白土岭水库水位骤降对友谊村滑坡稳定性的影响

白土岭水库水位骤降对友谊村滑坡稳定性的影响

袁蒲菁1    吴辉龙1

（1 陕西核工业工程勘察院有限公司 西安市 710054）

摘要：水库库岸滑坡稳定性的研究对确保水库工程的正常运行十分重要。本文以陕西省安康市镇坪县友谊村滑坡为例，在现场调查的基础上，通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体的物理力学参数，进而对滑坡的稳定性进行评价后，重点考察了白土岭水库水位骤降对滑坡稳定性影响，得出滑坡稳定性随库水位降落的变化规律，对此提出了相应的治理措施，并对治理后的滑坡稳定性进行分析。

关键词：库水位;滑坡; 水位骤降;稳定性;治理措施

白土岭水电站位于陕西省镇坪县境内南江河干流上，坝址位于城关镇白家村，坝址距镇坪县城21km，距安康市162km，工程规模属Ⅲ等中型工程。水库正常蓄水位787.00m，死水位770.00m。

1 滑坡地质背景

友谊村滑坡分布于城关镇友谊村西侧约400m，南江河右岸，而正在修建的白土岭水电站位于距该滑坡约4km的南江河下游。水库正常蓄水后，该段河道水位将抬高约40m（787.00m），滑坡稳定性将进一步降低，发生整体滑坡的危险性进一步增大，可导致南江河堵塞，直接威胁白土岭水电站及下游数千群众的生命财产安全，也对上游两岸群众的生命财产安全构成潜在威胁。2012年水电站工程建设开始后，建设方采用漂卵石对789.00m标高以下的滑坡下部进行了前期反压治理，并进行了死水位以下水位骤降试验，坡体稳定，提高了滑坡的稳定性，保证了水电站建设期的安全。

友谊村滑坡长约245m，宽约350m，平面形态呈扇形，前缘标高约750m，后缘标高926 m，高差约176m，滑体厚5.40～20.80m，平均厚约9.2m，体积约5.65×105m3，主轴滑向257°。滑坡体前部受南江河冲刷，中北部侵占河道，使河水向左改道；滑坡后缘已形成贯通的拉张裂缝，宽约0.1~0.3m，并形成高1~8m的下错陡坎；侧缘受水流冲刷，左侧缘为1~3m的浅沟，右侧缘为2~4m的浅沟。

该滑坡滑体为第四系残坡积含粉质黏土碎石及少量全风化炭质板岩，滑带位于全风化炭质板岩顶部，滑床为全~强风化炭质板岩，滑面产状239°-268°∠10°-42°，属中型中层堆积层滑坡。

根据勘探结果，可将该滑坡体分为5层：①层为第四系人工堆填土，主要成分为漂卵石，砂土充填。该层位于滑坡下部，为白土岭水电站对滑坡进行前期治理的反压体，表面坡度1:1.75；②层为含粉质粘土碎石，厚0.5~20.8m；③层为全风化炭质板岩，黑灰~灰黑色，厚0.1~2.2m；④层为强风化炭质板岩，岩芯呈碎块状、短柱状，层理发育，节理及风化裂隙发育，倾向25°~32°，倾角25°~34°厚1.6~5.5m；⑤层为中等风化炭质板岩，黑灰~灰色，饱和单轴抗压强度21~38Mpa。

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006），综合考虑，镇坪县友谊村滑坡治理工程等级为Ⅰ级，安全系数取1.30。

2 滑坡稳定性分析

2.1 计算方法

采用传递系数法计算滑坡的稳定性，具体计算公式如下:

