重庆市向阳水库滑坡稳定性分析与评价

李红星，周宝龙

摘要：为研究近坝库岸滑坡堆积体对水库建筑物及附近居民安全的影响，采用基于极限平衡理论的传递系数法，查明重庆市向阳水库工程滑坡堆积体的稳定边界条件，对自重、自重+度汛水位由386 m降至367.24 m、自重+度汛水位由386 m降至367.24 m并叠加暴雨等3种工况下滑坡体的稳定性进行分析与评价。结果表明：该滑坡在3种工况下处于基本稳定、欠稳定和不稳定状态，结果与现场实地调查情况一致，建议采取工程治理措施。

关键词：滑坡稳定性； 堆积体； 传递系数法； 度汛水位变化

中图法分类号：TV221.2                   文献标志码：A                   DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.03.007

文章编号：1006-0081（2024）03-0042-05

0引言

滑坡是岩土体沿着贯通面所发生的滑移现象，是一种具有普遍性和多发性的地质灾害［1-2］。国内外滑坡稳定分析计算方法包括刚体极限平衡法和有限单元法等，其中刚体极限平衡分析法包括摩根斯顿-普赖斯法（Morgenstem-Price）、传递系数法等［3］。刘帅等［4］采用传递系数法对乌东德水电站近坝库段大村滑坡群稳定性进行了分析研究。丁刚等［5］根据块体影响对象不同进行分区，采用三维刚体极限平衡法对乌东德水电站泄洪洞出口环境边坡进行稳定性计算，提出块体失稳风险定量评估方法。苏爱军等［6］发展了滑坡稳定分析的刚体极限平衡分析方法，引入准超载法概念，将不利荷载分项系数统一为安全系数，建立了改进传递系数法，实现了传统的稳定系数设计和基于荷载分项系数的极限状态设计的统一。杨校辉等［7］基于G-A模型，考虑坡面倾角、非饱和区及饱和区内渗流的影响，建立持续降雨作用下堆积体边坡的入渗模型，结合不平衡推力法，研究了折线型滑裂面堆积体边坡在持续降雨作用下的稳定性。

传递系数法［8］是一种非严格条分法，假设条块间的相互作用力方向平行于上一条块的底滑面，条块之间只传导推力。向阳水库1号滑坡堆积体厚度较薄且差异不大，整体位于基岩顺向坡上，滑面较为平滑顺直，选择刚体极限平衡理论分析更为合适。

本文根据向阳水库工程1号滑坡堆积体地质资料，采用传递系数法，研究其在自重、自重+度汛水位由386 m降至367.24 m、自重+度汛水位由386 m降至367.24 m并叠加暴雨的3种不同工况下的稳定性，并根据计算分析结果确定滑坡治理措施。

1工程概况及滑坡体基本地质特征

向阳水库工程位于重庆市云阳县江口镇，是重庆市规划的重点水源工程之一，是一座以城乡供水和农业灌溉为主，结合防洪，兼顾发电的水利工程，水库正常蓄水位456.00 m，总库容为1.08亿m3。水库大坝左岸北侧为基岩顺向坡，曾发生多次滑坡，其中1号滑坡堆积体距离下方导流洞进口明渠和施工便道较近，若失稳将威胁下部建筑物的安全。

1号滑坡堆积体位于帆水河口左岸顺向坡东侧山体的腰部和坡脚范围（图1），前后缘薄，中间厚，整体厚度6～9 m，体积约27万m3。斜坡走向55°～80°，倾向NW，斜坡地形前缓后陡，上部坡度近30°，中、下部坡度20°～25°。堆积体边界基本以NW向冲沟及南北走向的陡坡脚为界，前缘高程约346～350 m，后缘高程约435～450 m。南北长约270 m，东西宽120～200 m，面积0.39 km2，厚度6～9 m，中间厚，前后部薄，体积27万m3。前缘临近帆水河，后缘临近Y018乡道，道宽一般5 m左右。滑坡堆积体物质大部分为碎块石夹土，少部分为土夹碎块石，土石比为3∶7～4∶6，整体呈松散至稍密状，局部中密状，物质结构均匀性较差，渗透系数为1.73×10-4～8.88×10-3 cm/s，以中等透水性为主。下伏基岩地层为三叠系中统巴东组第三段第3亚段泥质灰岩，岩层产状一般340°～360°∠28°～30°。滑坡堆积体范围内分布有若干民房和部分农田，底部为一处铁厂，前缘有人工修建挡土墙紧邻帆水河河道。

