1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。【doc】藤子溝水電站山體滑坡及新廠房邊坡穩(wěn)定分析【doc】藤子溝水電站山體滑坡及新廠房邊坡穩(wěn)定分析藤子溝水電站山體滑坡及新廠房邊坡穩(wěn)定分析2004年第2期(第22卷235)丕型魚5【文章編號10020624(2004)02000502藤子溝水電站山體滑坡及新廠房邊坡穩(wěn)定分析孫政,任向宇,馬金波(中水東北勘測設計責任有限公司工程勘察院,吉林長春130062)【摘要】2003年5月24日藤子溝水電站廠房左側山體發(fā)生滑坡.文章簡要論述了滑坡體的地質概況,特征及滑坡產生的原因,并對新老廠房山體邊坡穩(wěn)定進行了分

2、析比較.【關鍵詞】山體滑坡;穩(wěn)定分析;邊坡;藤子溝水電站【中圖分類號】TV698.2'32【文獻標識碼】A2003年5月24日藤子溝水電站廠房左側山體發(fā)生滑坡,滑坡體長128.40m,寬155m,面積約19916.80m2.滑動前已連續(xù)下了3d大雨,滑坡發(fā)生后小雨仍在下,導致26日又發(fā)生了第二次滑坡,在距第一個拉裂面的后緣約60m沿同一底滑面又產生了一處滑體,其面積約60m×200it1.由于滑坡,將原發(fā)電廠房前移至此,因此需對滑坡和新廠房邊坡穩(wěn)定進行分析.1滑坡體地質概況藤子溝水電站廠址區(qū)位于龍河右岸一寬約4060it1,深約4050it1的沖溝內.滑體地處一坡度20.25

3、.的山坡,山坡南北兩側各分布一條較平緩的沖溝,寬約3040it1,地面高程597616m.滑體側向邊緣分別位于2條沖溝間,后緣拉裂面橫切條形山脊延至兩側沖溝.滑體后緣處巖體斷口呈鋸齒型新鮮拉裂面.滑坡區(qū)地層為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J)紫紅色粉砂質泥巖,泥質粉砂巖夾長石石英砂巖,巖體連續(xù)分布,其下為(J")灰白色長石石英砂巖,兩者呈夾層接觸(Ha).巖石風化較重,全強風化巖厚度一般814m,泥巖遇水易軟化,崩解;巖層產狀:N20.35.E,傾角10.20.其上覆蓋層厚度:溝內1.04.0m,山坡1.02.0m.巖體中存在軟弱夾層.滑坡區(qū)內構造不發(fā)育,未見斷層破碎帶通過,基巖節(jié)理不發(fā)育.

4、滑坡區(qū)內地下水呈層狀分布,主要含水層為砂巖,隔水層為泥巖據(jù)勘探資料證實,具有承壓水性質,承壓水頭3.010.23m.2滑體特征滑體后緣滑移距離為11.5013.50m,后緣拉裂處揭露的底滑面埋深一般1015m,高程608610m,底滑面產狀:走向N20.35.E,傾角12.15.底滑面為一夾泥,巖屑型軟弱夾層,其表部為厚約5cm的淺褐色夾泥,其下為厚約510cm的薄餅狀或薄片狀泥質粉砂巖碎塊,碎屑夾泥,并充水飽和.扒開夾層,地下水即溢出,表部滑體兩側側向拉裂面與后緣拉裂面連成體,呈弧形分布于山脊兩側沖溝內.整個滑體拉裂為6條(距后緣拉裂面距離分別為6.8,26,30.3,53,55,68m),

5、與滑體后緣拉裂面近平行或交角較小,寬度一般為0.040.70m(最大達69m)的小拉裂面(其中有4條貫通性較好)分割成45塊小滑體,即滑體已不具整體性,故亦不存在二次整體滑移的可能性.左測山體巖層傾向與地形坡向相同,巖層傾角小于山體坡角,但傾角較緩,地層連續(xù)分布.沖溝內未見有深切地形,其巖層與滑體巖層連續(xù)分布,山體亦未見平行于巖層走向的沖溝分布,山體前緣地形平緩,不具備滑移的空間條件.上述事實表明:廠區(qū)不具備古滑坡存在的地形地質特征,該山體滑坡為新生滑坡.據(jù)實地調查,滑坡區(qū)2.5kmX1.0km范圍內沒有古滑坡存在,據(jù)調查,當?shù)卮迕穸甲C實,該地區(qū)歷史上未發(fā)生過滑坡.3滑坡原因分析廠房左側山坡為

