湖南省黃材水庫(kù)溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究

1、湖南省黃材水庫(kù)溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究摘要：湖南省黃材水庫(kù)溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究，通過對(duì)滑坡特征及其變形破壞機(jī)理的討論，采用剛體極限平衡法對(duì)滑坡進(jìn)展了穩(wěn)定性分析，經(jīng)分析研究認(rèn)為，溢洪道滑坡不穩(wěn)定，必須加以防治。關(guān)鍵詞：溢洪道滑坡穩(wěn)定性一、概述湖南省黃材水庫(kù)位于湘江一級(jí)支流溈水上游。主壩位于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)以西的鐵山里，距寧鄉(xiāng)縣城。是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電和防洪等綜合效益的大型水利樞紐工程。該工程集雨面積，總庫(kù)容億，主壩為黏土心墻壩，最大壩高，壩頂高程，壩頂軸線長(zhǎng)。副壩有座，其中竹山坳副壩位于主壩右岸約處，壩型為風(fēng)化料填筑的均質(zhì)土壩，最大壩高，壩頂高程，壩頂軸線長(zhǎng)。溢洪道布置在竹山坳副壩左岸的獅牛沖，為

2、河岸開敞式，進(jìn)口為無底坎的寬頂堰，堰頂高程，為控制泄流，其上裝扇寬高的鋼質(zhì)弧形閘門。該工程于年月破土興建，年樞紐工程根本建成，年完成灌區(qū)主體工程配套任務(wù)，運(yùn)行至今。工程在灌溉、發(fā)電和防洪等方面發(fā)揮了宏大效益，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)消費(fèi)開展起了一定的作用。但由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)太低，主、副壩滲漏嚴(yán)重，因此在年至年的水利“三查三定中，被列為“七五期間需進(jìn)展加固的重點(diǎn)“病險(xiǎn)水庫(kù)之一。在確定加固方案時(shí)，通過整體水工模型試驗(yàn)，認(rèn)為獅牛沖溢洪道左岸應(yīng)擴(kuò)建一孔并改造泄槽。施行過程中，因未做任何勘探工作，對(duì)邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境缺乏認(rèn)識(shí)，擴(kuò)建開挖時(shí)導(dǎo)致邊坡先后發(fā)生次較大規(guī)?；拢绾榈肋M(jìn)口滑坡就是其中之一。該滑坡形成后，設(shè)計(jì)單

3、位曾對(duì)其采取了表層鋪蓋防滲薄膜、滑體內(nèi)布設(shè)排水洞、前緣設(shè)置擋墻等措施，但因缺乏必要的勘探、試驗(yàn)資料，對(duì)滑坡特征及其破壞機(jī)理認(rèn)識(shí)缺乏，所以處理尚不徹底?，F(xiàn)有觀測(cè)資料顯示，該滑坡仍存在不同程度的變形跡象。為此，必須查明滑坡的邊界條件、滑體特征，研究滑坡形成及開展過程和變形破壞機(jī)理，并對(duì)其在不同工況下穩(wěn)定狀況及其動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)進(jìn)展研究分析，以便采取適宜的工程處理措施，確保溢洪道平安運(yùn)用。二、滑坡特征及其變形破壞機(jī)理滑坡特征滑坡所在山坡自然地形表現(xiàn)為上陡、中緩、下陡，其后緣根本處于地形緩陡變坡處，后緣圈椅狀特征比擬明顯，滑壁近于直立，高。前緣向坡外凸出，鼓脹區(qū)特征明顯，前舌略伸入溝底靠近原沖溝岸邊，最大

4、高差?；马樢绾榈莱书L(zhǎng)條形分布，長(zhǎng)約，寬，滑體厚一般為，縱剖面上為近似圓弧狀，呈段弧形折線，體積約?；w具有前陡后緩的地形特征，下部地形坡度，上部。滑坡變形破壞機(jī)理滑體物質(zhì)上部為殘坡積物，下部為風(fēng)化破碎巖塊夾劣質(zhì)煤層、粉質(zhì)黏土等?；鶐r中節(jié)理裂隙發(fā)育，加之巖體抗風(fēng)化才能弱，嚴(yán)重破壞了巖體的完好性，使得巖體具有層狀碎裂構(gòu)造的特點(diǎn)?；碌貛У匦味妇彶灰?，巖體性質(zhì)和巖體構(gòu)造存在差異，滑坡變形破壞表現(xiàn)為上部后緣從殘坡積物中拉裂，下部沿強(qiáng)風(fēng)化破碎巖塊與完好基巖接觸面滑動(dòng)?；伦冃纹茐牡牧W(xué)機(jī)理：人工開挖使前緣邊坡變陡，加之降雨及地表水滲入，使處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的岸坡巖體在水的作用下軟化、強(qiáng)度降低，發(fā)生壓縮蠕

