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        大藤峽水利樞紐左岸棄渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析

        2021-10-29 04:09:46刊,龐博,賈
        廣西水利水電 2021年5期
        關(guān)鍵詞:渣體排水渠大藤峽

        劉 刊,龐 博,賈 文

        (中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,長(zhǎng)春 130021)

        1 工程概況

        大藤峽水利樞紐左岸棄渣場(chǎng)位于船閘和黔江副壩外側(cè),在黔江左岸京塘村~平安村范圍內(nèi),長(zhǎng)約1700 m,寬730~830 m,面積約120×104m2。棄渣場(chǎng)側(cè)黔江副壩壩頂高程為65 m,渣體沿黔江副壩外側(cè)堆放,設(shè)計(jì)堆放高程64 m和75 m?,F(xiàn)棄渣堆放處于無(wú)序狀態(tài),未能做到石、土等分區(qū)堆放。經(jīng)調(diào)查渣場(chǎng)現(xiàn)棄渣厚度一般10~40 m,堆渣量約為1800×104m3,是大藤峽樞紐區(qū)主要集中棄渣場(chǎng)。

        2 工程地質(zhì)條件

        2.1 地形地貌

        左岸棄渣場(chǎng)位于黔江副壩外側(cè),原始地貌為黔江左岸一級(jí)階地和低山殘丘。一級(jí)階地位于棄渣場(chǎng)中間部位,地形平坦,地面高程一般39~43 m;低山殘丘位于棄渣場(chǎng)上下游兩側(cè),地形波狀起伏,地面高程65~75 m。棄渣場(chǎng)下游側(cè)和外側(cè)之間原始地貌為一長(zhǎng)方形水塘,寬約100 m,長(zhǎng)約500 m,走向約為EW,高程40~42 m;水塘兩側(cè)為低山殘丘。棄渣場(chǎng)整體地貌見(jiàn)圖1。

        圖1 棄渣場(chǎng)整體地貌

        現(xiàn)堆渣體高程60.0~74.0 m,在邊坡附近高出原始地面10~30 m,堆渣體坡度10°~35°。渣場(chǎng)內(nèi)部見(jiàn)多條施工道路,局部地形平整,局部因堆渣后未整平,地形起伏不平。渣場(chǎng)下游側(cè)坡腳見(jiàn)雨水匯集。坡腳處為施工道路,寬5~7 m,道路外側(cè)為大藤峽左岸排水渠。

        2.2 地層巖性

        棄渣場(chǎng)出露的地層巖性主要為近期人工堆積物(Qs)和第四系覆蓋層(Q3pal),之下覆蓋的基巖為泥盆系的灰?guī)r、白云巖和粉砂巖等。

        2.2.1 人工堆積物(Qs)

        成分混雜,堆棄無(wú)序,不均勻,粒徑、厚度和密度變化大,孔隙大且滲透性不均勻,局部可能存在架空。主要成分如下:

        (1)黏土①:紅黃相間,稍濕,可塑~硬塑。一部分在堆渣體邊坡零星出露,寬30~200 m,一部分位于堆渣體底部排水渠附近,為開(kāi)挖排水渠棄料。

        (2)混合土卵石②:雜色,稍濕,松散。卵石含量60%~50%,礫石含量20%~10%,其余主要為黏土;卵礫石成分為砂巖,弱風(fēng)化狀態(tài),磨圓較好。在堆渣體下游側(cè)和左側(cè)邊坡大量出露。

        (3)卵石混合土②-1:雜色,稍濕,松散。卵石含量約30%,礫石含量20%~10%,其余主要為黏土;卵礫石成分為砂巖,弱風(fēng)化狀態(tài),磨圓較好。在堆渣體上游側(cè)邊坡大量出露。

        (4)碎、塊石混合土③:灰黑色,稍濕,松散。碎石、塊石含量30%~10%,礫石含量約10%,其余主要為黏土;碎石、塊石成分為主要為灰?guī)r,弱風(fēng)化狀態(tài),棱角狀。主要在堆渣體左側(cè)邊坡出露。

        (5)塊石④:灰黑色,松散。塊石粒徑一般500~1000 mm,成分為灰?guī)r,棱角狀。主要為二期圍堰臨時(shí)暫存石料,分布于棄渣場(chǎng)內(nèi)和堆渣體下游側(cè)邊坡之上。

        2.2.2 第四系覆蓋層(Q3pal)

        (1)黏土⑤:紅黃相間,稍濕,可塑~硬塑,厚10~30 m。主要分布于堆渣體坡腳附近。

        (2)含礫黏土⑥:灰黃色,稍濕,可塑。礫石含量20%~30%,成分為砂巖,弱風(fēng)化狀態(tài),磨圓較好;其余主要為黏土。主要分布于堆渣體上下游殘丘表部。

        (3)淤泥質(zhì)黏土⑦:灰黑色,濕,軟塑~可塑,厚1~3 m。主要分布于堆渣體左側(cè)泥石流區(qū)域下部。

        2.2.3 基巖

        泥盆系郁江階(D1y):主要為灰?guī)r、白云巖夾少量泥巖,表層強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化狀態(tài),出露高程約30 m,巖面起伏。分布于渣場(chǎng)大部分區(qū)域。

        泥盆系那高嶺組(D1n13):主要為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖,出露高程46~56 m,主要分布在渣場(chǎng)上游側(cè)部分區(qū)域。

