湖北长江某水库滑坡地质灾害治理及监测

水库滑坡地质灾害治理及监测分析1滑坡概述1.1行政区划与交通位置XX县位于XX省西部，长江XX两岸，地跨东经110°18′～111°0′，北纬30°38′～31°11′，东邻XX，南连XX，西接XX，背靠XX，国土面积2427km2。县内交通比较便利，沿江两岸集镇较多，黄金水道沟通川汉宁沪，水路交通极为方便，公路交通以宜秭公路、移民复建的XX公路、XX公路、沿江公路为干线，乡镇及村级公路为支脉，基本形成了村村通公路的交通网络。XX滑坡位于XX县XX镇XX村，距XX河入江口2.5km。大地坐标：经度110°45′33.4″，纬度30°58′59.9″。滑坡中部有XX镇—XX县的二级公路通过，交通较便利。图1XX滑坡全貌XX滑坡（图1）展布于XX右岸，前缘直抵XX河，滑坡剪出口位于高程125m-135m，滑坡后缘以基岩为界，高程265m，左侧以山脊下部基岩为界，右侧以山梁为界，前缘宽500m，后缘宽300m，均宽400m，纵长约550m，滑坡面积22×104m2。滑坡坡面坡度10～15度，滑体前缘临江段坡度20度，中部平缓，坡度10～12度，滑坡平均坡度约15度。1.2气象与水文气象XX县地处亚热带季风气候区，气候温和湿润、雨量充沛、四季分明，多年平均气温17～19℃，多年平均降雨量1493.2㎜。降雨具时段和频度相对集中的特点，雨季多暴雨，一日最大降雨量达358㎜。年降雨量由南向北、从低到高，逐渐增多，一般年降雨量950～1590㎜。降雨日数与降雨量分布基本一致，大部分地区为120～159天，个别高山地区达200天以上。降雨主要集中在4～10月,月平均降雨量150～457.6㎜,多暴雨，最大日降雨量358.0㎜；日降雨量达50～100㎜的暴雨4～10月均有发生，100㎜以上的暴雨主要集中在6、7月，年平均频次3～4次。1.2.2水文XX县境内河流水系发育，地表水资源比较丰富。长江自西向东横境内，境内流长64km2；流量丰沛，多年平均流量14300m3／S，水位变幅巨大，达40m左右。县境溪流网布，135条常流溪汇入茅坪河、九畹溪、龙马溪、XX河、童庄河、XX河、青干河及泄滩河等8条支流，呈交错排列，构成树枝状水文网。总流长247.8km，流域面积1952.5km2，占全县总面积的80.4%。1.3地形地貌XX县位于鄂西褶皱山地，地势西南高东北低，平均海拔千米以上，山峰耸立，河谷深切，相对高差一般在500～1300m之间。区内地貌主要类型有：侏罗系砂页岩组成的侵蚀构造类型，古、中生界灰岩组成的侵蚀构造类型，侵蚀堆积类型。XX县地形坡度变化较大，河谷区、低山丘陵区和中高山剥蚀台面地形坡度较缓，一般在15°左右，面积846.0km2。15～25°多分布于中低山区，主要分布在XX盆地，面积960.0km2。大于25°多分布在长江峡谷区、中高山向中低山过渡地带，陡缓变化较大，多形成陡崖，面积621.0km2。XX县境内地势高差较大，沟谷纵横分布，是地质灾害多发区。滑坡区发育两山脊之间，为一凹形地貌，滑体内发育一冲沟，为滑坡区地表水排水通道。区内西高东低，西部坡角较大，35-50°，东部稍缓，坡角0-25°。1.4水文地质条件区内含水层（组）主要为第四系松散岩类孔隙水和碎屑岩类基岩裂隙水。松散岩类孔隙水主要分布于第四系土层中。从本次钻探资料看，地下水埋深较浅。主要受大气降水补给，地下水富集条件较好，为较富水区。碎屑岩类基岩裂隙水分布在裂隙发育的巴东组基岩中，富水性差，渗透性好。地下水主要受大气降水和上部潜水补给，向下运移在坡角处渗出流入XX河，为相对隔水层。图2XX滑坡平面图滑坡平面形态呈短舌状。深层滑体前缘厚20～30m，中部厚47m，后缘厚10～40m，滑体平均厚度45m，滑体体积990×104m3。浅层滑体前缘厚10～20m，中部厚35m，后缘厚10～40m，滑体平均厚度30m，滑体体积660×104m3。