某滑坡穩(wěn)定性分析

清平水庫瓦窯堡滑坡穩(wěn)定性分析楊榮科,辜明清（四川省水利水電勘測設(shè)計研究院勘察分院，四川鄲縣611731）摘要：瓦窯堡滑坡是位于清平水庫壩址上游左岸的一個大型古滑坡，水庫蓄水后的滑坡穩(wěn)定性評價是水庫區(qū)重大工程地質(zhì)問題之一。根據(jù)大量的勘察試驗資料，分析了滑坡的成因和形成機制，利用反演計算進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定分析評價。關(guān)鍵詞：滑坡；抗剪強度；穩(wěn)定性；清平水庫1引言瓦窯堡滑坡是位于清平水庫枇杷巖壩址上游1.4km左岸的大型滑坡，水庫蓄水后該滑坡的穩(wěn)定性是近壩庫岸的主要工程地質(zhì)問題。分析滑坡的工程地質(zhì)條件，針對滑坡形成機制，采用反演進(jìn)行穩(wěn)定性評價，是對古滑坡穩(wěn)定性評價較適用的方法。2滑坡基本特征和工程地質(zhì)條件瓦窯堡滑坡地面高程884?1155m。據(jù)地表地質(zhì)測繪，滑坡體長約450m，寬290?450m，厚30?65m，體積約364X104m3?；麦w在平面上呈“板斧”形，兩側(cè)以沖溝為界，下游側(cè)緣沖溝切割至滑坡床基巖，溝深3?10m，沿滑面無地下水點出露，見圖1?；潞缶壍匦纹露?0°?45°，并見張開5?15cm的拉裂縫；中部地形平緩，坡度12°?30°，呈階梯形；前緣剪切口明顯，與河床砂卵石（Q2ai）接觸?；麦w總體地形坡向N60°?70°W?；聟^(qū)出露的地層主要有：二疊系上統(tǒng)長興組（P）中厚層灰?guī)r，下部常夾碳質(zhì)頁巖；龍?zhí)督M（P）上部為碳質(zhì)頁巖夾煤層，下部為厚3.4?6.5m的粘土巖；二疊系上統(tǒng)茅口組（P）為中厚層灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；地表分布第四系坡積層（Q4dl）?；碌囟卧跇?gòu)造上位于照壁山倒轉(zhuǎn)向斜核部附近，有近南北向斷裂之瓦窯堡斷裂（F）從滑坡后緣一帶通過。瓦窯堡斷裂走向北東，傾向北西，傾角54。左右，延伸約24km，上、下盤均為灰?guī)r，滑坡一帶下盤為龍?zhí)督M之碳質(zhì)頁巖。斷層破碎帶一般厚10?40cm，由斷層角礫、擠壓破碎透鏡體等組成。flb<KI>flb<KI>勘探資料表明，組成滑坡體的物質(zhì)主要有：上部為第四系坡積層之塊碎石夾粘土，厚2?10m,在瓦ZK2內(nèi)側(cè)地段，塊碎石夾粘土層之下有一粘土層，厚0?18m，橫向展布約180m，縱向展布約130m；坡積層之下為由灰?guī)r組成的假基巖，厚15?42m。假基巖在滑坡體后緣段產(chǎn)狀為N24°E/NW/25°；中段為N21°?55°E/NW/46°?54°；前緣為N9°?10°E/SE/9°?10°，并見有明顯的反傾特征?；麓矠槊┛诮M灰?guī)r，產(chǎn)狀為N21°?53°E/NW/46°?54°，鉆孔巖心中，在近滑床附近局部可見擦痕和鏡面?；瑒訋梁?.7?2.2m，在組成滑動帶的物質(zhì)中，上部為粘土夾碎石，粘土為棕黃色，呈可塑狀，粘粒含量為40%?50%；下部以塊碎石夾粘土為主，塊碎石呈棱角狀次棱角狀，個別碎石已見磨圓，有明顯擦痕。根據(jù)滑坡體的組成物質(zhì)、結(jié)構(gòu)及鉆孔資料，滑坡體物質(zhì)透水性好，滑坡體內(nèi)地下水貧乏，地下水位高程穩(wěn)定在825?831m，位于滑坡床以下的基巖中。3滑坡的成因及形成機制分析瓦窯堡滑坡處于照壁山倒轉(zhuǎn)向斜核部附近，巖體中裂隙發(fā)育，主要裂隙產(chǎn)狀為：(1)N56°E/SE/14°;(2)N24°W/NE/55°；(3)N32°?46°E/SE/72°?78°。坡前有綿遠(yuǎn)河流過，由于河流側(cè)向淘蝕沖刷，從而有利于邊坡臨空面的形成?；碌男纬膳c其所處的地形、地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)?；麦w后的岸坡為瓦窯堡斷層切割，斷層走向平行于岸坡，傾向坡外，傾角為44°?55°。