（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院重慶市401120）

萬(wàn)勝壩水庫(kù)三級(jí)電站廠房工程進(jìn)場(chǎng)公路邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

朱元春

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院重慶市401120）

萬(wàn)勝壩水庫(kù)三級(jí)電站廠房工程進(jìn)場(chǎng)公路位于傍山斜坡地形之上，斜坡為土質(zhì)邊坡，在進(jìn)場(chǎng)公路使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)公路內(nèi)、外兩側(cè)邊坡有塌滑變形現(xiàn)象，公路內(nèi)側(cè)局部設(shè)置的擋土墻亦變形、破壞。根據(jù)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性分析，提出適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┻M(jìn)行處理。

萬(wàn)勝壩公路塌滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

重慶市石柱縣萬(wàn)勝壩水庫(kù)工程三級(jí)電站廠房位于方斗山北西麓趕家橋煤礦下游，行政隸屬石柱縣沿溪鎮(zhèn)，距石柱縣約80km、距沿溪鎮(zhèn)約20km。電站進(jìn)場(chǎng)公路位于傍山斜坡地形之上，為土基路段，路基內(nèi)、外側(cè)土體邊坡出現(xiàn)塌滑變形跡象，存在較大的安全隱患，危及道路交通安全，須對(duì)公路變形邊坡進(jìn)行治理。

1 地質(zhì)概況

場(chǎng)區(qū)位于方斗山山腳，屬侵蝕—?jiǎng)兾g中低山山間沖溝地貌，斜坡地形。高程415m以上地形坡度45°～60°，基巖直接出露，為陡峭的峻坡；（350～415）m范圍內(nèi)地形坡度10°～35°；斜坡前緣為后溪河河溝，河床高程（350～355）m。近幾年由于萬(wàn)勝壩三級(jí)電站廠房、壓力管道建設(shè)，在（350～380）m堆填了厚度（3～12）m的素填土，并在高程363m、378m左右形成兩級(jí)平臺(tái)，363m平臺(tái)寬約28m，長(zhǎng)約93m，378m平臺(tái)寬約20m，長(zhǎng)約100m。此外，還對(duì)斜坡原有機(jī)耕道進(jìn)行了改建、擴(kuò)建，形成現(xiàn)有呈“之”字型展布的進(jìn)場(chǎng)公路。

場(chǎng)地出（揭）露地層巖性為第四系人工堆積素填土、殘破積層粘土、崩坡積層粘土夾塊碎石和三疊系中統(tǒng)巴東組薄層狀綠灰色泥灰?guī)r，夾鈣質(zhì)頁(yè)巖及白云質(zhì)灰?guī)r。

場(chǎng)地所在區(qū)域的大地構(gòu)造位置在位于方斗山背斜的北西翼，無(wú)斷層發(fā)育，場(chǎng)區(qū)巖層倒轉(zhuǎn)，巖體節(jié)理發(fā)育，呈無(wú)規(guī)則狀分布，揉皺、撓曲等構(gòu)造擠壓顯著，巖體大多呈破碎夾泥狀，巖層產(chǎn)狀N68°E/SE∠40～70°。

2 邊坡基本特征

2.1 地形地貌及分布

場(chǎng)區(qū)位于方斗山山腳，屬侵蝕—?jiǎng)兾g中低山山間沖溝地貌，所在沖溝屬后溪河上游，切割較深，溝底狹窄，走向北北東——南南西。場(chǎng)區(qū)位于斜坡地形之上，高程（350～415）m范圍內(nèi)地形坡度10°～35°，斜坡前緣為后溪河，河床高程（350～355）m，415m高程以上地形坡度45°～60°，基巖直接出露，為陡峭的峻坡。近幾年由于萬(wàn)勝壩三級(jí)電站廠房、壓力管道建設(shè)，在（350～380）m堆填了厚度（3～12）m的素填土，并在高程363m、378m左右形成兩級(jí)平臺(tái)。363m平臺(tái)寬約28m，長(zhǎng)約93m；378m平臺(tái)寬約20m，長(zhǎng)約100m。此外，還對(duì)斜坡原有機(jī)耕道進(jìn)行了改建、擴(kuò)建，形成現(xiàn)有呈“之”字型展布的進(jìn)場(chǎng)公路。見(jiàn)圖1。