《XX库区三期地质灾害防治监测预警工程滑坡预报模型和预报判据建立（II标段）地质模型XX县水文站滑坡》中提供的滑坡参数如下表：表1XX滑坡物理力学参数建议值表项项目位置渗透系数cm/s含水量ω(%)压缩(弹性)模量(Mpa)泊松比孔隙比eC(Kpa)Φ(°)r(KN/m33)天然饱和天然饱和天然饱和滑体0.006~00.1019.0~222.412.2-188.50.54~0..6616.4~177.813.5-155.415.8~266.912.11~119.816.4~199.621.1~233.5滑带2.2×10--6~4.0×10--712.1~199.52.7-13.40.45~0..6725.4~288.117.1~200.317.8~199.314.1~177.420.1~222.522.5~144.1滑床10-4~100-62.69~100.4×1040.17~0..281150~12250600~700029.5~355.126.1-300.323.2~255.326.4~288.42滑坡变形特征及稳定性初判2.1滑坡变形特征自2006年11月以来开始实施专业监测，坚持常规每月监测一次，汛期根据需要不定期监测的原则，截止到2009年6月，已经监测多期。对监测数据进行了整理，并与长江水位、降雨量进行了相关性分析。图3XX滑坡累计位移---降雨量---水库水位---时间相关性分析图图4XX滑坡GPS监测点累积位移-时间曲线图监测资料表明：4个地表位移监测点位移具有同步性，且自2006年11月至2009年6月，滑坡地表位移表现出阶跃型变形，分别在07年5月~9月、08年5月~9月、09年5月~9月。其中，07年5月~9月4个地表位移监测点位移约60~100mm，08年5月~9月4个地表位移监测点位移约50mm，09年5月~9月4个地表位移监测点位移约180mm。位移方向700～800，总体指向XX河。2008年XX滑坡ZG323～ZG326四个GPS监测点累积水平位移量为35.8～58.5mm间，平均位移速率为3～4.9mm/月，较2007年5.7～8.5mm/月的平均速率大幅减小。变形位移方向66～85o，总体指向XX河。2009年上半年ZG323点水平位移量145.0mm、月均位移24.2mm；ZG324点水平位移量162.3mm、月均位移27.0mm；ZG325点水平位移量148.3mm，月均位移24.7mm；ZG326点水平位移量193.2mm,月均位移32.2mm位移方向73°-78°，总体指向XX河。2009年5月在三峡水库水位下降和强降雨共同作用下产生整体快速变形，6月变形较大，后随三峡水库水位下降到目标水位后，滑坡变形呈逐月减小趋势，自2009年8月24日后，滑坡变形趋稳，滑体上4个GPS监测点无变形，地下测斜孔内无明位移，目前滑坡暂处于稳定状态。结合图4总体可以看到，除ZG326点位于滑坡右侧的快速变形区旁变形较大外，其余3个测点位移速率大致相等，显示变形具同步特征。监测数据均显示XX滑坡为整体位移。2.2稳定性初判三峡水库水位下降和降雨是造成滑坡变形的诱发因素，每年5月到9月期间，处于水库水位下降和汛期叠加的时间段，一方面水位下降降低滑坡稳定性，另一方面由于路基涵洞损毁，降雨时行洪不畅，造成地表水入渗地下，在两种主要因素的耦合作用下可能产生加速变形。综合以上特征，将XX滑坡命名为等速变形阶段中后期、库水下降滞后型土质岩床类滑坡。3滑坡稳定性分析3.1计算剖面本次稳定性分析选取XX滑坡主滑剖面作为计算剖面，滑动面选择覆盖层和基岩面的最软弱层面。根据本次物探资料，依据该滑坡的滑体结构特征和滑坡表面形态确定滑坡的地质剖面图。图5XX滑坡地质剖面图计算模型XX滑坡计算模型如下图所示：图6XX滑坡计算模型计算参数选取综合对滑坡试验数据的统计、类比与反算分析，计算采用的参数值见表2。表2XX滑坡计算参数表部位容重（KN/mm3）粘聚力c(KPPa)摩擦角(。)