6、順向坡,巖層傾向與坡向相同,傾角(12.15.)小于山坡坡角(20.25o),廠房與尾水渠開挖深度1020m,開挖后,雖山體前緣臨空,但未遇較大降水(地下水位低于608m),故未引起山體滑動,主要是滑坡發(fā)生前幾天,當?shù)剡B續(xù)數(shù)天出現(xiàn)幾場較大的集中連續(xù)降水是導致滑坡發(fā)生的關鍵因素所在.一是連續(xù)降雨使地下水位迅速升高,使飽和后的軟弱巖石抗剪強度迅速降低;二是地下水的動水壓力迅速加大,從而導致山體在地下水動水壓力作用下,沿軟弱夾層(底滑面)向廠房方向(臨空面)滑移形成滑坡.事后調查表明:巖層底滑面(軟弱夾層)已飽水.同樣第一個大的后緣拉裂面發(fā)生后,因為形成了一個新的臨空面,受連續(xù)降水影響,而在其后側又

7、發(fā)生了新的塊體沿同一底滑面滑移.綜上所述,充分證明該滑坡完全是一個新生滑坡,是人力不可抗拒的自然地質災害.【收稿日期】2003-10-28【作者簡介1孫政(1975一),男,遼寧省丹東市人,助工,主要從事地質勘察工作.6東北水利水電2004年第2期(第22卷235期)4滑坡體穩(wěn)定分析組成邊坡的巖石上部為泥巖,泥質粉砂巖夾長石石英砂巖,下部為長石石英砂巖.上下巖石呈軟弱夾層(RJa)接觸,該夾層上部為厚約25crrl的淺褐色泥,其下為厚約51Ocm的片狀泥質粉砂巖和碎屑.該夾層分布廣泛,山體滑坡就是以該軟弱夾層為底滑面滑動的.根據(jù)現(xiàn)場調查,滑體長L=128.4m,寬B=155.0m,滑體平均厚度

8、h=lO.98m,軟弱夾層傾角為12o15o,計算時取a=13.,滑坡體天然重度=26.2kN/mj,水的天然重度yr=10kN/mj,由于滑體兩側邊緣位于沖溝內,所以兩側側向阻滑力不計.底滑面為泥夾巖屑型軟弱夾層,根據(jù)壩址同類型軟弱夾層所做的原位試驗,抗剪指標采用廠=O.25,C一10kN/m2.現(xiàn)場軟弱夾層抗剪強度試驗值見表1.裹1軟弱夾層抗剪強度試驗值裹計算采用極限平衡計算法(單寬):尼=(乙一尸nfl+cL/(尸.)式中滑動面上滑體的法向分力,kN/m;動面上滑體的切向分力,kN/m;一水的浮托力,kN/m;尸張裂面中水的水平推力,kN/m,C'一底滑面的抗剪斷強度,c為kN/

9、m=tarla;情體長度,m.滑體沿巖層真傾角方向滑動,計算時考慮了不同高程地下水位的情況.見圖1.圖1計算示意圖滑體自重:G-y?h?L=36937.6kN/m;法向力:r_C?co=3599.9kN/m;切向力:=c?sina=8309.2kN/m,=?b?,'P-=.'/2o分別計算了hB,=O,2,5,8,10m時的咫值,計算結果見表2.裹2老廠房左側邊坡穩(wěn)定系數(shù)從上述計算結果可以看出,隨著地下水位的抬升,穩(wěn)定系數(shù)明顯下降.當?shù)厮贿_到618m高程時,即b增加到10m,凡值小于1.一般工程邊坡穩(wěn)定系數(shù)宜取1.151.3O.從匕述分析可看出,當降雨時間長,強度大,使地層中