圖1 場(chǎng)區(qū)地形地貌及分布

2.2 物質(zhì)組成

邊坡出露地層巖性主要有第四系人工堆積層（Q4S）、殘坡積與崩坡積層（Q4eld+col），殘坡積層（Q4eld），三疊系中統(tǒng)巴東組第一段（T2b1），現(xiàn)分述如下：

第四系人工堆積層（Q4S）：大多為素填土，雜色，主要為泥灰?guī)r、灰?guī)r塊碎石及褐黃色粘土，局部夾少量生活垃圾、建筑垃圾等雜填土。組成物粒徑差異大，粘土約占30%，塊碎石約占70%，粒徑一般為（10～500）mm，最大可達(dá)1000mm以上，均勻性差，有架空現(xiàn)象，松散～稍密。堆積層厚度變化大，受原地面線控制，最厚可達(dá)12m。

第四系殘坡積與崩坡積層（Q4eld+col）：為褐黃色粘土夾塊碎石土，粘土約占55%～65%，多呈硬塑狀，塊碎石約占35%～45%，主要成分為泥灰?guī)r、灰?guī)r塊碎石，一般粒徑（60～200）mm，最大可達(dá)1000mm以上，組成物質(zhì)分布不均，厚度一般（1～4）m。

殘坡積層（Q4eld）：為褐黃色次生紅粘土，偶夾少量角礫，呈硬塑狀，切面光滑，可搓成2mm細(xì)條，干強(qiáng)度高。次生紅粘土一般厚度（2～7）m，紅粘土裂隙不發(fā)育，未在土中發(fā)現(xiàn)地裂、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

三疊系中統(tǒng)巴東組（T2b1）：場(chǎng)區(qū)主要出露為第一段，主要為薄層狀綠灰色泥灰?guī)r，夾鈣質(zhì)頁(yè)巖及白云質(zhì)灰?guī)r。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 參數(shù)選取

次生紅粘土抗剪強(qiáng)度：根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，次生紅粘土天然狀態(tài)下天然快剪凝聚力（33.5～39.7）kPa，內(nèi)摩擦角5.87°～7.96°；飽和快剪凝聚力（25.1～30.3）kPa，內(nèi)摩擦角3.66°～6.09°。計(jì)算取值為天然快剪凝聚力36.6kPa，內(nèi)摩擦角7.17°，飽和快剪凝聚力28.3kPa，內(nèi)摩擦角5.18°。次生紅粘土天然容重取17.3kN/m3,飽和容重取17.7kN/m3。

含塊碎石粘土的抗剪強(qiáng)度：塊碎石土中碎塊石含量35%～40%，碎塊石成分主要為泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，碎塊石含量較多，且直徑較大，相對(duì)于次生紅粘土的抗剪強(qiáng)度的內(nèi)摩擦角增大，粘聚力減小。所以，殘坡積與崩坡積層含塊碎石粘土的抗剪強(qiáng)度，結(jié)合試驗(yàn)值、塊碎石土的成分以及反演成果參考，綜合取值：天然粘聚力24kPa，內(nèi)摩擦角10°；飽和粘聚力20kPa，內(nèi)摩擦角8°。含塊碎石粘土天然容重取18.5kN/m3,飽和容重取19.0kN/m3。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

為了判定場(chǎng)區(qū)斜坡土體的整體穩(wěn)定性，以代表性剖面2-2’（圖2）分別進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。根據(jù)滑動(dòng)特征，以次生紅粘土與基巖面作為滑動(dòng)面，潛在的剪出口取公路內(nèi)側(cè)邊坡開(kāi)挖切腳位置，即395.6m、381.5m、371.8m高程處，建立模型進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，由于人工堆積素填土的壓腳作用，以河床為剪出口的整體穩(wěn)定性問(wèn)題應(yīng)不存在。計(jì)算結(jié)果如下：

剪出口位于395.6m高程時(shí)，在天然工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.25，在暴雨工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為0.96，小于安全系數(shù)1.10；

圖2 剖面2-2′

剪出口位于381.5m高程時(shí)，在天然工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.26，在暴雨工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為0.95，小于安全系數(shù)1.10；

剪出口位于371.8m高程時(shí)，在天然工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35，在暴雨工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.01，小于安全系數(shù)1.10。

計(jì)算結(jié)果表明，場(chǎng)區(qū)斜坡代表剖面2-2’的3個(gè)潛在剪出口均在天然工況下能滿足抗滑穩(wěn)定要求，暴雨工況下不能滿足抗滑穩(wěn)定要求。