        2.3 地質(zhì)構(gòu)造

        通過(guò)地質(zhì)調(diào)繪,左岸棄渣場(chǎng)為回填堆渣而成,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)明顯基巖出露,未發(fā)現(xiàn)斷層、夾層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)前期勘察資料巖層產(chǎn)狀為走向N10°E,傾向SE,傾角20°。

        2.4 水文地質(zhì)

        (1)地表水。堆渣體邊坡地表水主要為流經(jīng)的沖溝和降雨徑流,主要接受降雨補(bǔ)給,順坡流入排水渠。其中棄渣場(chǎng)內(nèi)部下游側(cè)有2 處匯水,1#匯水面積約6000 m2,距坡頂約100 m,由此見(jiàn)有小股徑流經(jīng)渣場(chǎng)表部和坡面流向下游側(cè),在下游側(cè)坡腳處形成3#匯水,面積約4000 m2;此徑流在1#滑坡邊緣通過(guò),流量約1 L/s。2#匯水面積約7000 m2,緊靠泥石流頂部,匯水不斷沿泥石流上部面流,在泥石流和上游側(cè)堆渣見(jiàn)沖溝處匯成徑流,最終向下匯入大藤峽左岸排水渠;此處水量充沛,流量約6 L/s。

        (2)地下水。地下水主要類型為第四系孔隙潛水,賦存于回填堆渣裂隙中。主要靠降雨補(bǔ)給,蒸發(fā)排泄或往排水渠徑流排泄。因棄渣堆放處于無(wú)序,不同巖性滲透系數(shù)差別較大,無(wú)統(tǒng)一地下水位。

        2.5 物理力學(xué)性質(zhì)

        探坑中取回填土樣3 組進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn),試驗(yàn)成果見(jiàn)表1和表2[1]。。

        表1 回填土物理性能試驗(yàn)成果表

        表2 回填土力學(xué)性能試驗(yàn)成果表

        2.6 參數(shù)建議值

        根據(jù)試驗(yàn)成果,結(jié)合大藤峽工程經(jīng)驗(yàn),提供大藤峽棄渣場(chǎng)邊坡治理地質(zhì)參數(shù)建議值(見(jiàn)表3)[1]。

        表3 地質(zhì)參數(shù)建議值

        3 邊坡穩(wěn)定性分析

        GeoStudio系統(tǒng)軟件是一套專業(yè)、高效而且功能強(qiáng)大的適用于巖土工程和巖土環(huán)境模擬計(jì)算的仿真軟件,可供巖土、水利、地質(zhì)工程等專業(yè)從事工程設(shè)計(jì)和數(shù)值計(jì)算。SLOPE/W 模塊是計(jì)算巖土邊坡安全系數(shù)的主流軟件。它能同時(shí)用8種方法分析計(jì)算簡(jiǎn)單或復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題,用于對(duì)簡(jiǎn)單或者復(fù)雜滑移面的形狀改變、孔隙水壓力狀況、土體性質(zhì)、不同加載方式等巖土工作問(wèn)題進(jìn)行分析。SLOPE/W 模塊使用極限平衡原理對(duì)不同土體類型、復(fù)雜地層和滑移面形狀的邊坡的孔隙水壓力分布情況進(jìn)行建模分析。此外,SLOPE/W 模塊還可使用有限元應(yīng)力分析法來(lái)對(duì)大部分邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行有效計(jì)算和分析[2]。

        挑選2 個(gè)典型剖面(剖面5-5、剖面24-24),采用GeoStudio 軟件SLOPE/W 模塊和摩根斯坦-普萊斯公式進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算(見(jiàn)圖2和圖3)。安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果F5=1.401、F24=1.825,均大于Ⅰ級(jí)邊坡、正常使用條件安全系數(shù)F=1.30,滿足規(guī)范要求,邊坡整體穩(wěn)定[3]。

        圖2 5-5剖面邊坡穩(wěn)定計(jì)算圖

        圖3 24-24剖面邊坡穩(wěn)定計(jì)算圖

        現(xiàn)堆渣體邊坡坡度較陡,一般為15°~35°,邊坡大體上是穩(wěn)定的,局部出現(xiàn)的滑坡一般為淺層滑動(dòng)。塌滑原因主要為回填土碾壓不實(shí)、坡度較陡、坡面常年有水徑流、滲透破壞等所導(dǎo)致。建議做好排水,采用坡率法放坡等措施,可防止邊坡塌滑。

        4 結(jié)語(yǔ)

        (1)邊坡安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果F5=1.401、F24=1.825,均大于Ⅰ級(jí)邊坡、正常使用條件安全系數(shù)F=1.30,滿足規(guī)范要求。邊坡大體上是穩(wěn)定的,局部出現(xiàn)的滑坡一般為淺層滑動(dòng)。

        (2)本文所研究的棄渣場(chǎng)邊坡穩(wěn)定問(wèn)題是基于目前的開(kāi)挖回填現(xiàn)狀而計(jì)算的,而且在計(jì)算過(guò)程中也會(huì)對(duì)一些部分進(jìn)行簡(jiǎn)化,所以計(jì)算的結(jié)果只能作為參考,在工程中應(yīng)該加強(qiáng)地質(zhì)巡視,結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況分析。

        (3)對(duì)于邊坡穩(wěn)定分析中的水位降落工況,較為復(fù)雜,使用目前的假定條件是不夠的,還需要加入哪些限制條件,如何更全面地分析此種工況需要更深入地研究。

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