凤滩水库高峰滑坡稳定性分析
摘要
关键词
凤滩水库；高峰滑坡；稳定性
正文
1 前言
凤滩水电厂位于湖南省沅陵县境内沅水的一级支流酉水下游，距沅陵县城约45km。工程以发电为主，兼有防洪、航运、渔业等综合效益。电厂坝址以上流域面积约17500km2，总库容17.4亿m3，为季调节水库。
高峰滑坡位于凤滩水电厂近坝库区，距大坝约4km。滑坡所在地段出露前震旦系板溪群变质砂岩和板岩，为顺河向宽缓向斜构造，岩层倾向河床，为顺向岩质边坡，地质历史时期受河谷下切影响岸坡岩层发生顺层滑移，滑坡为大型顺层岩质古滑坡，剪出口位于正常蓄水位以下。自1976年汛期以来，滑坡体存在一定程度的变形现象，目前仍处于持续缓慢变形状态。由于滑坡体距大坝较近，加上监测表明存在一定深度范围内的变形且无收敛迹象，一旦大规模失稳，对大坝、过往船只及周边地区具有潜在安全威胁。
2 滑坡形态及边界
高峰滑坡平面上整体形态呈“扇”形，南东—北西向展布，滑坡堆积体前缘高程为150m～180，宽约462m，后缘高程为485m，相对高差达330m以上。滑体纵长约717m，主滑方向为N30°W。滑坡体周界比较清晰，在滑坡的后缘，以两条小冲沟的交汇处（双沟同源处）为界，两侧主要以冲沟或NW、NNW向结构面为切割面。滑坡面积约23.15×104m2，体积约1321×104m3，最大厚度达102.60m，平均厚度68.6m（钻孔揭露厚度算术平均值），为一特大型超深层顺层岩质古滑坡。
3滑坡变形影响因素分析
3.1地形地貌
高峰滑坡位于酉水河右岸，区域地貌属侵蚀构造中山褶皱齿状山地貌，自然地形受挽近期构造运动形成高程280m～320m的剥夷面影响，山体坡面总体呈多处平缓台地的后陡中缓前陡形状，加之河谷强烈下切、临空条件较好，为斜坡的变形发展提供了有利的地形地貌条件。
3.2地层岩性
高峰滑坡基岩为板溪群五强溪组，砂岩中夹有较多的薄层板岩夹层，在构造挤压和其他因素作用下，形成破碎夹泥层、破碎夹层等软弱夹层。这种软弱的破碎夹泥层、破碎夹层抗剪强度较低，易引发滑带面延伸。
3.3地质构造
高峰滑坡位于大风垭—小砦山背斜及镇溪小向斜的北西翼，紧邻镇溪小向斜的核部，构造发育，岩层产状变化大，岩层走向为NE向，倾向NW，倾角平缓，与边坡构成顺向～斜交顺向坡，对岸坡稳定不利。
3.4降水及地表径流
降水及地表径流对岸坡的稳定十分不利。降水后，岸坡地下水位升高，坡体内孔隙水压力增大，岩体由于饱水而重度增加，使得坡体荷载加大。同时降水入渗还使破碎夹泥层、破碎夹层泡水后强度降低，摩擦力、粘聚力和抗滑力减少，更易诱发坡体变形。
3.5人类工程活动
滑坡区的人类工程活动主要为建房、土地改造、切坡修路等。建筑物切坡形成的陡坡，破坏了斜坡的原始平衡状态，使坡体稳定性降低；表部种植农作物，松散的土壤利于地表水的下渗，增加了降水的入渗速度和入渗量，降低了岩土体的抗剪强度，对岸坡的稳定不利。
4滑坡稳定性分析与评价
4.1稳定性分级
根据《水电工程边坡工程地质勘察规程》(NB/T 10513-2021)，边坡稳定状态划分见表1。
表1 边坡稳定状态划分
边坡稳定状态 | 稳定 | 基本稳定 | 欠稳定 | 不稳定 |
边坡稳定性系数K | K≥1.15 | 1.15＞K≥1.05 | 1.05＞K≥1.00 | K＜1.00 |
4.2计算荷载与工况
4.2.1计算荷载
（1）岩土自重