3.3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)調(diào)查走訪、地表地質(zhì)測(cè)繪及其鉆孔揭示，現(xiàn)狀公路除路基內(nèi)、外側(cè)邊坡出現(xiàn)局部塌滑變形外，斜坡地表土體后緣未發(fā)現(xiàn)拉裂縫，次生紅粘土中裂隙亦不發(fā)育，可能剪出口附近土體無(wú)鼓脹、隆起等地質(zhì)現(xiàn)象，鉆探揭示基覆界線上未見(jiàn)滑帶土特征。因此，場(chǎng)區(qū)斜坡土體尚未出現(xiàn)整體滑動(dòng)跡象，與計(jì)算結(jié)果不符。

經(jīng)分析，邊坡現(xiàn)狀與計(jì)算結(jié)果不符，主要原因是次生紅粘土天然狀態(tài)下的飽水率為81.5%，接近飽和狀態(tài)；次生紅粘土為隔水層，在暴雨工況下，雨水難以下滲，雨水在斜坡地形上大多呈地表徑流排泄，地表下部次生紅粘土很難達(dá)到試驗(yàn)狀態(tài)下飽水率100%的狀態(tài)，因此暴雨工況下計(jì)算時(shí)取用的飽和抗剪強(qiáng)度只能作為理論數(shù)據(jù)，實(shí)際次生紅粘土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)高于試驗(yàn)值。

邊坡整體失穩(wěn)通常是穩(wěn)定性逐步惡化直至整體破壞的漸進(jìn)過(guò)程。次生紅粘土由于孔隙比大，天然含水率高，土體接近飽和狀態(tài)，具有遇水膨脹、失水干裂的特點(diǎn)，在干濕循環(huán)作用下會(huì)逐漸發(fā)生坍塌，坍塌破壞面的形式為上陡下緩，最終的坍塌剪出可以發(fā)生在邊坡的任何部位。坍塌破壞是一種大變形，坍塌后坡體內(nèi)都會(huì)形成一段新的破裂面，并呈橫展布式分布在坡體內(nèi)，將坍塌體切割成破碎的條帶狀土條，并在坡面上形成滿布的裂隙及錯(cuò)臺(tái)高度不一的臺(tái)階。殘坡積次生紅粘土擾動(dòng)后強(qiáng)度驟降，初次坍塌的規(guī)模一般不大，如不及時(shí)加固會(huì)誘發(fā)多次逐層坍塌，或最終誘發(fā)整體牽引式滑坡。

3.4 工程處理措施

根據(jù)邊坡存在的工程地質(zhì)問(wèn)題及次生紅粘土的特性，建議：①對(duì)場(chǎng)區(qū)斜坡土體作抗滑樁處理，抗滑樁可沿公路軸線布置，樁端應(yīng)穿透覆蓋層土體，置于弱風(fēng)化基巖之上，并崁入一定深度。②對(duì)公路兩側(cè)邊坡進(jìn)行支護(hù)處理。③設(shè)置截、排水溝。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)萬(wàn)勝壩水庫(kù)三級(jí)電站廠房進(jìn)場(chǎng)公路邊坡的分析與穩(wěn)定性計(jì)算，粘性土類邊坡主要取決于粘性土的性質(zhì)。如文中次生紅粘土，其參數(shù)的選取受紅粘土的特性影響，飽和狀態(tài)下的參數(shù)由室內(nèi)試驗(yàn)得出，但紅粘土自身由于滲透系數(shù)極小，屬不透水層，天然狀態(tài)下無(wú)法達(dá)到室內(nèi)試驗(yàn)的理想狀態(tài)。

萬(wàn)勝壩水庫(kù)三級(jí)電站廠房進(jìn)場(chǎng)公路邊坡次生紅粘土具有脹縮性，裂隙性的特點(diǎn)，在干濕循環(huán)作用下會(huì)逐漸發(fā)生坍塌，坍塌后坡體內(nèi)都會(huì)形成一段新的破裂面，并呈橫展布式分布在坡體內(nèi)，將坍塌體切割成破碎的條帶狀土條，并在坡面上形成滿布的裂隙及錯(cuò)臺(tái)高度不一的臺(tái)階。次生紅粘土初次坍塌的規(guī)模可能不大，但如不及時(shí)加固常會(huì)誘發(fā)多次逐層坍塌，或最終誘發(fā)整體牽引式滑坡。

2017-03-12）

朱元春（1984-），男，江蘇鹽城人，學(xué)士，工程師，研究方向：工程地質(zhì)與水文地質(zhì)。