李 雷，周益民，田 樂

(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州450003)

0 引言

云南石門坎水電站位于高山峽谷地帶，地形陡峻，工程附近難以找到一塊平地。業(yè)主營地的選址成為水電站工程的一大難題。大壩上游約2 km處的右岸有一古滑坡，地形較為平緩，經(jīng)過地質(zhì)勘察，最終確定營地建在這一古滑坡之上。營地滑坡為一平緩的斜坡臺(tái)地，周邊三面環(huán)山，前面臨河?；路植几叱?00～910 m，高于水庫正常蓄水位756 m，為非涉水滑坡。目前滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。業(yè)主營地作為該水電站建設(shè)期和運(yùn)行期工作和生活區(qū)，為二級(jí)邊坡［1］。場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度為0.108g，地震基本烈度為Ⅶ度。

1 古滑坡基本特征

1.1 空間形態(tài)

古滑坡位于山前岸坡較為平緩地帶，呈北東—南西向展布，總體上為西南高北東低，向東凸出。由于滑坡年代久遠(yuǎn)，經(jīng)過堆積滑動(dòng)再堆積及后期人類頻繁活動(dòng)，被沖失、改造，滑坡地貌要素特征發(fā)生很大變化。滑坡后緣及左右兩側(cè)，三面環(huán)山，整體上中后部呈圈椅狀?；麦w后緣存在下坐塌滑形成的臺(tái)坎，分布高程在910 m左右。前緣成舌狀，分布高程在800～820 m。古滑坡工程地質(zhì)平面圖見圖1。

圖1 古滑坡工程地質(zhì)平面圖Fig．1 Engineering geological plan sketch for the ancient landslide

滑坡區(qū)內(nèi)順坡向發(fā)育有三條沖溝。在縱剖面方向，滑坡體后部較陡，中部平緩，前緣較陡，呈折線坡(圖2)。圖2為A-A剖面，業(yè)主營地位于該剖面上?；潞缶壍匦屋^陡，坡度25°～30°，中部地形平緩，坡度4°～12°，前部地形坡度20°～25°。

滑坡體縱向長度為320～420 m，沿主滑動(dòng)方向，滑體底面呈斜坡狀，高程在800～900 m，滑體厚度約20～58m，中間厚兩邊薄，平均厚度約38m?；麦w橫向?qū)挾燃s280～340 m，中間厚兩邊薄?；麦w分布面積約為12.0×104m2，體積約為456×104m3，為一大型古滑坡［2］。

圖2 古滑坡典型剖面圖Fig．2 The typical profile for the ancient landslide

1.2 結(jié)構(gòu)特征

古滑坡上部為邊坡蠕變塌滑形成的滑坡堆積物，根據(jù)巖性可以分為兩層，上層為紅褐色，黃褐色粘土夾少量碎塊石，成分復(fù)雜，厚度變化大，下層為紅褐色、灰白色碎石土，碎塊石成份以泥巖和石英砂巖為主，充填物為紅褐色粘土。厚度變化大，滑坡體中部分布較厚，兩端較薄?；麦w下部滑帶為砂巖、泥巖、粉砂巖，差異風(fēng)化明顯。

滑體:根據(jù)滑坡堆積物巖性特征，將滑體可分為兩層:①土夾碎石:分布于滑體的上部，呈紫紅色，少數(shù)為褐色，為可塑或硬塑狀態(tài)的粘土夾少量的碎石塊，碎塊石原巖巖性為砂巖、粉砂巖、泥巖，呈棱角狀、次棱角狀。②碎石土:分布于①土夾碎石層的下部，由巖塊、土混雜堆積。碎石原巖巖性成分復(fù)雜，既有砂巖、粉砂巖，亦有少量的泥巖巖塊，主要是全強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、泥巖、粉砂巖蠕變塌滑后堆積而成。

滑帶:滑帶物質(zhì)主要為坡積土和全、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、粉砂巖、泥巖經(jīng)滑動(dòng)擠壓、揉皺形成的泥、泥包砂、砂和泥夾碎屑。

滑床:滑床是滑坡的載體?；潞缶壯氐谒南灯路e土層拉裂塌滑，其后部滑床主要為坡積土和全強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、泥巖、粉砂巖?；轮胁炕矠榛鶐r巖體，巖性主要為全強(qiáng)風(fēng)化的泥巖、粉砂巖，局部為全強(qiáng)風(fēng)化的砂巖?；虑熬壖舫龆位仓饕獮槠路e土和全強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、泥巖、粉砂巖。

滑坡的演化形成機(jī)制及滑帶材料力學(xué)特性研究是滑坡體穩(wěn)定性判別的重點(diǎn)研究內(nèi)容［3-5］。

2 滑坡形成機(jī)制及破壞模式

營地古滑坡所在位置原始地形較緩，左右及后面三側(cè)環(huán)山，且山體較陡。由于曼牙向斜的形成，造成基巖地層陡傾，順層小斷層和層間擠壓帶發(fā)育，在延伸方向和分布高程上具有一定的隨機(jī)性，使巖體的完整性受到不同程度影響。在長期的風(fēng)化、卸荷作用下，淺表層巖體發(fā)生變形、分解、破碎等變化，形成碎石、塊石，即古滑坡的近源物質(zhì)。