2滑坡体形态特征

1号滑坡堆积体前缘和后缘及西侧缘边界明显，东侧缘与部分崩坡积层相连，边界不甚清晰，稳定性计算时不需要考虑侧向约束。从主滑剖面1-1来看（图2），滑体后部主要顺3301号剪切带滑移破坏，前部滑面与基岩间有微切层现象，Y018乡道沿线可见部分蠕动变形拉裂缝（图3）。钻孔揭露滑坡堆积物厚度约7.4～9.0 m，结合3301号剪切带规模及特征分析，基覆面滑带土厚度估计为1～2 m，主要为黏土（图4），黏性较强，可塑至硬塑状，抗剪性能较差，具弱至微透水性。

滑床为巴东组第三段3亚段地层，3301号剪切带分布于滑床后部滑面附近，前部則向基岩深部延伸分布。基岩以裂隙性透水为主，一般在深度9.0～25.0 m范围内、山脊部位地表以下60～90 m范围内，岩体的透水性主要属中等至强透水，深部岩体则属弱至微透水。

3滑坡稳定性分析与评价

3.1计算工况及模型

通过现场地质勘察得到滑坡边界特征，其局部存在拉裂变形，需对该滑坡体进行稳定性分析计算。通过钻孔查明滑坡底界基覆面附近的黏土为软弱带，若产生滑坡地质灾害，沿此软弱带滑动的可能性最大［9］。1号滑坡堆积体稳定性计算条分如图5所示。工程建设期度汛水位将淹没滑坡体坡脚至中部范围，度汛水位随气候存在波动变化（366.83～387.21 m），考虑滑坡体本身自重，结合度汛水位变化和外部极端降雨入渗等诱发因素，按如下3种工况进行分析计算：① 自重（天然状态）；② 自重+度汛水位386 m降至367.24 m；③ 自重+度汛水位386 m降至367.24 m+暴雨。

3.2计算方法

该滑坡滑面为近直线型滑动面，稳定性系数Ks按照GB 50021-2001《岩土工程勘察规范》规定的公式进行计算，计算公式如下：

Ks=∑n-1i=1Ri∏n-1j=iψj+Rn∑n-1i=1Ti∏n-1j=iψj+Tn

其中：

ψj=cos（θi-θi+1）-sin（θi-θi+1）tanφi+1

∏n-1j=iψj=ψjψj+1……ψn-1

Ri=Nitanφi+CiLi

式中：Ks为稳定系数；θi为第i块段滑动面与水平面的夹角，（°）；Ri为作用于第i块段的抗滑力，kN／m；Ni为第i块段滑动面的法向分力，kN／m；φi为第i块段土的内摩擦角，（°）；Ci为第i块段土的黏聚力，kPa；Li为第i块段滑动面长度，m；Ti为作用于第i块段滑动面上的滑动分力，kN／m，当出现与滑动方向相反的滑动分力时，Ti应取负值；ψj为第i块段的剩余下滑动力传递至i+1块段时的传递系数。

剩余推力可依据GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中公式规定进行计算。当滑动面为折线时，剩余下滑推力可按下列公式计算：

Fn=Fn-1ψ+γtGnt-Gnntanφn-Cnln

ψ=cos（βn-1-βn）-sin（βn-1-βn）tanφn

式中：Fn、Fn-1分别为第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力，kN／m；ψ为传递系数；γt为滑坡推力安全系数；Gnt、Gnn分别为第n块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分力，kN／m；φn为第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值，（°）；Cn为第n块滑体沿滑动面土的黏聚力标准值，kPa；ln为第n块滑体沿滑动面的长度，m；βn，βn-1分别为第n块，第n-1块滑体滑动面与水平面的夹角。

3.3计算参数及评价标准

根据土工试验成果，结合部分地区同类岩土体以往经验值（表1）进行反演分析［10］，当C值取20 kPa，φ值至少取12°及以上才能满足稳定性系数Ks>1的要求。从1号滑坡堆积体滑带土体的物质组成、颗粒级配及物理性质等方面看，φ取12°与土工试验成果的抗剪强度较为吻合，滑带土和滑坡堆积碎块石夹土计算参数建议值见表2。