弹模E（MPa）泊松比μ渗透系数（m//d）（。）滑体21.823.025.1210.210.518417滑带21.515.115.018.60.320.345612滑床25.8165040.12.4×10440.250.0864---计算工况和荷载组合XX滑坡为浮托减重+动水压力的复合型类型滑坡。此类滑坡的特点为：库水位上升过程中，滑坡阻滑段逐渐被淹没，滑坡抗滑力不断减小，稳定性系数Fs随库水上升而减小，上升速率越慢，对稳定越不利；而库水位下降，在初始阶段，随着水位下降，滑体内地下水相对库水位逐渐形成较高的水头差，从而形成较大的动水压力。滑坡稳定性系数Fs随库水下降而减小，下降速率越快，对稳定越不利；随后这水位的继续下降，滑坡抗滑力不断增大，稳定性系数Fs随库水下降而稍有增大。比较分析XX滑坡的最不利库水位变动工况取库水位下降工况，水位变动速率为3m/d。计算结果分析通过考虑饱和-非饱和渗流场与应力场耦合的刚体极限平衡的方法，计算上述两种工况下的XX滑坡稳定性变化情况。库水位以1m/d的速率经历30天由145m水位上升到175m水位,在175m水位稳定200天，再以3m/d的速率经历10天由175m水位降落到145m水位，在145m水位稳定105天；XX滑坡计算结果见下表：表3库水变动时XX滑坡安全系数表时间（d）05101520253035库水位（m）145145150155160165170175安全系数1.3411.3411.3241.2971.2651.2481.2321.216时间（d）5595135175235240241.67243.34库水位（m）175175175175175175170165安全系数1.1991.1511.1071.0911.0851.0851.0781.081时间（d）245.01246.68248.35250.02275300325355库水位（m）160155150145145145145145安全系数1.091.0981.1061.1121.1761.2331.2891.341库水位变动时XX滑坡稳定性系数变化曲线如下图所示：图5库水变动时XX滑坡稳定性系数变化曲线由表3和图5可知，XX滑坡在库水位以1m/d的速度上升工况下，稳定性系数随库水位的上升不断减小：库水位上升到175m初始时刻，滑坡稳定性系数为1.216；当库水位稳定在175m水位200天后，滑坡稳定性系数达到最小值为1.085。XX滑坡在库水位下降的工况下，稳定性系数从1.085先减小，在库水位从175m下降5m左右即170m时达到最小，此时的稳定性系数为1.078，随着库水位继续下降安全系数慢慢增大，当库水位下降到145m时，安全系数增大到1.112。当库水位在145m稳定105天时，XX滑坡的稳定性增大到了1.341。由以上XX滑坡在库水位上升和下降阶段不同的变化规律，可以确定，XX滑坡最危险的库水变动工况为，库水以3m/d的速度下降至170米，此时滑坡的稳定性系数为1.078，滑坡仍处于稳定状态。由于滑坡此时仍处在稳定状态，根据XX滑坡滑体的渗透性，取不同降雨强度叠加库水以3m/d下降来计算。表4不同降雨强度下滑坡稳定系数变化表降雨强度时间/d12345q=358mmm/d0.969------------q=200mmm/d1.0210.976---------q=150mmm/d1.0561.0140.981------q=120mmm/d1.0621.0371.0090.971---计算结果反映，随着降雨持时和降雨强度的不断增加，滑坡的稳定性系数不断减小。当降雨强度为200mm/d历时达到2天时滑坡稳定性系数降至0.976；当降雨强度为150mm/d历时达到3天时滑坡稳定性系数降至0.981;当降雨强度为120mm/d历时达到4天时滑坡稳定性系数降至0.971。4滑坡稳定性综合评价通