【doc】藤子沟水电站山体滑坡及新厂房边坡稳定分析

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。【doc】藤子沟水电站山体滑坡及新厂房边坡稳定分析【doc】藤子沟水电站山体滑坡及新厂房边坡稳定分析藤子沟水电站山体滑坡及新厂房边坡稳定分析2004年第2期(第22卷235)丕型鱼5【文章编号10020624(2004)02000502藤子沟水电站山体滑坡及新厂房边坡稳定分析孙政,任向宇,马金波(中水东北勘测设计责任有限公司工程勘察院,吉林长春130062)【摘要】2003年5月24日藤子沟水电站厂房左侧山体发生滑坡.文章简要论述了滑坡体的地质概况,特征及滑坡产生的原因,并对新老厂房山体边坡稳定进行了分

2、析比较.【关键词】山体滑坡;稳定分析;边坡;藤子沟水电站【中图分类号】TV698.2'32【文献标识码】A2003年5月24日藤子沟水电站厂房左侧山体发生滑坡,滑坡体长128.40m,宽155m,面积约19916.80m2.滑动前已连续下了3d大雨,滑坡发生后小雨仍在下,导致26日又发生了第二次滑坡,在距第一个拉裂面的后缘约60m沿同一底滑面又产生了一处滑体,其面积约60m×200it1.由于滑坡,将原发电厂房前移至此,因此需对滑坡和新厂房边坡稳定进行分析.1滑坡体地质概况藤子沟水电站厂址区位于龙河右岸一宽约4060it1,深约4050it1的冲沟内.滑体地处一坡度20.25

3、.的山坡,山坡南北两侧各分布一条较平缓的冲沟,宽约3040it1,地面高程597616m.滑体侧向边缘分别位于2条冲沟间,后缘拉裂面横切条形山脊延至两侧冲沟.滑体后缘处岩体断口呈锯齿型新鲜拉裂面.滑坡区地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J)紫红色粉砂质泥岩,泥质粉砂岩夹长石石英砂岩,岩体连续分布,其下为(J")灰白色长石石英砂岩,两者呈夹层接触(Ha).岩石风化较重,全强风化岩厚度一般814m,泥岩遇水易软化,崩解;岩层产状:N20.35.E,倾角10.20.其上覆盖层厚度:沟内1.04.0m,山坡1.02.0m.岩体中存在软弱夹层.滑坡区内构造不发育,未见断层破碎带通过,基岩节理不发育.

4、滑坡区内地下水呈层状分布,主要含水层为砂岩,隔水层为泥岩据勘探资料证实,具有承压水性质,承压水头3.010.23m.2滑体特征滑体后缘滑移距离为11.5013.50m,后缘拉裂处揭露的底滑面埋深一般1015m,高程608610m,底滑面产状:走向N20.35.E,倾角12.15.底滑面为一夹泥,岩屑型软弱夹层,其表部为厚约5cm的浅褐色夹泥,其下为厚约510cm的薄饼状或薄片状泥质粉砂岩碎块,碎屑夹泥,并充水饱和.扒开夹层,地下水即溢出,表部滑体两侧侧向拉裂面与后缘拉裂面连成体,呈弧形分布于山脊两侧冲沟内.整个滑体拉裂为6条(距后缘拉裂面距离分别为6.8,26,30.3,53,55,68m),

5、与滑体后缘拉裂面近平行或交角较小,宽度一般为0.040.70m(最大达69m)的小拉裂面(其中有4条贯通性较好)分割成45块小滑体,即滑体已不具整体性,故亦不存在二次整体滑移的可能性.左测山体岩层倾向与地形坡向相同,岩层倾角小于山体坡角,但倾角较缓,地层连续分布.冲沟内未见有深切地形,其岩层与滑体岩层连续分布,山体亦未见平行于岩层走向的冲沟分布,山体前缘地形平缓,不具备滑移的空间条件.上述事实表明:厂区不具备古滑坡存在的地形地质特征,该山体滑坡为新生滑坡.据实地调查,滑坡区2.5kmX1.0km范围内没有古滑坡存在,据调查,当地村民都证实,该地区历史上未发生过滑坡.3滑坡原因分析厂房左侧山坡为

6、顺向坡,岩层倾向与坡向相同,倾角(12.15.)小于山坡坡角(20.25o),厂房与尾水渠开挖深度1020m,开挖后,虽山体前缘临空,但未遇较大降水(地下水位低于608m),故未引起山体滑动,主要是滑坡发生前几天,当地连续数天出现几场较大的集中连续降水是导致滑坡发生的关键因素所在.一是连续降雨使地下水位迅速升高,使饱和后的软弱岩石抗剪强度迅速降低;二是地下水的动水压力迅速加大,从而导致山体在地下水动水压力作用下,沿软弱夹层(底滑面)向厂房方向(临空面)滑移形成滑坡.事后调查表明:岩层底滑面(软弱夹层)已饱水.同样第一个大的后缘拉裂面发生后,因为形成了一个新的临空面,受连续降水影响,而在其后侧又