風(fēng)化卸荷的碎石、塊石沿山坡崩積、坡積，隨著時(shí)間的推移，越積越厚，形成大型堆積體。然后又繼續(xù)遭受風(fēng)化作用，砂巖、泥巖、粉砂巖形成全強(qiáng)風(fēng)化砂、泥夾碎屑、泥。經(jīng)過自身的密實(shí)過程，起初堆積體基本能保持自穩(wěn)。在地下水的作用，堆積體自重應(yīng)力增加，堆積體及堆積物與基巖接觸帶即全、強(qiáng)風(fēng)化帶，力學(xué)性質(zhì)弱化，強(qiáng)度降低，構(gòu)成潛在的滑動(dòng)帶［6］。地下水作用進(jìn)一步加劇，堆積體在飽水狀態(tài)下，由于自重力的作用，產(chǎn)生濕陷，下挫滑塌，以致失穩(wěn)，后部推動(dòng)前部移動(dòng)，形成推移式滑坡。后期，經(jīng)過長期人類活動(dòng)的改造，形成了現(xiàn)今的古滑坡地形地貌。

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算方法

對(duì)于土質(zhì)邊坡和呈碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡，當(dāng)滑動(dòng)面呈圓弧形時(shí)，宜采用簡化畢肖普(SimplifiedBishop)法和摩根斯頓—普賴斯(Morgenstern-Price)法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。當(dāng)滑動(dòng)面呈非圓弧形時(shí)，宜采用摩根斯頓—普賴斯法和不平衡推力傳遞法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。

鑒于計(jì)算方法的局限性和邊坡巖土體結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)等問題的復(fù)雜性，使之對(duì)邊坡的穩(wěn)定性按照單一方法的判定具有一定的局限性。采用多種計(jì)算方法對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，便于綜合分析、正確判斷邊坡的穩(wěn)定性狀。考慮該工程邊坡的實(shí)際需要和重要程度等因素，采用摩根斯頓—普賴斯(Morgenstern-Price)法和簡布(Janbu)法兩種方法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算［7］，對(duì)比分析，綜合判斷。

摩根斯頓—普賴斯法是基于經(jīng)典的摩根斯頓—普賴斯方法的基本假定，將滑動(dòng)體分成若干個(gè)條塊，加入地震慣性力，對(duì)每一土條的力和力矩的平衡方程聯(lián)解，求出滑動(dòng)面的安全系數(shù)。簡化Janbu法應(yīng)用于不規(guī)則滑面的巖土體邊坡，垂直條分，考慮了條塊間的作用力，不假定垂直分條界面上推力的數(shù)值或方向，而是假定推力的作用點(diǎn)位置。推力線位置的變化對(duì)穩(wěn)定系數(shù)影響較小，一般取分條側(cè)面下三分點(diǎn)為推力作用位置。

3.2 巖土指標(biāo)取值

滑坡體組成物質(zhì)不均勻，潛在滑帶埋深厚，原狀樣采取困難，試驗(yàn)試件制備過程中成型難度大，試驗(yàn)成功率低，造成試驗(yàn)結(jié)果的代表性不強(qiáng)。因此在計(jì)算參數(shù)選擇時(shí)，根據(jù)滑坡物質(zhì)組成，地形地貌結(jié)構(gòu)類型形成機(jī)制及其發(fā)展演化等特征，基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果、反分析法、工程地質(zhì)類比進(jìn)行綜合確定(表1)。

表1 古滑坡體巖土物理力學(xué)指標(biāo)Table 1 The physical and mechanical parameter for the ancient landslide

3.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

勘察結(jié)果表明，滑坡體主要結(jié)構(gòu)面為土與碎石接觸界面(①和②層分界面)和全強(qiáng)風(fēng)化砂夾泥軟弱層(即滑帶)，因此在進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，分別對(duì)兩個(gè)軟弱面(帶)進(jìn)行計(jì)算分析。

對(duì)地質(zhì)勘察中確定的滑坡底滑面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，沿主滑方向選取A-A、B-B、C-C和D-D四條剖面，計(jì)算其在不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)。為了了解滑坡體向河流臨空面方向滑動(dòng)的穩(wěn)定性，同時(shí)計(jì)算了1-1、2-2、3-3以及Z—Z剖面在不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)。穩(wěn)定性計(jì)算剖面位置見圖1。

經(jīng)過計(jì)算，結(jié)果見表2。由計(jì)算結(jié)果可知，兩種計(jì)算方法結(jié)果基本一致。現(xiàn)狀條件下，滑坡體穩(wěn)定系數(shù)基本在1.20以上，滑坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨工況下，其穩(wěn)定系數(shù)較現(xiàn)況下略有降低(降低不足0.1)，因?yàn)榛麦w現(xiàn)狀已處于近飽水狀態(tài)，暴雨的作用對(duì)滑坡的穩(wěn)定性影響有限，與計(jì)算結(jié)論相吻合;在暴雨和地震同時(shí)作用下，滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)基本在1.06～1.74，雖然個(gè)別剖面安全裕度較小，但滑坡體整體仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。

