蘭紹華

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002）

兩岔河水庫(kù)工程位于貴州省息烽縣息烽河及其支流小鹿窩河匯口的下游，距縣城約10 km。息烽河是息烽縣境內(nèi)最大的一條河流，流域內(nèi)多年平均降雨量1125 mm[1]。兩岔河水庫(kù)壩址以上流域面積285 km2。水庫(kù)建成蓄水后，導(dǎo)致地下水位上升，將影響上游臨水邊坡穩(wěn)定，影響居民房屋安全穩(wěn)定，本文對(duì)不同工況下水庫(kù)臨水邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，對(duì)臨水自然邊坡防護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 工程概況

居民房屋分布于820.0～860.0 m高程之間，臨水自然邊坡地形坡度約15°～30°之間，覆蓋層厚度0.2～2.0 m，由殘坡積與洪沖積粉砂質(zhì)粘土夾碎石組成，碎石粒徑0.2～8.0 mm，含量占60%左右。下伏基巖為奧陶系下統(tǒng)湄潭系（O1m），主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，巖層產(chǎn)狀為300°∠40°。該組巖性特點(diǎn)是風(fēng)化層厚，節(jié)理裂隙發(fā)育，特別是在強(qiáng)風(fēng)化段中明顯，風(fēng)化殘積物多為針狀、薄片狀碎石，透水性好，易折斷，易風(fēng)化，在長(zhǎng)期飽和狀態(tài)下易軟化。自然邊坡屬于巖土混合邊坡，上部覆蓋層屬于土質(zhì)邊坡，下部基巖屬于反向?qū)訝钸吰隆?/p>

2 水庫(kù)臨水邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡與擋土墻級(jí)別確定

邊坡級(jí)別根據(jù)邊坡的對(duì)建筑物的危害程度、水工建筑物的級(jí)別、對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全的影響程度、邊坡規(guī)模等進(jìn)行確定。

邊坡對(duì)水庫(kù)運(yùn)行無(wú)影響，邊坡失穩(wěn)影響范圍內(nèi)現(xiàn)有20多戶居民，約有60～100人左右。邊坡最高處60 m，寬約200.0 m。該邊坡的級(jí)別為4級(jí)。

2.2 選用巖土物理力學(xué)參數(shù)

通過(guò)試驗(yàn)資料整理統(tǒng)計(jì)參照類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，巖(土)物理力學(xué)指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。

表1 巖體物理力學(xué)參數(shù)值表

2.3 計(jì)算公式

圓弧型滑動(dòng)計(jì)算公式：

式中，b為條塊寬度；W1為在壩坡外水位以上的條塊實(shí)重；W2為在壩坡外水位以下的條塊浮重；Z為壩坡外水位高出條塊底面中點(diǎn)的距離；u為壩體或地基中的孔隙壓力；β為條塊的重力線與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角。

2.4 邊坡穩(wěn)定性分析

2.4.1 現(xiàn)狀水位（806.0 m）

①正常運(yùn)行工況

工況一：現(xiàn)狀水位處于806.0 m，地下水位沒(méi)有抬升，巖土混合邊坡處于天然狀態(tài)。

②非常運(yùn)行工況

工況二：現(xiàn)狀水庫(kù)水位處于806.0 m+暴雨，邊坡地下水抬升，巖土混合邊坡處于暫狀飽和狀態(tài)。

根據(jù)《水利水電邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》4級(jí)邊坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 4級(jí)邊坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

圖1 正常運(yùn)行工況一計(jì)算結(jié)果圖

圖2 非常運(yùn)行工況二計(jì)算結(jié)果圖

表3 剖面臨水邊坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性分析表

由表3可知，臨水自然邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4.2 水庫(kù)蓄水正常蓄水位（823.0 m）

當(dāng)水庫(kù)蓄水后，臨水自然邊坡地下水臺(tái)升，運(yùn)行條件發(fā)生改變，且在水位線附近，邊坡覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化基巖長(zhǎng)期受水位浸泡及淘蝕，引發(fā)塌岸，對(duì)邊坡上部居民房屋造成危害?，F(xiàn)對(duì)水庫(kù)水蓄至823.0 m（正常蓄水位）運(yùn)行工況穩(wěn)定分析。

①工況一：正常運(yùn)行工況，蓄水位處于823.00 m時(shí)，地下水位抬升，巖土混合邊坡處于天然狀態(tài)。

②工況二：非常運(yùn)行工況，蓄水位處于823.00 m+暴雨，邊坡地下水抬升，巖土混合邊坡處于暫狀飽和狀態(tài)。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 蓄水位823.00 m正常運(yùn)行工況一計(jì)算結(jié)果圖