7、发生了新的块体沿同一底滑面滑移.综上所述,充分证明该滑坡完全是一个新生滑坡,是人力不可抗拒的自然地质灾害.【收稿日期】2003-10-28【作者简介1孙政(1975一),男,辽宁省丹东市人,助工,主要从事地质勘察工作.6东北水利水电2004年第2期(第22卷235期)4滑坡体稳定分析组成边坡的岩石上部为泥岩,泥质粉砂岩夹长石石英砂岩,下部为长石石英砂岩.上下岩石呈软弱夹层(RJa)接触,该夹层上部为厚约25crrl的浅褐色泥,其下为厚约51Ocm的片状泥质粉砂岩和碎屑.该夹层分布广泛,山体滑坡就是以该软弱夹层为底滑面滑动的.根据现场调查,滑体长L=128.4m,宽B=155.0m,滑体平均厚度

8、h=lO.98m,软弱夹层倾角为12o15o,计算时取a=13.,滑坡体天然重度=26.2kN/mj,水的天然重度yr=10kN/mj,由于滑体两侧边缘位于冲沟内,所以两侧侧向阻滑力不计.底滑面为泥夹岩屑型软弱夹层,根据坝址同类型软弱夹层所做的原位试验,抗剪指标采用厂=O.25,C一10kN/m2.现场软弱夹层抗剪强度试验值见表1.裹1软弱夹层抗剪强度试验值裹计算采用极限平衡计算法(单宽):尼=(乙一尸nfl+cL/(尸.)式中滑动面上滑体的法向分力,kN/m;动面上滑体的切向分力,kN/m;一水的浮托力,kN/m;尸张裂面中水的水平推力,kN/m,C'一底滑面的抗剪断强度,c为kN/

9、m=tarla;情体长度,m.滑体沿岩层真倾角方向滑动,计算时考虑了不同高程地下水位的情况.见图1.图1计算示意图滑体自重:G-y?h?L=36937.6kN/m;法向力:r_C?co=3599.9kN/m;切向力:=c?sina=8309.2kN/m,=?b?,'P-=.'/2o分别计算了hB,=O,2,5,8,10m时的咫值,计算结果见表2.裹2老厂房左侧边坡稳定系数从上述计算结果可以看出,随着地下水位的抬升,稳定系数明显下降.当地水位达到618m高程时,即b增加到10m,凡值小于1.一般工程边坡稳定系数宜取1.151.3O.从匕述分析可看出,当降雨时间长,强度大,使地层中

10、几乎完全充满水时,边坡才会处于不稳定状态.5新厂址山体边坡稳定分析(1)地质概况.新厂址位于原厂址下游约160m处,厂址左侧为一层状山体,山体走向N30o4O.E,地面高程625610m左右,沿走向延伸长约300m,山体后缘分布有一宽5O60m的梯状缓沟,沟内均为水田分布,地形坡度2O.25.,沿山坡分布有宽510m,高36m的条带状旱地,由上至下呈阶梯状分布,局部为水田.此外山体东北侧为一冲沟,切深515m.组成山体的地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J")浅灰色长石石英砂岩和紫红色粉砂质泥岩,泥质粉砂岩夹石石英砂岩(J)'和J层之间呈软弱夹层(RJa)接触.其中J层岩石风化较重

11、,抗风化能力很差,全强风化岩厚度46m.岩石强度较低,岩层产状:走向N20o35oE,倾向NW,倾角10.16.E.此外山坡处覆盖层厚度仅0.5m左右,沟内为1.02.0m左右.泥质粉砂岩中亦见有软弱夹层分布,但延伸不长.山体内未见较大的断层破碎带分布,岩石节理不甚发育,其地下水呈层状分布,具承压水性质,厂址区地下水承压水头为3.01O.23m,砂岩为含水层,隔水层为泥岩,地下水埋深约3.54.5m左右.(2)山体边坡稳定分析.分析采用的底滑面仍为软弱夹层(RJa).基本性状同前.由于山体后部有一个鞍部,后缘拉裂面取为该处.分析长度L=68m,块体平均厚度h=10.60m,块体岩石重度=26.

12、2kN/m',厂房开挖宽度为27.0m,计算块体的宽度考虑1.5倍厂房宽度B=40.5m.北侧与已发生的滑体相邻,所以不考虑北侧的侧向阻滑力.而南侧地形完整,对分析块体具有侧向阻滑力,侧向阻滑面面积A,=488.8rn2,阻滑面抗剪强度C,=O.1MPa=100kN/m2.分析:百】能的滑移沿真倾角移动,底滑面的基本参数同前.计算采用极限平衡计算法(整体):=【N-W-P,inog,+c+Cl?Ais/(P,cos)式中c,一南侧侧向阻滑面抗剪强度,kN/m2;A,一南侧侧向阻滑面面积,m2;A一分析块体底滑面面积,rn2,A=L.B=2754.0m2.块体自重?h?L?B=76484