当边坡岩体无外水作用时，在边坡内部浸润线以上的岩土体采用天然容重计算自重，浸润线以下的岩体采用饱和容重计算自重。
（2）地下水作用
地下水作用类比其他工程以及规范建议，按潜在滑面位置的水头高度计算孔隙水压力。
4.2.2计算工况
根据边坡稳定影响因素及工程安全等级，计算过程中主要考虑以下三种工况：
（1）天然工况：正常蓄水位205.0m，天然状态；
（2）暴雨工况：正常蓄水位205.0m，暴雨状态，覆盖层和滑带采用饱和物理力学参数，地下水位整体抬升3m；
（3）骤降工况：根据凤滩水库调度特点，骤降工况按库水位由正常蓄水位205m骤降至汛限水位198.5m考虑。
4.3 计算参数
根据物理力学试验和参数反演分析成果，高峰滑坡稳定性计算参数见表2。
表2 高峰滑坡物理力学参数取值表
土体或结构面名称 | 天然重度(kN/m3) | 饱和重度(kN/m3) | 天然状态 | 饱和状态 | |||
内摩擦角φ(°) | 粘聚力c(kPa) | 内摩擦角φ(°) | 粘聚力c(kPa) | ||||
滑体 | 粘土夹碎、块石(Qdel-1) | 20.0 | 21.0 | 29 | 50 | 26 | 47 |
块石夹少量粘土(Qdel-2) | 25.0 | 25.5 | 33 | 150 | 31 | 120 | |
滑带(面) | 21.0 | 22.0 | 24 | 60 | 22 | 55 | |
基岩(弱风化砂岩夹板岩、砂质板岩) | 27.0 | 27.3 | 37 | 700 | 35 | 600 | |
4.4稳定性成果分析
选取典型剖面，采用摩根斯坦-普莱斯法对高峰滑坡的整体稳定性进行分析计算，计算成果见表3。由表可知，高峰滑坡的整体稳定性较好，天然工况下的稳定性系数一般介于1.150~1.544之间，处于基本稳定~稳定状态；暴雨工况下的稳定性系数一般介于1.044~1.398之间，处于欠稳定~稳定状态；骤降工况下的稳定性系数介于1.149~1.542之间，处于基本稳定~稳定状态，因此滑坡沿滑动带发生整体滑动的可能性较小
表3 高峰滑坡整体稳定性分析成果
滑动模式 | 天然工况 | 暴雨工况 | 骤降工况 |
底滑面 | 1.150 | 1.044 | 1.149 |
中部滑面 | 1.321 | 1.200 | 1.321 |
前缘滑面 | 1.544 | 1.398 | 1.542 |
5结论
高峰滑坡具有前缘临空、位于皱褶核部附近、软弱夹层顺坡倾斜等特点，坡体在自重和水等综合应力长期作用下，存在向岸坡临空方向的蠕滑和拉裂变形。通过稳定性计算结果表明，高峰滑坡目前处于基本稳定状态，整体稳定性较好，沿滑带、岩层界面间发生整体滑动的可能性较小。但是，在强降雨、地震、人类工程活动等不利因素作用下，滑坡仍存在进一步变形破坏的可能，一旦失稳将严重破坏排水和监测设施，滑入水库中可能进一步引发其他次生地质灾害。
因此对高峰滑坡进行系统监测及预警和防治治理是十分必要的。（1）建立完善的监测系统，包括表面变形、深部位移、地下水等，并实现自动化实时监测，完善监测预警体系；（2）维持滑坡区的原有自然环境平衡，有效控制滑坡区人类工程活动；（3）完善滑坡区排水系统，避免排水不畅造成岩土体饱和引发滑坡全面复活。
参考文献
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