圖4 蓄水位823.00 m非常運(yùn)行工況一計(jì)算結(jié)果圖

表4 （蓄水位823.00 m）臨水邊坡的穩(wěn)定性分析表

由表4可知，臨水自然邊坡在正常蓄水位823.00 m高程時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)大于1，但在正常運(yùn)行工況下小于規(guī)范要求的安全系數(shù)，說(shuō)明在正常常蓄水位狀況下，臨水自然邊坡處于穩(wěn)定臨界狀態(tài)，存在著危險(xiǎn)。

2.4.3 水庫(kù)蓄水位升至設(shè)計(jì)洪水位（823.53 m）

現(xiàn)對(duì)水庫(kù)水蓄至823.53 m（設(shè)計(jì)洪水位）水位非常運(yùn)行工況穩(wěn)定分析。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 設(shè)計(jì)洪水位823.53 m非常運(yùn)行工況一計(jì)算結(jié)果圖

表5 1-1’剖面（設(shè)計(jì)洪水位823.53 m）臨水邊坡的穩(wěn)定性分析表

由表5可知，臨水自然邊坡在設(shè)計(jì)洪水位823.00 m高程時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到規(guī)范要求的安全系數(shù)，說(shuō)明在洪水期非正常運(yùn)行工況下，臨水自然邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足規(guī)范要求。

通過(guò)上述分析，當(dāng)水庫(kù)蓄水后，蓄水位處于823.00 m時(shí)，地下水位抬升，正常運(yùn)行工況下小于規(guī)范要求的安全系數(shù)，說(shuō)明在正常蓄水位狀況下，臨水自然邊坡處于穩(wěn)定臨界狀態(tài)，存在著危險(xiǎn)，需進(jìn)行防護(hù)治理。

3 臨水邊坡防護(hù)治理措施

臨水自然邊坡主要是因在正常蓄水位線附近，覆蓋層及基巖強(qiáng)風(fēng)化層受水位浸泡及淘蝕，形成局部塌岸，且基巖由薄層泥質(zhì)粉砂巖及砂巖、泥巖組成，易風(fēng)化，受水浸泡易軟化，力學(xué)參數(shù)會(huì)近一步降低，因此采用擋土墻支護(hù)后，基巖和覆蓋層不受水體直接沖刷與淘蝕，即可避免臨水邊坡失穩(wěn)。

因受力條件簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)不采用其它復(fù)雜支擋結(jié)構(gòu)，選擇易施工，工藝簡(jiǎn)單，施工成本較低的防護(hù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)采用貼坡式M7.5漿砌石擋墻進(jìn)行支護(hù)，建基面選鋪0.10 m的M10砂漿，其上修建M7.5漿砌石防護(hù)墻，防護(hù)墻寬0.3 m，迎水面與背坡面根據(jù)地形修建。824.00 m高程以下為埋入段，采用施工開(kāi)挖的棄地料回填。824.3 m起設(shè)泄水孔，采用埋設(shè)φ1寸鋼管并伸入基巖1.0 m，基巖段鋼管做花管，坡率1%，間距1.5 m，梅花型布置。迎水面墻面采用M10砂漿勾縫，勾縫寬5 cm。

另在860.00 m高程附近修建截水溝對(duì)地表水截流，防止大量雨水形成徑流對(duì)邊坡土體沖刷，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低。截水溝修建于覆蓋層上，溝體采用M7.5漿砌石砌筑，溝體采用矩形斷面，內(nèi)寬 0.6 m，凈高0.5 m，邊墻寬0.5 m，底部厚0.4 m。溝體比降1%～3%，超過(guò)10%坡降的設(shè)跌坎。

4 結(jié)語(yǔ)

兩岔河水庫(kù)建成蓄水后，地下水位上升，影響上游臨水邊坡穩(wěn)定，采用理正軟件對(duì)不同工況下水庫(kù)臨水邊坡穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)在正常蓄水位時(shí)，臨水自然邊坡處于穩(wěn)定臨界狀態(tài)，小于規(guī)范要求的安全系數(shù)，存在滑坡，坍塌等危險(xiǎn)。因邊坡受力條件簡(jiǎn)單，因此采用易施工，工藝簡(jiǎn)單，施工成本較低的貼坡式漿砌石擋墻進(jìn)行支護(hù)，在860.00 m高程附近修建截水溝對(duì)地表水截流。邊坡治理后，現(xiàn)水庫(kù)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，表明采用理正軟件對(duì)兩岔河水庫(kù)不同工況下水庫(kù)臨水邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果準(zhǔn)確，邊坡治理措施工藝簡(jiǎn)單，施工成本低，防護(hù)治理措施顯著。

[1]黃順濤.斷裂構(gòu)造發(fā)育對(duì)貴州兩岔河水庫(kù)巖溶滲漏的影響研究[J].水利水電技術(shù).2017（03）.