5、變，坡體重心外移，并在其他各種因素尤其是開挖切腳的影響下，致使岸坡下滑，形成滑坡。由于基巖風(fēng)化破碎，其滑面并非完全受控于巖體的構(gòu)造面，故而形成近似圓弧狀的破壞形式。究其原因有二：一是地形地質(zhì)環(huán)境是形成該滑坡的內(nèi)因。滑坡區(qū)地表殘坡積層廣布，巖土松散，有架空現(xiàn)象，下部基巖為薄厚不一的層狀砂質(zhì)板狀頁(yè)巖，淺變質(zhì)細(xì)砂巖夾炭質(zhì)板狀頁(yè)巖及劣質(zhì)煤層，巖體中構(gòu)造面發(fā)育，風(fēng)化破碎，岸坡巖體卸荷松弛，地形坡度較陡，不利于邊坡穩(wěn)定。二是溢洪道開挖、地表降水入滲以及施工放炮震動(dòng)等，是促使滑坡產(chǎn)生的外因。眾所周知，由于坡腳開挖，減小了阻滑力，破壞了本來穩(wěn)定性較差的山坡自然平衡狀態(tài)，而地表降水的入滲，致使邊坡巖土體力學(xué)強(qiáng)度

6、降低，加之開挖放炮震動(dòng)等因素，導(dǎo)致了滑坡的產(chǎn)生和開展。三、溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究分析穩(wěn)定平安系數(shù)的計(jì)算方法目前水利水電工程的邊坡穩(wěn)定性分析大多采用剛體極限平衡法。本文分別采用摩根斯坦法、不平衡推力法、簡(jiǎn)布法等三種極限平衡的方法計(jì)算滑坡的穩(wěn)定平安系數(shù)。計(jì)算中考慮的荷載有滑體自重、地下水的靜水壓力和動(dòng)水壓力。計(jì)算剖面與計(jì)算參數(shù)的選用計(jì)算剖面采用、和三個(gè)縱剖面以下簡(jiǎn)稱剖面、，剖面按垂直劃分條塊，、分別劃分為、個(gè)條塊，條塊從上往下編號(hào)。計(jì)算參數(shù)的選取是根據(jù)黃材水庫(kù)溢洪道滑坡室內(nèi)巖土力學(xué)試驗(yàn)成果并結(jié)合巖土體在天然狀態(tài)下的性狀綜合考慮的?；w濕容重，飽和容重，抗剪強(qiáng)度參數(shù)取為，飽和狀態(tài)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)取為，。

7、計(jì)算工況根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)行情況，擬定如下計(jì)算工況作為控制工況。工況：鉆探試驗(yàn)、取樣時(shí)，即枯水位。工況：正常蓄水位。工況：設(shè)計(jì)洪水位。工況：校核洪水位。工況：校核洪水位驟降至正常蓄水位。工況、屬根本組合，工況、屬特殊組合。計(jì)算成果及分析根據(jù)摩根斯坦法、不平衡推力法、簡(jiǎn)布法的根本原理，用穩(wěn)定分析程序計(jì)算得到滑坡穩(wěn)定平安系數(shù)。分析看出，只有剖面在工況時(shí)的、以及剖面在工況時(shí)的、大于，但小于，其余的穩(wěn)定平安系數(shù)均小于，說明滑坡在各種工況下都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定敏感性分析以上進(jìn)展的穩(wěn)定性計(jì)算，將滑面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)作為常數(shù)。這種參數(shù)是在現(xiàn)有的邊坡工程地質(zhì)研究深度根底上對(duì)滑面抗剪強(qiáng)度的綜合概括。但是，抗剪強(qiáng)度參

8、數(shù)一般都存在時(shí)空變異性。因此，進(jìn)展抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)滑坡穩(wěn)定的敏感性分析是必要的。根據(jù)巖土力學(xué)試驗(yàn)成果，滑坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)的取值為：天然狀態(tài)天然狀態(tài)水下折減系數(shù)為。根據(jù)、的范圍值，選取滑坡典型剖面即剖面作為計(jì)算剖面，以及鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)即枯水位作為計(jì)算工況，采用程序計(jì)算滑坡的穩(wěn)定平安系數(shù)。從敏感性分析的結(jié)果看，滑坡穩(wěn)定性平安系數(shù)根本上是隨凝聚力和摩擦系數(shù)的增大而線性地增大。最小的穩(wěn)定平安系數(shù)為，最大的為，而大局部的穩(wěn)定平安系數(shù)在之間，說明這次鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)滑坡是根本穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定，這與鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)滑坡的實(shí)際狀態(tài)有微小變形是相吻合的。因此，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選取抗剪強(qiáng)度參數(shù)，天然狀態(tài)和，飽和狀態(tài)是合理的。四、結(jié)語(yǔ)根據(jù)湖南省黃材水庫(kù)溢洪道滑坡特征及其變形破壞機(jī)理和