巖層在裂隙切割下，特別是N56°E/SEZ14°這一組緩傾角裂隙與其它裂隙和巖層面之間易形成不利組合，并在受到斷層影響以及邊坡巖體在長期自重應(yīng)力作用下，沿瓦窯堡斷層破碎帶附近產(chǎn)生了一系列拉裂面，從而產(chǎn)生了蠕變卸荷作用，同時也為地表水沿拉裂面下滲提供了有利條件。地下水沿巖石層面或穿過裂隙向綿遠(yuǎn)河排泄，在地下水長期作用下，使裂隙間的咬合力進(jìn)一步降低，從而降低了邊坡巖體的抗剪強度，加速了邊坡巖體的變形。而在1934年8月連續(xù)7d特大暴雨的情況下，地表水沿斷層破碎帶及拉張裂隙快速滲入，且來不及排泄于河床，在孔隙水壓力和動水壓力的共同推動下，邊坡巖體向臨空面滑移，從而形成了較大規(guī)模的滑坡，并曾一度堵斷綿遠(yuǎn)河。綜上所述，該滑坡是在特定的地質(zhì)條件下，由于諸方面的綜合作用，在由蠕變拉裂巖體壓碎變形破裂面擴(kuò)張貫通滑移的機制下形成的。4穩(wěn)定性驗算及評價4.1計算邊界條件及參數(shù)的確定按滑動面基本呈折線型的特點，選用“分段推力傳遞法”進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。根據(jù)瓦窯堡滑坡的地貌特征及滑體的結(jié)構(gòu)特征，選擇具代表主滑方向的破面(瓦I)為計算破面，計算塊段劃分詳見圖1，其計算公式如下：r,=K, +Q1：cos&,+iy.KHcosQr)—[—ZAsecw,— —骯爪泌in如)毋佛+CL]+P—|由式中Pj為第i塊段剩余下滑力；W為第i塊段滑體重量;Qj為條塊間孔隙水壓力;K為地震系數(shù)；Ci為第i塊段滑面凝聚力；Li為第i塊段滑面長度；Pi-1為第I-1塊段剩余下滑力；ai為第i塊段滑面坡角；’q為滑面上孔隙水壓力；壬i為傳力系數(shù)，甲=cos(a-a)-sin(a-a)tg^；tg?為第i塊■段滑面內(nèi)摩擦系數(shù)；K為滑坡推力安全系數(shù)，極1限平衡時KC=1.0；i因滑坡兩側(cè)緣沖溝已切割至滑床基巖，故可不考慮側(cè)向摩擦阻力；考慮到滑坡體天然地下的水位在滑動面以下的基巖內(nèi)，因此，在天然狀態(tài)下滑塊重量計算時用各巖層的天然容重。在水庫蓄水位為909.5m，滑坡體部分被水淹沒時，水位線以上仍用天然容重，蓄水位以下用浮容重。在水庫放水至死水位887m，正常蓄水位以上用天然容重，死水位至正常蓄水位之間部分用飽和容重，死水位以下用浮容重；由于該滑坡為已經(jīng)形成多年的古滑坡，因此采用反算法求得滑面抗剪強度?=20°，C=0.045MPa。再根據(jù)滑動面物質(zhì)組成特征，結(jié)合工程類比并考慮水庫蓄水后在水的浸潤作用下滑坡土體被軟化，其強度降低的可能，故按反算值折減0.8倍后，確定用于本滑坡穩(wěn)定計算的內(nèi)摩擦角為16°，凝聚力C=0.035MPa。根據(jù)試驗成果，確定滑坡體中的塊碎石夾粘土天然容重為1.83t/m3，飽和容重為2.03t/m3，粘土天然容重為1.75t/m3，飽和容重為2.03t/m3。假基巖則在灰?guī)r試驗指標(biāo)類比后，其天然容重使用2.25t/m3，飽和容重用2.03t/m3。4.2驗算結(jié)果使用計算機對該滑坡在多種不同因素組合情況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計算，計算成果見表1。通過上述計算表明，滑坡體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，與實際情況相吻合，從1934年形成滑坡到現(xiàn)在未見滑坡有任何活動跡象。在水庫蓄水后并考慮地震因素，滑坡仍可處于穩(wěn)定狀態(tài)，僅在水庫放空時并考慮在地震因素影響的情況下，滑坡將處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，有可能整體失穩(wěn)。衰1瓦窯jg滑坡穩(wěn)定性購￥成孝寰TOC\o"1-5"\h\z螺水前天然狀窸下不等虛地震 1-56群水前天艘狀態(tài)下增度地蔑 I-36辭水位909.Sm時不等曝地褒 1.30*水位9093m時字些口度地腰 L2S需水后井快速放水呈死水位887m時不等或地震LN部后起快速放水孕死水位887m時號忌□?：地蓑 L0?5建議處理措施通過驗算得知，在大多數(shù)情況下滑坡仍可處于穩(wěn)定狀