13、0.9kN;r_C?co=745238.1kN;TC.s_ma=172051.8kN;=?h口?L?B/2;P-=.II.(下转第1O页)10东北水利水电2004年第2期(第22卷235期)设置总长58.50m的4个混凝土重力式裹头坝段.经过比较,翼墙式连接方案可节省242,24万元,且坝壳料施工碾压条件优于插入式连接方案,施工程序较为简单.另外翼墙与沥青混凝土心墙连接坡度缓于插入式连接方案,连接可靠性更好,所以最终选定翼墙式连接方案.主坝与厂房坝段之间连接段总长79.10m,包括翼墙,主坝沥青混凝土心墙扩大段和上,下游坝坡变坡段,桩号为3+115.80m3+194.90m.翼墙为混凝土重力式

14、,与厂房坝段连接侧为垂直面,与主坝连接侧边坡为1:0.50和1:0,70.为与翼墙坡度一致,在3+163.80m以右范围内,坝壳料采用堆石填筑.同时在3+115.80m3+145.80m范围内,完成坝坡过渡.沥青混凝土心墙与厂房坝段混凝土连接,同样采用扩大断面连接方式.翼墙稳定及应力计算,取最大剖面按挡土墙设计标准计算,计算中考虑了墙体自重,坝体土压力,扬压力及相应的地震荷载,其抗滑稳定安全系数最小为正常蓄水位+地震工况,计算值为1.97;前趾基础垂直正应力最小为正常蓄水位工况,计算值为1,57MPa;后趾基础垂直正应力最小时为正常蓄水位+地震工况,计算值为0.09MPa,稳定及应力均满足要求

15、.(3)右哥与厂房的连接.右副坝与厂房连接段位于右岸岸边掩埋阶地部位,覆盖层为厚37m的黄土状粘土,全,强风化层厚1314m.若连接段采用建基要求较高的裹头连接方式,约1/3的右副坝坝体建在岩面以下.混凝土用量较大;而采用衡重式翼墙连接型式,可充分利用掩埋阶地的有利地形,节省混凝土量和开挖量,并且降低了连接段粘土心墙与混凝土建筑物结合面的高度,有利于心墙的平顺连接.故右副坝与厂房连接段选用翼墙式连接.右虿与厂房之间连接段长105.0m,包括翼墙,右副坝粘土心墙扩大段和上,下游坝坡变坡段.与粘土心墙连接部位翼墙为衡重式,其减重台高度为15m,边坡1:0.50,右副坝坝坡变化段长78m,坝坡渐变为

16、上游1:1.70,下游1:1.60的堆石坝壳断面.粘土心墙扩大段长30m,心墙顶宽由3.0m渐变至4.0m,边坡由1:0.20渐变为1:0.45,扩大断面后的粘土心墙与翼墙相接.翼墙与厂房相接的横缝处,上游侧设有止水铜片及橡胶止水带两道止水.(4)右副坝与溢洪道左,右侧的连接.溢洪道位于右岸白土山台地上,将右副坝截断为两部分.由于溢洪道两侧边墩及进口导流墙可以兼作连接段的翼墙,故右副坝与溢洪道两侧的连接型式均选用翼墙式连接.右副坝与溢洪道左侧连接段长26.75m,粘土心墙扩大段长12m,心墙顶宽由3.0m渐变为5.5m,边坡渐变为1:0,30.右副坝与溢洪道右侧连接段长约66,83m,粘土心墙

17、扩大段长21,83m,心墙顶宽由3.0m渐变扩大为7.5m,边坡渐变扩大为1:0.30.以上各连接段范围内,粘土心墙基础建在岩石上的部位,为防止发生接触冲刷,在心墙基础浇筑0,30m厚混凝土板.各混凝土连接墩及翼墙均建基于弱风化花岗闪长岩中,上部,并进行了固结灌浆处理,孔深6.0m,孔距,排距均为3,0m.其基础范围内出露的断层,采取开挖后回填混凝土塞方式处理.基础防渗处理采用帷幕灌浆,并与相邻的建筑物基础防渗帷幕连成整体.各连接段翼墙及连接墩混凝土标号为C20F200.3结语在尼尔基工程各坝体及混凝土结构连接十中.进行了较细致的分析工作,特别是防渗体连接形式,分别进行了棱台体式的重力混凝土连

18、接墩,翼墙式混凝土墙和插入式混凝土连接坝段等3种形式的设计比较.七七(上接第6页)5-YN计算hs=O,2,5,8,10m时的凡值,计算结果见表3.表3新厂房边坡稳定系数从表3可以看出,随着地下水位的拾升.凡值明显下降,但岩体全部充水时,凡值仍大于1.由于此边坡为永久边坡,建议仍应对边坡做好截渗排水措施.6结论(1)原厂址左侧山体滑坡的产生经分析计算表明:该边坡原始是稳定的,主要是受降雨影响,地下水位拾升较快,致使底滑面以上岩体产生较大的动水压力,从而导致山体后缘岩体被拉裂而产生滑坡.(2)据调查,滑坡地段现已分割成45个独立的块体.且前缘堆积体可起到阻滑作用,因此,目前其整体是稳定的.但如果在滑体上进行工程建设等人为作用时,或受较大降水等水文地质作用影响,滑坡体局部地段