依据DZ/T 0218-2006《滑坡防治工程勘查规范》对该滑坡进行稳定性评价，滑坡的稳定性判别标准如表3所示。

3.4稳定性评价结果与分析

根据该滑坡的防治工程级别及安全系数类型，参考相应规范，确定设计安全系数在不同工况下分别为1.20和1.15。在3种不同的工況下，剩余推力和下滑力在滑体中部均相对较大，而在前、后缘相对较小，度汛水位变动和在暴雨条件下对滑体前部下滑力及抗滑力影响较大。3种工况下，采用传递系数法计算稳定性系数Ks分别为1.08、1.01和0.99（表4）。

在工况1条件下，滑坡体的稳定性系数为1.08，在天然状态下处于基本稳定状态，滑坡体中、下部均存在变形拉裂现象，说明滑坡体受重力影响仍具有向下滑移的趋势。在工况2条件下，滑坡体的稳定性系数为1.01，度汛水位从386 m下降至367.24 m高程时，主要影响滑坡体中、下部，对滑坡体坡脚具有一定的拉力，中、下部有朝下位移的趋势，度汛水位386 m高程以上滑床对堆积体仍产生一定的摩擦力。中、下部滑带土在度汛水位上升过程中趋于饱和状，土体物理力学性能逐渐降低，度汛水位下降时土体物理力学性能逐渐趋于恢复，土体含水量逐渐降低，但未能及时恢复到原始状态，土体物理力学参数均有所下降，致使稳定性系数有所下降但未达到失稳状态，整体处于欠稳定状态。度汛水位下降对滑坡体中、下部表部碎石土影响稍大，可能产生局部失稳滑塌现象。在工况3条件下，滑坡体的稳定性系数为0.99，整体处于不稳定状态，原因是暴雨时滑坡体范围降雨入渗量增大，地下水位抬高，滑坡体含水量增大并趋于饱和，滑带黏性土黏聚力降低，滑坡体与滑床之间的摩擦系数降低，使整个滑坡体物理力学性能降低而逐渐失稳。

综合上述3种工况下的计算结果可以判断，向阳水库1号滑坡堆积体在自身重力作用下基本稳定，滑坡体前缘受度汛水位变化的影响较大，可能产生局部滑塌，在施工期度汛洪水的水位变动及暴雨的影响下出现整体性滑移失稳的可能性较大。计算结果与现场实地调查情况基本一致，建议采取工程处理措施。

4结语

重庆市向阳水库1号滑坡堆积体主要分布于基岩顺向坡范围的中部至坡脚一带，滑体上部物质主要为碎块石夹土，结构均匀性较差，下部滑带为黏性土。坡体表面岩土体较松散，降雨时易入渗，大气降水和施工期水位变动因素的叠加可能诱发滑坡。根据计算结果，1号滑坡堆积体在天然状态下处于基本稳定状态，在度汛水位变动或强降雨条件下，滑坡体可能产生局部变形开裂或整体滑移进而产生地质灾害，对滑体附近导流洞进口明渠和下方施工道路可能产生威胁，建议采取相应措施进行治理。

参考文献：

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［10］徐瑞春.清江水布垭水利枢纽工程地质研究［M］.武汉：中国地质大学出版社，2010：242.

（编辑：高小雲）

Analysis and evaluation of landslide stability of Xiangyang Reservoir in Chongqing City

LI Hongxing，ZHOU Baolong

（Three Gorges Geotechnical Consultants Co.，Ltd.，（Wuhan），Wuhan 430074，China）

Abstract： To study the influence of reservoir bank landslide deposit near the dam on the safety of reservoir buildings and residents nearby，we used the transfer coefficient method based on the limit equilibrium theory，identified stable boundary conditions of the landslide deposit of Xiangyang Reservoir in Chongqing City.The stability of the landslide deposit was analyzed and evaluated under three working conditions，namely，the dead-weight，dead-weight + flood control water level from 386 m to 367.24 m，dead-weight + the flood control water level from 386 m to 367.24 m accompanied by rainstorm.The result showed that the landslide was basically in stable，under-stable and unstable state in three different conditions，respectively.The results were consistent with the actual investigation and engineering measures were recommended.

Key words： landslide stability； deposit； transfer coefficient method； water level changes during flood season