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(新疆水利水電勘測設計研究院， 烏魯木齊 830000)

新疆伊犁某電站HP12滑坡群滑帶土特征分析

王兆云，彭亮

(新疆水利水電勘測設計研究院， 烏魯木齊 830000)

滑坡經歷了破壞、滑動、堆積和固結等過程，其滑帶土特征復雜，僅憑試驗不能準確確定其抗剪強度指標。滑帶土抗剪強度指標應以試驗成果為基礎，結合滑帶土的物理性狀、宏觀地質判斷、工況條件、反算分析和工程經驗類比進行綜合取值。

滑坡；滑帶土；抗剪強度；泥巖

1 概 述

某電站采用低壩引水式開發(fā)，攔河引水樞紐最大壩高23.2m，輸水渠道全長約20km，電站裝機容量190MW，保證出力14.11MW，設計多年平均發(fā)電量7.08億kW·h，等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。

根據勘察，工程引水線路及廠區(qū)共發(fā)育大中小型滑坡22個，其中HP12滑坡群位于渠道9+490～11+253段，體積約3500萬m3左右，滑坡規(guī)模較大，引水渠線無法避讓，對引水渠線的穩(wěn)定有重要的影響。

2009年對該電站滑坡作了專題勘察分析研究，其中在HP12滑坡群布置鉆孔14個、豎井3個，豎井直徑2.0m，采用0.8mm鋼圈連續(xù)襯護，單井深度20～30m，在豎井內每3m左右取原狀樣一組進行室內試驗，并對豎井揭露的剪裂面取樣進行了室內抗剪試驗，合計在豎井內取樣完成巖土試驗27組、剪裂面物理性及抗剪試驗8組、泥巖反復剪試驗8組。

2 滑坡群的現狀特征

HP12號滑坡群為1812年地震形成的下第三系泥巖滑坡，由相對獨立的4個滑坡組成?；氯簴|西寬1.7km左右，南北軸線長0.8～1.1km，滑體厚度一般為20～60m，體積約3500萬m3，主滑方向160°～204°?；麦w坡面起伏，整體坡度12°～15°，后緣均形成高陡的黃土滑壁，高度40～60m，坡度40°左右，局部可見高階地砂卵礫石出露于陡壁，階地地面泉水出露，滑坡體地下水位埋深較淺，一般為1～3m，滑坡后緣常見封閉洼地，有泉水出露，形成沼澤，滑舌前部堆積于Ⅳ級階地后緣，整個滑坡體植被生長茂盛?；麦w臺階、鼓張裂縫和鼓丘等微地貌受沖蝕影響已基本消失，微地貌不明顯?；麦w上部、滑舌及坡腳均建有牧民民房，據調查民房修建已有幾十年，修建以來未發(fā)生過墻體裂縫等滑坡滑動破壞現象，從滑坡體的地貌特征判斷，滑坡自地震形成以來無活動跡象。

3 滑坡物質組成與底滑面形態(tài)

滑坡體主要為黃土、砂卵礫石以及紅色泥巖。其中ZK62孔揭露兩層物質，上部為黃土，底部與基巖接觸面處可見薄層砂卵礫石；ZK61孔揭露物質分層較復雜，坡體表部為泥巖，中部為黃土與砂卵礫石護層，且分別可見兩層，底部滑床為泥巖夾砂礫巖，該孔揭露泥巖超覆在黃土與砂礫石層之上，表明滑坡至少發(fā)生過兩個期次，最新一期為泥巖滑坡堆積在老滑坡堆積體上；ZK63孔表層為黃土，中部見厚層滑動泥巖，底部為薄層砂卵礫石層；ZK64孔表層約16m為黃土，中部見厚層泥巖，下部為灰黃色粉質黏土，底部與基巖接觸面處為薄層砂卵礫石，表明滑坡前緣存在超覆現象，紅色泥巖超覆于河床相砂卵礫石層和漫灘相粉質黏土之上。見圖1。

圖1 HP12滑坡2-2′地質剖面示意圖

滑坡滑床巖性主要為第三系紅色泥巖，底滑面形態(tài)呈“匙形”，自后緣至前緣可明顯分為兩段：中后部為順層發(fā)育的滑面段，較平直，傾角14°左右；前緣從階地物質中剪出，高程約1628m，略低于Ⅳ級階地面，滑面呈反翹狀。