10、幾乎完全充滿水時,邊坡才會處于不穩(wěn)定狀態(tài).5新廠址山體邊坡穩(wěn)定分析(1)地質概況.新廠址位于原廠址下游約160m處,廠址左側為一層狀山體,山體走向N30o4O.E,地面高程625610m左右,沿走向延伸長約300m,山體后緣分布有一寬5O60m的梯狀緩溝,溝內均為水田分布,地形坡度2O.25.,沿山坡分布有寬510m,高36m的條帶狀旱地,由上至下呈階梯狀分布,局部為水田.此外山體東北側為一沖溝,切深515m.組成山體的地層為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J")淺灰色長石石英砂巖和紫紅色粉砂質泥巖,泥質粉砂巖夾石石英砂巖(J)'和J層之間呈軟弱夾層(RJa)接觸.其中J層巖石風化較重

11、,抗風化能力很差,全強風化巖厚度46m.巖石強度較低,巖層產狀:走向N20o35oE,傾向NW,傾角10.16.E.此外山坡處覆蓋層厚度僅0.5m左右,溝內為1.02.0m左右.泥質粉砂巖中亦見有軟弱夾層分布,但延伸不長.山體內未見較大的斷層破碎帶分布,巖石節(jié)理不甚發(fā)育,其地下水呈層狀分布,具承壓水性質,廠址區(qū)地下水承壓水頭為3.01O.23m,砂巖為含水層,隔水層為泥巖,地下水埋深約3.54.5m左右.(2)山體邊坡穩(wěn)定分析.分析采用的底滑面仍為軟弱夾層(RJa).基本性狀同前.由于山體后部有一個鞍部,后緣拉裂面取為該處.分析長度L=68m,塊體平均厚度h=10.60m,塊體巖石重度=26.

12、2kN/m',廠房開挖寬度為27.0m,計算塊體的寬度考慮1.5倍廠房寬度B=40.5m.北側與已發(fā)生的滑體相鄰,所以不考慮北側的側向阻滑力.而南側地形完整,對分析塊體具有側向阻滑力,側向阻滑面面積A,=488.8rn2,阻滑面抗剪強度C,=O.1MPa=100kN/m2.分析:百】能的滑移沿真傾角移動,底滑面的基本參數(shù)同前.計算采用極限平衡計算法(整體):=【N-W-P,inog,+c+Cl?Ais/(P,cos)式中c,一南側側向阻滑面抗剪強度,kN/m2;A,一南側側向阻滑面面積,m2;A一分析塊體底滑面面積,rn2,A=L.B=2754.0m2.塊體自重?h?L?B=76484

13、0.9kN;r_C?co=745238.1kN;TC.s_ma=172051.8kN;=?h口?L?B/2;P-=.II.(下轉第1O頁)10東北水利水電2004年第2期(第22卷235期)設置總長58.50m的4個混凝土重力式裹頭壩段.經過比較,翼墻式連接方案可節(jié)省242,24萬元,且壩殼料施工碾壓條件優(yōu)于插入式連接方案,施工程序較為簡單.另外翼墻與瀝青混凝土心墻連接坡度緩于插入式連接方案,連接可靠性更好,所以最終選定翼墻式連接方案.主壩與廠房壩段之間連接段總長79.10m,包括翼墻,主壩瀝青混凝土心墻擴大段和上,下游壩坡變坡段,樁號為3+115.80m3+194.90m.翼墻為混凝土重力式

14、,與廠房壩段連接側為垂直面,與主壩連接側邊坡為1:0.50和1:0,70.為與翼墻坡度一致,在3+163.80m以右范圍內,壩殼料采用堆石填筑.同時在3+115.80m3+145.80m范圍內,完成壩坡過渡.瀝青混凝土心墻與廠房壩段混凝土連接,同樣采用擴大斷面連接方式.翼墻穩(wěn)定及應力計算,取最大剖面按擋土墻設計標準計算,計算中考慮了墻體自重,壩體土壓力,揚壓力及相應的地震荷載,其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小為正常蓄水位+地震工況,計算值為1.97;前趾基礎垂直正應力最小為正常蓄水位工況,計算值為1,57MPa;后趾基礎垂直正應力最小時為正常蓄水位+地震工況,計算值為0.09MPa,穩(wěn)定及應力均滿足要求

