水利工程論文-湖南省黃材水庫溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究摘要：湖南省黃材水庫溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究，通過對滑坡特征及其變形破壞機理的探討，采用剛體極限平衡法對滑坡進行了穩(wěn)定性分析，經(jīng)分析研究認為，溢洪道滑坡不穩(wěn)定，必須加以防治。關鍵詞：溢洪道滑坡穩(wěn)定性一、概述湖南省黃材水庫位于湘江一級支流溈水上游。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，總庫容億，主壩為黏土心墻壩，最大壩高，壩頂高程，壩頂軸線長。副壩有座，其中竹山坳副壩位于主壩右岸約處，壩型為風化料填筑的均質土壩，最大壩高，壩頂高程，壩頂軸線長。溢洪道布置在竹山坳副壩左岸的獅牛沖，為河岸開敞式，進口為無底坎的寬頂堰，堰頂高程，為控制泄流，其上裝扇（寬高）的鋼質弧形閘門。該工程于年月破土興建，年樞紐工程基本建成，年完成灌區(qū)主體工程配套任務，運行至今。工程在灌溉、發(fā)電和防洪等方面發(fā)揮了巨大效益，對促進當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起了一定的作用。但由于設計標準太低，主、副壩滲漏嚴重，因而在年至年的水利“三查三定”中，被列為“七五”期間需進行加固的重點“病險水庫”之一。在確定加固方案時，通過整體水工模型試驗，認為獅牛沖溢洪道左岸應擴建一孔并改造泄槽。實施過程中，因未做任何勘探工作，對邊坡所處的地質環(huán)境缺乏認識，擴建開挖時導致邊坡先后發(fā)生次較大規(guī)?；?，溢洪道進口滑坡就是其中之一。該滑坡形成后，設計單位曾對其采取了表層鋪蓋防滲薄膜、滑體內布設排水洞、前緣設置擋墻等措施，但因缺乏必要的勘探、試驗資料，對滑坡特征及其破壞機理認識不足，所以處理尚不徹底?，F(xiàn)有觀測資料顯示，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，研究滑坡形成及發(fā)展過程和變形破壞機理，并對其在不同工況下穩(wěn)定狀況及其動態(tài)變化趨勢進行研究分析，以便采取適宜的工程處理措施，確保溢洪道安全運用。二、滑坡特征及其變形破壞機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，其后緣基本處于地形緩陡變坡處，后緣圈椅狀特征比較明顯，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），最大高差?；马樢绾榈莱书L條形分布，長約，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。滑體具有前陡后緩的地形特征，下部地形坡度，上部?；伦冃纹茐臋C理滑體物質上部為殘坡積物，下部為風化破碎巖塊夾劣質煤層、粉質黏土等?；鶐r中節(jié)理裂隙發(fā)育，加之巖體抗風化能力弱，嚴重破壞了巖體的完整性，使得巖體具有層狀碎裂結構的特點?；碌貛У匦味妇彶灰唬瑤r體性質和巖體結構存在差異，滑坡變形破壞表現(xiàn)為上部（后緣）從殘坡積物中拉裂，下部沿強風化破碎巖塊與完整基巖接觸面滑動?；伦冃纹茐牡牧W機理：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、強度降低，發(fā)生壓縮蠕變，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。由于基巖風化破碎，其滑面并非完全受控于巖體的結構面，故而形成近似圓弧狀的破壞模式。究其原因有二：一是地形地質環(huán)境是形成該滑坡的內因?；聟^(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板狀頁巖，淺變質細砂巖夾炭質板狀頁巖及劣質煤層，巖體中結構面發(fā)育，風化破碎，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，破壞了原本穩(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）體力學強度降低，加之開挖放炮震動等因素，導致了滑坡的產(chǎn)生和發(fā)展。三、溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究分析穩(wěn)定安全系數(shù)的計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、簡布法（）等三種極限平衡的方法計算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計算中考慮的荷載有滑體自重、地下水的靜水壓力和動水壓力。計算剖面與計算參數(shù)的選用計算剖面采用、和三個縱剖面（以下簡稱剖面、），剖面按垂直劃分條塊，、分別劃分為、個條塊，條塊從上往下編號。計算參數(shù)的選取是根據(jù)黃材水庫溢洪道滑坡室內巖土力學試驗成果并結合巖土體在天然狀態(tài)下的性狀綜合考慮的。滑體濕容重，飽和容重，抗剪強度參數(shù)取為，飽和狀態(tài)的抗剪強度參數(shù)取為，。計算工況根據(jù)工程實際運行情況，擬定如下計算工況作為控制工況。工況：鉆探試驗、取樣時，即枯水位。工況：正常蓄水位。工況：設計洪水位。工況：校核洪水位。工況：校核洪水位驟降至正常蓄水位。工況、屬基本組合，工況、屬特殊組合。計算成果及分析根據(jù)摩根斯坦法、不平衡推力法、簡布法的基本原理，用穩(wěn)定分析程序計算得到滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)。分析看出，只有剖面在工況時的、以及剖面在工況時的、大于，但小于，其余的穩(wěn)定安全系數(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行的穩(wěn)定性計算，將滑面的抗剪強度參數(shù)作為常數(shù)。這種參數(shù)是在現(xiàn)有的邊坡工程地質研究深度基礎上對滑面抗剪強度的綜合概括。但是，抗剪強度參數(shù)一般都存在時空變異性。因此，進行抗剪強度參數(shù)對滑坡穩(wěn)定的敏感性分析是必要的。根據(jù)巖土力學試驗成果，滑坡抗剪強度參數(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）作為計算剖面，以及鉆探、