采用兩種方法對(duì)①、②地層分界面進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，在各種工況情況下，安全系數(shù)均在1.48以上，穩(wěn)定性較高，具有較大安全裕度，滑坡體沿此界面發(fā)生滑移破壞可能性較小。

總之，計(jì)算分析表明現(xiàn)狀條件下，滑坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。鑒于業(yè)主營地古滑坡體穩(wěn)定安全的重要性及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，建議進(jìn)行巡視、監(jiān)測(cè)工作。

表2 古滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算成果Table 2 The calculation results for the stability of the ancient landslide

4 滑坡敏感性分析

根據(jù)計(jì)算，滑坡體沿C-C剖面的穩(wěn)定系數(shù)最小，因此滑坡敏感因子分析時(shí)選取該條典型剖面，對(duì)沿底滑面的情況進(jìn)行敏感性分析?；碌姆€(wěn)定主要受滑坡巖土體的力學(xué)性質(zhì)影響，以此為基準(zhǔn)參數(shù)，運(yùn)用摩根斯頓—普賴斯(Morgenstern-Price)法計(jì)算出基準(zhǔn)條件下C—C剖面穩(wěn)定系數(shù)Fso。在此基礎(chǔ)上變動(dòng)其中的某一參量，其它參數(shù)固定不變，計(jì)算出該參量在其變化范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨之變化的結(jié)果。最后，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得出敏感系數(shù)S［8-9］。

式中:△X——為某因素的變化量;

Xmax-Xmin——為某因素最大變化量;

△Fs——為Fs對(duì)應(yīng)△X的變化量;

Fso——為Fs的基準(zhǔn)值。

經(jīng)計(jì)算，抗剪強(qiáng)度與穩(wěn)定系數(shù)基本呈線性關(guān)系(圖3)。當(dāng)內(nèi)摩擦角從12°增至22°時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)從0.868提高到1.627，內(nèi)摩擦角每增加1°，穩(wěn)定系數(shù)提高約0.08。為進(jìn)一步分析內(nèi)摩擦角對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響，取內(nèi)摩擦角為13.8°，穩(wěn)定系數(shù)為1.0，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)內(nèi)摩擦角為15.7°時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)為1.15，處于極限穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 抗剪強(qiáng)度與穩(wěn)定性系數(shù)關(guān)系曲線Fig.3 The relationship between shear strength and stability coefficient

當(dāng)粘聚力從4 kPa增至24 kPa時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)從1.199提高到1.320，粘聚力每增加2 kPa，穩(wěn)定系數(shù)約提高0.01。為進(jìn)一步分析粘聚力對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響，當(dāng)粘聚力取為0 kPa時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)為1.180，滑坡尚處于穩(wěn)定狀態(tài)。

由式子(1)計(jì)算營地滑坡抗剪強(qiáng)度對(duì)穩(wěn)定性敏感系數(shù)，并繪制關(guān)系曲線(圖4)。

圖4 抗剪強(qiáng)度與敏感系數(shù)關(guān)系曲線Fig.4 The relationship between shear strength and sensitivity coefficient

內(nèi)摩擦角對(duì)穩(wěn)定性敏感系數(shù)為60.3～66.0。粘聚力敏感系數(shù)為9.9～10.7。內(nèi)摩擦角敏感系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粘聚力的敏感系數(shù)。由圖4可以明顯看出，內(nèi)摩擦角對(duì)影響邊坡穩(wěn)定的敏感性很顯著。

該水電站業(yè)主營地古滑坡雖然為涉水滑坡，但距離大壩2 km，為近壩庫岸臨水滑坡。從2008年建成使用到現(xiàn)在，經(jīng)過水庫蓄水、電站放水發(fā)電運(yùn)行，營地古滑坡一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

(1)營地古滑坡受人類活動(dòng)影響，局部穩(wěn)定性較差。加之在地震、強(qiáng)降水等特殊條件下，可能產(chǎn)生蠕變變形，形成局部塌滑，需要加強(qiáng)暴雨季節(jié)的巡視以及變形監(jiān)測(cè)工作。

(2)營地所在區(qū)為一堆積體大型古滑坡，通過地質(zhì)勘察、穩(wěn)定性計(jì)算分析，認(rèn)為該滑坡體在現(xiàn)狀條件下整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過幾年來的實(shí)踐檢驗(yàn)，也是穩(wěn)定的。

(3)云南石門坎水電站業(yè)主營地成功建在古滑坡之上，為山區(qū)水電站的營地選址，提供了難得的、寶貴的、值得借鑒的案例。

［1］SL 386—2007水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.SL 386—2007Design code for engineered slopes in water resources and hydropower projects［S］.

［2］DL/T 5353—2006水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.DL/T 5353—2006Design specification for slope of hydropower and water conservancy project［S］.

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