15、.(3)右哥與廠房的連接.右副壩與廠房連接段位于右岸岸邊掩埋階地部位,覆蓋層為厚37m的黃土狀粘土,全,強風化層厚1314m.若連接段采用建基要求較高的裹頭連接方式,約1/3的右副壩壩體建在巖面以下.混凝土用量較大;而采用衡重式翼墻連接型式,可充分利用掩埋階地的有利地形,節(jié)省混凝土量和開挖量,并且降低了連接段粘土心墻與混凝土建筑物結合面的高度,有利于心墻的平順連接.故右副壩與廠房連接段選用翼墻式連接.右蠆與廠房之間連接段長105.0m,包括翼墻,右副壩粘土心墻擴大段和上,下游壩坡變坡段.與粘土心墻連接部位翼墻為衡重式,其減重臺高度為15m,邊坡1:0.50,右副壩壩坡變化段長78m,壩坡漸變?yōu)?/p>

16、上游1:1.70,下游1:1.60的堆石壩殼斷面.粘土心墻擴大段長30m,心墻頂寬由3.0m漸變至4.0m,邊坡由1:0.20漸變?yōu)?:0.45,擴大斷面后的粘土心墻與翼墻相接.翼墻與廠房相接的橫縫處,上游側設有止水銅片及橡膠止水帶兩道止水.(4)右副壩與溢洪道左,右側的連接.溢洪道位于右岸白土山臺地上,將右副壩截斷為兩部分.由于溢洪道兩側邊墩及進口導流墻可以兼作連接段的翼墻,故右副壩與溢洪道兩側的連接型式均選用翼墻式連接.右副壩與溢洪道左側連接段長26.75m,粘土心墻擴大段長12m,心墻頂寬由3.0m漸變?yōu)?.5m,邊坡漸變?yōu)?:0,30.右副壩與溢洪道右側連接段長約66,83m,粘土心墻

17、擴大段長21,83m,心墻頂寬由3.0m漸變擴大為7.5m,邊坡漸變擴大為1:0.30.以上各連接段范圍內,粘土心墻基礎建在巖石上的部位,為防止發(fā)生接觸沖刷,在心墻基礎澆筑0,30m厚混凝土板.各混凝土連接墩及翼墻均建基于弱風化花崗閃長巖中,上部,并進行了固結灌漿處理,孔深6.0m,孔距,排距均為3,0m.其基礎范圍內出露的斷層,采取開挖后回填混凝土塞方式處理.基礎防滲處理采用帷幕灌漿,并與相鄰的建筑物基礎防滲帷幕連成整體.各連接段翼墻及連接墩混凝土標號為C20F200.3結語在尼爾基工程各壩體及混凝土結構連接十中.進行了較細致的分析工作,特別是防滲體連接形式,分別進行了棱臺體式的重力混凝土連

18、接墩,翼墻式混凝土墻和插入式混凝土連接壩段等3種形式的設計比較.七七(上接第6頁)5-YN計算hs=O,2,5,8,10m時的凡值,計算結果見表3.表3新廠房邊坡穩(wěn)定系數(shù)從表3可以看出,隨著地下水位的拾升.凡值明顯下降,但巖體全部充水時,凡值仍大于1.由于此邊坡為永久邊坡,建議仍應對邊坡做好截滲排水措施.6結論(1)原廠址左側山體滑坡的產生經分析計算表明:該邊坡原始是穩(wěn)定的,主要是受降雨影響,地下水位拾升較快,致使底滑面以上巖體產生較大的動水壓力,從而導致山體后緣巖體被拉裂而產生滑坡.(2)據(jù)調查,滑坡地段現(xiàn)已分割成45個獨立的塊體.且前緣堆積體可起到阻滑作用,因此,目前其整體是穩(wěn)定的.但如果在滑體上進行工程建設等人為作用時,或受較大降水等水文地質作用影響,滑坡體局部地段