陳金華

（長沙市黃材水庫灌區(qū)管理局 長沙市 410600）

黃材水庫溢洪道滑坡穩(wěn)定分析

陳金華

（長沙市黃材水庫灌區(qū)管理局 長沙市 410600）

黃材水庫經(jīng)過2002年大壩除險加固處理后，滑坡體穩(wěn)定，說明溢洪道滑坡體得到全面治理。文章就黃材水庫溢洪道滑坡處理情況從滑坡穩(wěn)定性、滑坡穩(wěn)定敏感性、滑坡穩(wěn)定可靠度、滑坡涌浪四個方面進(jìn)行分析論述，旨在深入闡述溢洪道產(chǎn)生滑坡的原因，分析溢洪道滑坡的不穩(wěn)定性，從而加固處理。

溢洪道 滑坡體 穩(wěn)定分析

滑坡的形成有自然因素和人為因素兩個方面。自然因素就防汛而言有形態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、降水、地下水等；人為因素有人造陡坡、爆破、堆土等因素。黃材水庫溢洪道山體滑坡是由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)而引起的，全面分析不同地質(zhì)條件下溢洪道滑坡問題將有助于水庫溢洪道建設(shè)和水庫的防汛處險工作。

黃材水庫是一座以灌溉為主，兼發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖于一體的大（II）型水利綜合樞紐工程。水庫樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、輸水洞、電站、引水壩等建筑物組成。

黃材水庫于1958年9月破土動工，1965年樞紐工程基本建成，1968年完成主體工程，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。由于當(dāng)時設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低，溢洪道泄洪能力不足，1987～1990年的除險加固中，將溢洪道左岸擴建一孔。但在施工過程中未做任何勘探工作，對邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境缺乏認(rèn)識，以第一次修建時的地質(zhì)資料作參考進(jìn)行施工，以致在擴建過程中先后5次滑坡，前后歷時4年完成了溢洪道左岸泄洪閘擴建及泄槽加固。全面分析溢洪道產(chǎn)生滑坡原因，闡述其除險加固后的滑坡穩(wěn)定情況，對溢洪道建設(shè)將產(chǎn)生積極和深遠(yuǎn)的影響。

1 滑坡穩(wěn)定性分析

在除險加固前，在枯水位151.00 mm、正常蓄水位166.00 mm、設(shè)計洪水位168.14 m、校核洪水位169.41 m、校核洪水位驟降至正常蓄水位這5種工況下采用摩根斯坦法、不平衡推力法、簡布法3種不同的方法進(jìn)行了溢洪道穩(wěn)定安全系數(shù)計算，經(jīng)計算5種工況下均不穩(wěn)定。于是在進(jìn)行除險加固時將水位降至最低枯水位151.00 mm，盡量減少水位變化在施工過程中對滑坡體產(chǎn)生的影響。2002年除險加固后運行至今，經(jīng)復(fù)核，滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)均小于1，滑坡體穩(wěn)定。

2 滑坡穩(wěn)定敏感性分析的必要性

在除險加固前，經(jīng)過檢測，試驗成果如下：滑坡抗剪強度參數(shù)f為0.42～0.52，c為（0.01～0.02）MPa,水下折減系數(shù)為0.88。從敏感性分析結(jié)果看，滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)Fs基本上是隨凝聚力C和摩擦系數(shù)f的增大而線性地增大。實地鉆探取樣后，最小穩(wěn)定安全系數(shù)為0.87，最大為1.28，而大部分的穩(wěn)定安全系數(shù)在（0.95～1.20）之間，說明鉆探、試驗取樣時滑坡是臨界穩(wěn)定。除險加固后運行至今，經(jīng)復(fù)核，滑坡穩(wěn)定敏感性分析滿足要求，這說明滑坡穩(wěn)定敏感性分析對治理滑坡工程有一定影響。

