杨家河水库导流洞出口边坡滑坡治理研究

税航

中达建诚工程管理集团有限公司成都第二分公司，四川 成都 610093

[摘要]：通过对滑坡部位的工程地质勘察分析研究，判别滑坡形成的机理，对滑带及相关岩土体物理力学参数进行分析验证确定合理的物理力学参数，以库伦GEO5软件有限元模块为分析平台，拟定合理的治理措施保证边坡稳定。

[关键词]：滑坡治理；GEO5限元；边坡稳定；抗滑桩

1. 概述

杨家河水库位于剑阁县东宝镇西阳村杨家河上。水库的开发任务是以灌溉为主，兼顾场镇和农村生活供水。枢纽由拦河大坝，左岸溢洪道，左岸导流（放水、放空）隧洞等组成。水库设计坝高60.7m，总库容993.9万m³，水库正常蓄水位为588.00m，相应库容891.4万m³，设计灌面4.35万亩。枢纽工程为IV等(小1型)工程。枢纽永久主要建筑物按4级设计，枢纽永久次要建筑物按5级设计。

在施工过程中导流洞出口至明渠末端约94m段左岸坡出现滑坡，其稳定分析及拟定合理的治理方案极为重要。

2. 滑坡工程地质特性及形成机制分析

2.1工程地质特征

导流洞滑体物质主要由孤块碎石土组成。粉质粘土呈棕色，软塑~可塑状，含15~35%的砂岩、泥岩及砾岩碎石等，厚度4~9m。滑带物质组成主要为红褐色、黄色粉质粘土，软塑~可塑，夹少量风化砂岩角砾，含量约5%。滑床主要为砂岩与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成，强风化厚约3~5m，弱风化4~6m。滑床在横向上呈两侧高、中间低缓，具反倾坡内的特点。

2.2滑坡形成过程及机制分析

开挖坡脚是滑坡的主要诱发因素，边坡在自然条件下处于稳定或基本稳定状态。坡体前缘因施工挖除了残坡积体的前缘抗滑段，破坏了坡体原有应力分布状态，造成滑坡坡脚段抗滑力减小，且开挖后较陡峭的边坡未及时防护，滑坡前缘由于降雨的持续作用，导致滑坡前缘发生变形，滑坡坡面产生牵引变形裂缝。

滑坡区雨水充沛，滑坡发展的诱发因素主要是由于地表水与地下水作用。持续降雨形成的地表水在下伏基岩面造成积水，从而软化潜在滑动面，同时也会产生静水压力和动水压力，致使下滑力不断增加，抗滑力不断降低。随着变形的逐步发展，牵引区首先滑动，之后滑体逐步向后向上发展，被牵引区出现分期破坏模式，依次变形滑动，最终贯通为大型滑坡体，形成牵引式滑坡。

3. 治理前边坡稳定分析

3.1断面选择

计算断面的选择是影响边坡稳定分析的关键因素之一，断面的数量应根据滑坡体的具体形态、规模和地质特性确定，各种代表性的断面数量不少于1个。该滑坡体在平行与垂直导流洞出口明渠轴线方向均存在临空面，且滑坡体形态呈不规则形状，故计算选取全部地质剖面（导滑I、导滑Ⅱ、导滑1、导滑2）进行计算。滑坡体形态平面图1。

图1 滑坡体平面图

3.2计算方法

边坡稳定计算采用软件程序计算，计算程序采用《库仑岩土GEO5》软件中的土质边坡稳定分析模块。边坡稳定计算采用规范规定的毕肖普法（圆弧滑面）和摩根斯顿（折线滑面）。计算采用各典型断面进行计算，计算采用程序自动搜索最危险圆弧滑面和地质专业分析建议的滑带折线滑面两种方式进行。

3.3计算参数选取与合理性分析

边坡稳定分析的主要计算参数为滑坡体、滑带及滑床的各种物理力学参数，滑坡体稳定性与各种物理力学参数间敏感性较高，其取值对边坡稳定计算成果的可靠性和合理性有至关重要的影响。滑坡体和滑带通常成分、结构和性状复杂，地质专业建议值的通常是在一个合理范围内，且受勘察、试验过程中外界条件的影响，各种参数往往不能代表最实际的情况，因此在边坡稳定分析过程中最关键的任务是进行岩（土）体反演计算，论证地质参数的合理性并进行合理选择。

该滑坡形成后，其性态处于临界状态，一般情况下处于临界稳定状态，受外界不利条件（如降雨）影响后将失稳缓慢滑动。计算参数反演计算是在地质专业建议值附近通过各种不同数值组合寻找稳定计算成果符合临界稳定状态计算参数，即在天然工况下边坡稳定系数应为1.0或略大于1.0，而在一般降雨情况下边坡稳定系数应为略小于1.0。根据反演计算，该滑体及滑带物理力学指标建议值及选取值见表1。