式中：

Ti——第i条块下滑力（kN/m）；

Ri——第i条块抗滑力（kN/m）；

Ψj——第i条块剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数（j=i时）；

Wi——第i条块自重标准值与相应附加荷载之和（kN/m）；

ci——第i条块滑面粘聚力标准值（kPa），水位面以下自重采用饱和重度计算时，按总应力法取值；水位面以下自重采用浮重度计算时，按有效应力法取值；

φi——第i条块滑面内摩擦角标准值（°），水位面以下自重采用饱和重度计算时，按总应力法取值；水位面以下自重采用浮重度计算时，按有效应力法取值；

n——条块数；

Fs——稳定性系数。

传递系数法

图1 土条的受力分析图

2.2 计算参数及剖面

岩土体强度参数根据试验和基于试验结果的参数反演方法确定。各层土的计算参数建议值如下表。

表1 滑坡稳定性计算参数建议值表

同时，选勘探线剖面作为计算剖面，如下图所示。

图1 勘探线剖面示意图

2.3 计算工况

假设滑坡体内的地下水位不变，水库水位持续降落。本文选取了5个不同水库水位作为计算工况，同时分别计算了反压前和反压后两种情况。工况Ⅰ：正常蓄水位（787m）；工况Ⅱ：水位降低5m（782m）；工况Ⅲ：水位降低10m（777m）工况Ⅳ：水位降低15m（772m）；工况Ⅴ：水位降低20m（767m）。

2.4 稳定性计算成果

对6条纵剖面（1-1’~6-6’）在库水位骤降情况下的稳定系数分别进行了计算，同时考虑了反压前和反压后两种情况下水库水位骤降的情况，结果见表2和表3。

表2  水位骤降时稳定系数计算结果（坡脚反压前）

表3  水位骤降时稳定系数计算结果（坡脚反压后）

图2不同水库水位降落时稳定系数变化曲线（反压前）

图3不同水库水位降落时稳定系数变化曲线（反压后）

由此表明，原始坡面在水库正常蓄水的情况下，处于基本稳定的状态。当库水位骤降时，坡体稳定性逐渐下降，下降20m时（至死水位）的稳定性最差，坡体不稳定，可能产生变形。坡脚经过反压后坡面其在正常蓄水的情况下稳定性较好，当库水位骤降时，坡体稳定性亦会下降，即使最大范围的库水骤降（20m），其稳定性比同等条件下原始坡面好。同时，水位骤降对滑坡体中前部稳定性影响较大，对后部影响较小，对局部滑动的影响大于对整体滑动的影响。

3 治理措施

根据前面的分析，友谊村滑坡在水位骤降的情况下稳定性一般，需对滑坡体进行处理以提高其安全储备。根据滑坡的地形地质条件，采用坡脚反压（已实施）和坡体中前部布设抗滑桩的综合治理措施。

在坡脚反压和抗滑桩措施下，对友谊村滑坡的各种工况下稳定性进行计算，均处于稳定状态（见表4）。

表4  坡脚反压和抗滑桩治理措施后滑坡体不同工况下稳定性系数

4 结语

1.根据土的力学参数值，对友谊村滑坡进行了反压前和反压后的5种不同库水位降落条件下的稳定性分析，得出每种工况下的稳定性系数，得出：当库水位骤降时，坡体稳定性逐渐下降，下降20m时（至死水位）的稳定性最差，坡体不稳定，可能产生变形。坡脚经过反压后坡面其在正常蓄水的情况下稳定性较好，当库水位骤降时，坡体稳定性亦会下降，即使最大范围的库水骤降（20m），其稳定性比同等条件下原始坡面好。

2.库水位变化速率越大，滑坡稳定性系数越小，导致滑坡发生的可能性越大。同时库水位的骤降导致滑坡前缘的变形加速，从而改变了滑坡的位移形态。

3. 根据滑坡的地形地质条件，采用坡脚反压（已实施）和坡体中前部布设抗滑桩的综合治理措施。对经过治理措施后友谊村滑坡的各种工况下稳定性进行计算，坡体稳定性较好，即使在最不利工况下（库水位骤降20m+暴雨），坡体亦具备足够的安全储备。

参考文献：

[1]时卫民,郑颖人.库水位下降情况下滑坡稳定性分析[J].水利学报,2004(3):76-80.

[2]彭岸.库水位骤降对边坡稳定性的影响[J].山西建筑,2007(12).

[3]张来飞,赵云.库水位升降作用下铅厂沟滑坡稳定性研究[J] .水电与新能源,2014(11).

[4] 陕西核工业工程勘察院《镇坪县友谊村滑坡治理工程勘察报告》,2016,5.

[5] 陕西核工业工程勘察院《镇坪县友谊村滑坡治理工程施工图设计》,2016,5.

[6]建筑边坡技术规范(GB50330-2013)[s].中国建筑工业出版社,2002.

[7]中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T 0219-2006)[s].中国标准出版社,2006.