4 滑帶土物理力學性質

4.1 滑帶土特征

從勘探揭露的滑帶特征看，滑坡中前部滑帶特征明顯，滑坡后部滑帶特征不明顯，即泥巖滑坡區(qū)滑帶明顯，黃土及砂卵礫石區(qū)滑帶不明顯。根據鉆孔和豎井揭露，滑帶的厚度大多介于0.8～2.5m 之間，平均值1.4m(見表1)?；瑤翞榧t色黏土，成分較純，基本不含礫；滑帶擠壓、錯動現象明顯，含水量較滑體和滑床的其他部位高；滑面一般揉皺呈波狀起伏鏡面，具油脂光澤；滑坡中部主滑段上的滑面稍平直，而中前部抗滑段滑帶土內擠壓、揉皺嚴重，常有幾組滑面?；瑤撂烊缓事愿哂谒芟蓿话愠视菜堋伤軤?，少量呈堅硬狀，表明滑帶土在滑坡發(fā)生后產生了一定的固結，見圖2。

表1 鉆孔和豎井揭露滑帶特征

圖2 鉆孔滑帶土狀況

4.2 滑帶土物理性質

根據試驗結果，滑帶土顆粒組成以粉粒為主，粉粒0.075～0.005mm含量47.5%～58%，粘粒小于0.005mm含量26%～39%，膠粒小于0.002mm含量15%～26%，砂、礫大于0.075mm含量一般為7%～17%。

天然含水率平均值w=20.7%，天然密度平均值ρ=2.04g/cm3，干密度平均值ρd=1.69g/cm3，飽和度平均值Sr=91.3%。

分析試驗結果，滑帶土天然含水率明顯比滑體泥巖高，液限較高，具有較強親水性?；瑤劣休^高的密度，表明滑帶土經歷后期較長時間的固結壓密作用，呈超固結狀態(tài)，其天然含水率時的原狀土抗剪強度應大于室內重塑土的飽和固結快剪強度。

4.3 滑帶土力學性質

根據試驗結果，滑帶剪裂面飽和狀態(tài)快剪黏聚力為25.0～61.9kPa ，平均值為45kPa，小值平均值為32.3kPa，內摩擦角為16.2°～22.8°，平均值為19.0°，小值平均值為16.5°。滑帶土膨自由膨脹率為54%～68%，膨脹力為2～44.1kPa，屬弱—中等膨脹土，見表2。

表2 滑帶土物理力學性試驗成果

5 滑帶土剪切強度參數的確定

5.1 土的物理力學試驗成果

《水力發(fā)電工程地質勘察規(guī)范》(GB 50287—2006)附錄D規(guī)定：“土的抗剪強度宜采用試驗峰值的小值平均值作為標準值”，“弱膨脹土、含鈣鐵結核的膨脹土或堅硬黏土，可以峰值強度的小值平均值作為標準值”。

按照上述規(guī)程規(guī)范，室內試驗得到的滑帶土飽和快剪強度參數小值平均值為：黏聚力c=31.9kPa，內摩擦角φ=16.5°。

5.2 土的綜合性狀

滑帶土為黏土，其力學強度指標與其物理性質有密切的關系，尤其是天然含水率、界限含水率和天然孔隙比。

從豎井和鉆孔揭露的滑帶土性狀來看，滑帶土結構致密，呈堅硬—硬塑狀態(tài)，表明滑坡年代久遠，近期沒有活動。

從室內試驗數據看，天然含水率w=20.7%，略高于塑限, 土體呈堅硬—硬塑狀態(tài)；孔隙比e=0.6，結構致密,飽和度Sr=91.3%，液限WL=63%，說明黏土富含黏土礦物，具有較強的親水性，土中水以強結合水為主。土體的室內力學試驗表明：土體的力學強度指標較高，尤其表現出較高的黏聚力，普遍大于40kPa。

5.3 滑坡所處的穩(wěn)定狀態(tài)