表1 滑体及滑带土物理力学指标建议值及选取值

3.4计算成果与结论

本次治理对全部地质剖面（导滑I、导滑Ⅱ、导滑1、导滑2）进行计算，在此仅列出导II剖面的计算成果。

表2 导II治理前边坡稳定计算结果

图2 导II治理前正常工况圆弧滑面（安全系数1.08）图3 导II治理前正常工况折线滑面（安全系数1.04）

图4导II治理前暴雨工况圆弧滑面（安全系数0.93）图5 导II治理前暴雨工况折线滑面（安全系数0.84）

根据计算结果，该滑坡体在平行于导流洞出口明渠段方向边坡（导1、导2）稳定性在各工况下均满足要求，在垂直于导流洞出口明渠段方向的边坡（导I、导II）稳定性不满足要求。因此对该滑坡体的工程处理措施以增加对垂直于导流洞出口明渠段方向边坡的稳定性为目的，平行于导流洞出口明渠段方向边坡无需进行治理。

4. 治理方案

4.1治理方案选择

边坡治理和加固的措施主要有以下几种：①减载、边坡开挖和压坡；②排水防渗；③坡面防护；④边坡锚固，包括各种锚杆、抗滑洞塞等；⑤支挡结构，包括各种形式的挡土墙、抗滑桩、土钉等；

减载、边坡开挖和压坡以及排水和防渗等措施对提高边坡自身稳定性非常经济有效，在边坡治理时应优先考虑采用。

该滑坡后缘为较深后的覆盖层，采用开挖方案其后缘上坝公路多被挖除。上坝公路为施工期主要交通道路，并为迎春村唯一的对外交通道路，故不宜采用边坡开挖方案。地表水汇集下渗是导致该滑坡的原因之一，采取截排水措施是治理滑坡的有效手段。该滑坡滑动面明确，滑坡体为土质边坡，抗滑桩是处理此类滑坡的较好措施。本次处理拟定采用排水和抗滑桩组合治理措施，施工中对边坡局部凸起部进行挖除。

4.2治理方案设计

在滑坡体周边布置截排水沟，抗滑桩布置于滑坡体滑动方向下部，滑坡体厚度较薄、推力较小，且嵌岩段地基强度较高地段。抗滑桩布置一排，中心距5.0m，共布置19根抗滑桩。抗滑桩截面尺寸为2.0m×3.0m，间距为5.00m，最大深度为7.00m，抗滑桩采用C30钢筋混凝土。

4.3抗滑桩结构计算

抗滑桩计算采用软件程序计算，计算程序采用《库仑岩土GEO5》软件中的抗滑桩设计模块。暴雨工况时抗滑桩最大横向压应力为719Kpa，小于岩石地基横向容许承载力928Kpa，岩石地基承载力满足要求；桩顶最大位移4.3mm，位移较小，桩身截面满足要求。

5. 治理后边坡稳定性

根据治理后的方案对边坡稳定性应进行验算，以确定采取的滑坡治理和加固措施是否满足边坡稳定要求。计算断面、计算参数与计算方法相同。

计算采用程序自动搜索最危险圆弧滑面进行。综合各断面计算结果，各种工况抗滑稳定安全系数成果见表3。治理后边坡稳定性满足规范要求，目前该边坡治理后已运行近3年，边坡呈稳定状态。

表3 治理后边坡稳定计算结果

6. 结语

滑坡治理的首要任务是分析查明滑坡形成的机制并确定滑体、滑带及滑床的物理力学性质和参数，为合理选择治理方案提供依据。滑坡治理的关键在于治理方案的拟定，应根据滑坡特性选择适宜的治理方式，而反演计算确定合适的物理力学计算参数则是方案拟定的重点环节，计算参数的选择对治理方案的影响较大，是决定治理方案的安全性、经济性关键因素。GEO5软件能建立各种治理措施下的有限元模型，模拟各种工况，软件可自动搜索折线或圆弧滑动面，也可人工选择勘察出的滑动面，同时有多种计算方法。GEO5软件在边坡治理、边坡稳定计算方面功能全面、操作方便，成果可靠，有助于工程人员对边坡治理的研究。

参考文献

[1]刘爱华,林泽雨,张巍. 降雨型滑坡安全预警模型研究进展[J]. 科学技术与工程,2019,19(28):16-29.

[2]靳静,梁小勇,杨广庆. 岩质边坡滑坡治理的现场监测分析[J]. 公路,2019,64(03):16-21.

[3]罗丽娟,赵法锁. 滑坡防治工程措施研究现状与应用综述[J]. 自然灾害学报,2009,18(04):158-164.