3 滑坡穩(wěn)定可靠度分析不容忽視

邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs為某一滑面所能提供的抗滑力（R）與該面上實際下滑力（S）之比。從可靠度角度看，R和S都是隨機變量，故在一般情況下，抗力還是有可能小于滑動力S的。這種破壞概率可以寫成：Pf=P[R-S＜0]=P[R/S＜1]=P[ln（R/S）＜0]，由破壞概率Pf計算邊坡的穩(wěn)定概率，即邊坡的可靠度（Ps），則Ps=1-Pf。在滑坡穩(wěn)定可靠度分析中，把滑面的凝聚力C、摩擦角φ、滑體容重r、坡外靜水位Hw、坡內(nèi)地下水位H作為隨機變量。滑面抗剪強度參數(shù)的樣本較少，不足以統(tǒng)計分析確定其分布類型。參照相關(guān)文獻(xiàn)資料，C、φ值常服從截尾正態(tài)分布，r、Hw、H也服從正態(tài)分布。破壞概率的計算方法有三種;即蒙特卡羅法、羅森帕盧思法、可靠度指標(biāo)法。蒙特卡羅法是通過抽樣的方法來求破壞概率，羅森帕盧思法是從樣本中進(jìn)行假設(shè)檢驗?？煽慷戎笜?biāo)法是利用邊坡穩(wěn)定狀態(tài)方程通過“中心點”法和“驗算點”法兩種方法計算滑坡的破壞概率Pf=73.34%～93.64%，可見黃材水庫溢洪道滑坡是不穩(wěn)定的，必須采取整治措施。除險加固削坡減載后經(jīng)復(fù)核穩(wěn)定性已達(dá)到穩(wěn)定要求。

4 滑坡涌浪分析

通過對滑坡速度在只選計算工況為正常蓄水位和校核洪水位兩種工況。顯示出最大滑速呈非線性發(fā)展的特點。當(dāng)滑坡高速進(jìn)入水庫時，將產(chǎn)生涌浪，涌浪以滑坡處為源點，向上下游推進(jìn)，并不斷變形，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定流的過程。對于全部涌浪過程，溢洪道前涌浪高度約為（1.75～4.68）m，滑坡涌浪會翻過溢洪道弧形閘門，在弧形閘門后形成真空和負(fù)壓，從而造成本來穩(wěn)定但富裕度不大的弧形閘門失事，直接影響副壩的安全。

黃材水庫在除險加固后，徹底消除了滑坡體由于涌浪引起的不穩(wěn)定因素，從而大大減少了溢洪道滑坡體對閘門及副壩的影響。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算和復(fù)核中不能忽視滑坡涌浪因素。

5 結(jié)論

由于黃材水庫溢洪道滑坡在基巖中存在有節(jié)理、斷層等不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，引起了岸體非彈性、非線性變形，為了較好地了解滑體的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，對黃材水庫溢洪道滑坡進(jìn)行平面非線性有限元計算分析?？梢钥闯觯S著水庫水位升高，滑體的穩(wěn)定條件變差，產(chǎn)生的應(yīng)力和位移都增大，滑坡坡頂及以上都出了拉應(yīng)力，滑體上部從殘坡積物中拉裂，滑體會產(chǎn)生變形破壞和滑動，并且頂部會向上繼續(xù)拉裂，滑坡向上發(fā)展，從而使這種牽引式滑坡繼續(xù)向上產(chǎn)生更大范圍的變形破壞和滑動。因此，必須采取整治措施防止滑動變形和滑動。

2002年黃材水庫除險加固工程中溢洪道滑坡體經(jīng)上部減載排水、下部擋墻方案處理后運行14年來，經(jīng)日常觀察，抽樣、檢測，計算復(fù)核成果，滑坡體穩(wěn)定。

因此，黃材水庫溢洪道滑坡穩(wěn)定分析，是從滑坡穩(wěn)定性分析、滑坡穩(wěn)定敏感性分析、滑坡穩(wěn)定可靠度分析、滑坡涌浪分析4個方面闡明滑坡的成因及治理的結(jié)果，說明黃材水庫溢洪道滑坡體經(jīng)處險后，已經(jīng)保持穩(wěn)定，并達(dá)到了預(yù)期效果。

2017-01-17）

陳金華（1967-），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事水利水電工程技術(shù)與管理工作，手機：13975841178。