勘察期間，未發(fā)現滑坡整體變形跡象，表明滑坡處于滑后穩(wěn)定狀態(tài)。滑帶土在滑動后因擠壓、摩擦而具有較高的固結度，滑帶土處于堅硬—硬塑狀態(tài)，結構致密，說明土體具有一定強度，其抗剪應力介于峰值強度和殘余強度之間。此次勘察取8組原狀樣作反復剪，得到的平均值為：黏聚力c=26.7kPa，內摩擦角φ=17.4°。

5.4 反算成果

由于HP12滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，當前實際的穩(wěn)定系數為未知值，假設1812年地震滑坡形成時處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數K=1.0，并在黏聚力c值合理范圍內對其給定一系列的假設值，在此基礎上計算與給定c值相對應的內摩擦角，結果見表3。根據前面分析，滑帶土實際強度應不小于反演得到的強度值。

表3 HP12滑坡群c、φ值反演結果(8度地震,K=1.0)

5.5 工程類比

我國多個省廣泛分布的膨脹土或膨脹巖，對于正在滑動的或近期滑動的滑坡，黏聚力c值一般取5～20kPa，內摩擦角φ取3°～18°。

6 滑帶土參數建議值確定

綜合以上分析，此次勘察揭露的滑帶土性狀較好，室內試驗數據c、φ值較高，且試樣取自滑坡中前部，根據勘探，滑坡中后部滑帶不明顯，即滑坡中后部滑帶強度應高于中前部滑帶強度?？紤]到不確定因素的存在，使滑帶土的含水率增加，c值適當降低，因此，建議滑帶土c=25kPa，φ=14°，見表4。

表4 滑帶土參數建議值

7 結 語

a.根據勘探，滑坡體主要為黃土、砂卵礫石以及紅色泥巖，滑坡滑床巖性主要為第三系紅色泥巖，底滑面形態(tài)呈“匙形”。

b.滑帶的厚度大多介于0.8～2.5m之間，滑帶土為紅色黏土，滑帶擠壓、錯動現象明顯，滑面一般揉皺呈波狀起伏鏡面，具油脂光澤，滑帶土天然含水率略高于塑限，一般呈硬塑—可塑狀，少量呈堅硬狀，表明滑帶土在滑坡發(fā)生后產生了一定的固結。

c.滑帶剪裂面飽和狀態(tài)快剪黏聚力為25.0～61.9kPa，內摩擦角為16.2°～22.8°，滑帶土膨自由膨脹率為54%～68%，膨脹力為2～44.1kPa，屬弱—中等膨脹土。

d.室內試驗得到的滑帶土飽和快剪強度參數小值平均值為：黏聚力c=31.9kPa，內摩擦角φ=16.5°，反復剪得到的平均值為：黏聚力c=26.7kPa，內摩擦角φ=17.4°。

e.取c=30kPa時，由HP12各滑坡計算剖面的反算成果表可知，當穩(wěn)定系數K=1.0時，相應的φ值為13.1°～16.2°。

f.滑帶土具有較高的密度，表明滑帶土經歷后期較長時間的固結壓密作用，呈超固結狀態(tài)。

g.綜合以上分析，滑帶土性狀較好，考慮到不確定因素的存在，建議滑帶土取c=25kPa，φ=14°。

[1]GB 50287—2006水力發(fā)電工程地質勘察規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[2]DL/T 5355—2006水電水利工程土工試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]DL/T 5337—2006水利水電工程邊坡工程地質勘察技術規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[4]徐邦棟.滑坡的分析與防治[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[5]王恭先，徐峻齡，劉光代，李傳珠.滑坡學與滑坡防治技術[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

AnalysisofHP12LandslideGroupSlidingSoilFeaturesinaXinjiangIliPowerPlant

WANG Zhao-yun, PENG Liang

(XinjiangHydroandPowerDesignInstitute,Urumqi830000,China)

The landslide includes processes of damage, sliding, stacking, consolidation, etc. Its sliding soil has complex features. Its shear-resistant strength indexes can not be accurately determined according to experience. The shear-resistant strength indexes of sliding soil should be based on test result. The values can be comprehensively obtained by combining with sliding soil physical character, micro-geological judgments, working conditions, inverse calculation analysis and engineering experience analogy.

landslide; sliding soil; shear-resistant strength; mudstone

TU411

A

1673-8241(2014)04-0061-04