左岸弃渣场为回填堆渣而成，现场无明显基岩出露，未发现断层、夹层、褶皱等地质构造。根据前期勘察资料岩层产状为走向N10°E，倾向SE，倾角20°。

2.4 水文地质

（1）地表水。堆渣体边坡地表水主要为流经的冲沟和降雨径流，主要接受降雨补给，顺坡流入排水渠。其中弃渣场内部下游侧有2 处汇水，1#汇水面积约6000 m2，距坡顶约100 m，由此见有小股径流经渣场表部和坡面流向下游侧，在下游侧坡脚处形成3#汇水，面积约4000 m2；此径流在1#滑坡边缘通过，流量约1 L/s。2#汇水面积约7000 m2，紧靠泥石流顶部，汇水不断沿泥石流上部面流，在泥石流和上游侧堆渣见冲沟处汇成径流，最终向下汇入大藤峡左岸排水渠；此处水量充沛，流量约6 L/s。

（2）地下水。地下水主要类型为第四系孔隙潜水，赋存于回填堆渣裂隙中。主要靠降雨补给，蒸发排泄或往排水渠径流排泄。因弃渣堆放处于无序，不同岩性渗透系数差别较大，无统一地下水位。

2.5 物理力学性质

探坑中取回填土样3 组进行物理力学试验，试验成果见表1和表2[1]。。

表1 回填土物理性能试验成果表

表2 回填土力学性能试验成果表

2.6 参数建议值

根据试验成果，结合大藤峡工程经验，提供大藤峡弃渣场边坡治理地质参数建议值（见表3）[1]。

表3 地质参数建议值

3 边坡稳定性分析

GeoStudio系统软件是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件，可供岩土、水利、地质工程等专业从事工程设计和数值计算。SLOPE/W 模块是计算岩土边坡安全系数的主流软件。它能同时用8种方法分析计算简单或复杂的边坡稳定问题，用于对简单或者复杂滑移面的形状改变、孔隙水压力状况、土体性质、不同加载方式等岩土工作问题进行分析。SLOPE/W 模块使用极限平衡原理对不同土体类型、复杂地层和滑移面形状的边坡的孔隙水压力分布情况进行建模分析。此外，SLOPE/W 模块还可使用有限元应力分析法来对大部分边坡稳定性问题进行有效计算和分析[2]。

挑选2 个典型剖面（剖面5-5、剖面24-24），采用GeoStudio 软件SLOPE/W 模块和摩根斯坦-普莱斯公式进行边坡稳定分析计算（见图2和图3）。安全系数计算结果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ级边坡、正常使用条件安全系数F=1.30，满足规范要求，边坡整体稳定[3]。

图2 5-5剖面边坡稳定计算图

图3 24-24剖面边坡稳定计算图

现堆渣体边坡坡度较陡，一般为15°～35°，边坡大体上是稳定的，局部出现的滑坡一般为浅层滑动。塌滑原因主要为回填土碾压不实、坡度较陡、坡面常年有水径流、渗透破坏等所导致。建议做好排水，采用坡率法放坡等措施，可防止边坡塌滑。

4 结语

（1）边坡安全系数计算结果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ级边坡、正常使用条件安全系数F=1.30，满足规范要求。边坡大体上是稳定的，局部出现的滑坡一般为浅层滑动。

（2）本文所研究的弃渣场边坡稳定问题是基于目前的开挖回填现状而计算的，而且在计算过程中也会对一些部分进行简化，所以计算的结果只能作为参考，在工程中应该加强地质巡视，结合实际地质情况分析。

（3）对于边坡稳定分析中的水位降落工况，较为复杂，使用目前的假定条件是不够的，还需要加入哪些限制条件，如何更全面地分析此种工况需要更深入地研究。