清平水库瓦窑堡滑坡稳定性

PAGEPAGE4清平水库瓦窑堡滑坡稳定性分析摘要：瓦窑堡滑坡是位于坝址上游左岸的一大型古滑坡，水库蓄水后的滑坡稳定性评价是水库区重大工程地质问题。笔者根据大量的勘察试验资料，分析了滑坡的成因和形成机制，用反演进行滑坡稳定分析评价。关键词：滑坡抗剪强度稳定性1、引言瓦窑堡滑坡是位于清平水库坝址上游1.4km左岸的大型滑坡，水库蓄水后该滑坡的稳定性是近坝库岸的主要工程地质问题。分析滑坡的工程地质条件，针对滑坡形成机制，采用反演进行稳定性评价，是对古滑坡稳定性评价较适用的方法。2、滑坡基本特征和工程地质条件瓦窑堡滑坡位于枇杷岩坝址上游约1.4km的左岸坡，地面高程884～1155m。据地表地质测绘，滑坡体长约450m，宽290～450m，厚30～65m，体积约364×104m3。滑坡体平面上呈“板斧”形，两侧以冲沟为界，下游侧缘冲沟切割至滑坡床基岩，沟深3～10m，沿滑面无地下水点出露（详见图1）。滑坡后缘地形坡度30～45°，并见张开5～15cm的拉裂缝；中部地形平缓，坡度12～30°，呈阶梯形；前缘剪切口明显，与河床砂卵石（Q42al）接触。滑坡体总体地形坡向N60～70°W。滑坡区出露的地层主要有：二叠系上统长兴组（P2c）,中厚层灰岩，下部常夹炭质页岩；龙潭组（P2l）,上部为炭质页岩夹煤层，下部为厚3.4～6.5m的粘土岩；二叠系上统矛口组（P1m），为中厚层灰岩夹泥质灰岩；地表分布第四系坡积层（Q4dl）。滑坡地段在构造上位于照壁山倒转向斜核部附近，有近南北向断裂之瓦窑堡断裂（F5）从滑坡后缘一带通过。瓦窑堡断裂，走向北东，倾向北西，倾角54°左右，延伸约24km，上、下盘均为灰岩，滑坡一带下盘为龙潭组之炭质页岩。断层破碎带一般10～40cm，由断层角砾、挤压破碎透镜体等组成。勘探资料表明，组成滑坡体的物质主要有：上部为第四系坡积层之块碎石夹粘土，厚2～10m，在瓦ZK2内侧地段，块碎石夹粘土层之下有一粘土层，厚0～18m，横向展布约180m，纵向展布约130m；坡积层之下为由灰岩组成的假基岩，厚15～42m。假基岩在滑坡体后缘段产状为N24°E/NW∠25°；中段为N21～55°E/NW∠46～54°；前缘为N9～10°E/SE∠9～10°，并见有明显的反倾特征。滑坡床为矛口组灰岩，产状为N21～53°E/NW∠46～54°，钻孔岩心中，在近滑床附近局部可见擦痕和镜面。滑动带土厚1.7～2.2m，组成滑动带的物质中，上部为粘土夹碎石，粘土为棕黄色，呈可塑状，粘粒含量40～50%；下部以块碎石夹粘土为主，块碎石呈棱角状～次棱角状，个别碎石已见磨圆，有明显擦痕。根据滑坡体组成物质、结构及钻孔资料显示，滑坡体物质透水性好，滑坡体内地下水贫乏，稳定地下水位高程825～831m，位于滑坡床以下基岩中。3、滑坡的成因及形成机制分析瓦窑堡滑坡处于照壁山倒转向斜核部附近，岩体中裂隙发育，主要裂隙有：（1）N56°E/SE∠14°;（2）N24°W/NE∠55°；（3）N32～46°E/SE∠72～78°。坡前为绵远河经过，由于河流侧向掏蚀冲刷，有利于边坡临空面的形成。滑坡的形成正是与其所处的地形、地貌、地层岩性及地质构造密切相关。滑坡体后岸坡为瓦窑堡断层切割，断层走向平行于岸坡，并倾向坡外，倾角44～55°。岩层在裂隙切割下，特别是N56°E/SE∠14°这一组缓倾角裂隙与其它裂隙和岩层面之间易形成不利组合，并在受到断层影响，边坡岩体在长期自重应力作用下，沿瓦窑堡断层破碎带附近产生一系列拉裂面，从而产生蠕变卸荷作用，同时也为地表水沿拉裂面下渗提供了有利条件，地下水沿岩石层面或穿过裂隙空隙向绵远河排泄，这样长期在地下水作用下，使裂隙间的娇合力进一步降低，从而降低边坡岩体的抗剪强度，加速了边坡岩体的变形。而在1934年8月连续7天特大暴雨的情况下，地表水沿断层破碎带及拉张裂隙快速渗入，并来不及排泄于河床，在孔隙水压力和动水压力的共同推动下，边坡岩体向临空面滑移，从而形成了较大规模的滑动，并一度曾堵断绵远河。纵上述，瓦窑堡滑坡是在上述特定的地质条件下，由于诸方面的综合作用下，在由蠕变——拉裂——岩体压碎变形——破裂面扩张贯通——滑移的机制下形成的。4、稳定性验算及评价4．1计算边界条件及参数的确定4.1.1按滑动面基本呈折线型的特点，选用“分段推力传递法”进行稳定性验算；根据瓦窑堡滑坡的地貌特征及滑体的结构特征，选择具代表主滑方向的破面（瓦Ⅰ）为计算破面，其计算公式如下，计算块段划分详见图1。计算公式：Pi=Kc(WiSinαi+QiConαi+WiKHConαi)－[(WiConαi－UiSecαi－QiSinαi－WiKHSinαi)tgφi+CiLi]+Pi-1ψi式中：Pi——第i块段剩余下滑力；慌礼W存i躬—判—久第兄i把块段滑体重量倡；泼换Q上i施—射—貌条块间孔隙水罚压力；蛮蜜K烧H亿—夜—蔬地震系数；穗立C梨i逝—职—怎第贼i论块段滑面凝聚四力；蚂初L书i侧—岛—侮第越i锹块段滑面长度桌；渗废P沟i-1瞒—努—仰第叶I震-们1男块段剩余下滑冲力；旗晴浅α痰i成—掌—勒第劝i孔块段滑面坡角箱；敢聋U苹i保—盗—享滑面上孔隙水绕压力；悼药昆ψ塌i值—扁—追传力系数悄，哗ψ达i晚=Cos占(槐α恒i-1五-果α表i泛)鹿－米Sin括(辽α页i-1章-营α眨i剃)t包g催φ牛i局胜；尺壤t翅g炮φ禁i献—鸣—螺第挤i陡块段滑面内摩面擦系数；血幅K理c愤—暑—盼滑坡推力安全金系数，极限平帅衡角时妇K缺c僵=1.0棋才；描所窝搞因滑坡两侧缘霞冲沟已切割至党滑床基岩，故严可不考滤侧向盈摩擦阻力；语伴逢铸考虑到滑坡体释天然地下水位阅在滑动面以下睬基岩内，因此翁天然状态下滑踏块重量计算时缴用各岩层的天默然容重；在水欺库蓄水位奇909.5m奇时，滑坡体部新份被水淹没时梯，水位线以上雪仍用天然容重百，蓄水位以下烧用浮容重；在申水库放水至死删水位乞887.0m向时，正常蓄水科位以上用天然踩容重；死水位迟至正常蓄水位沉之间部分用饱浆和容重，死水辨位以下用浮容罗重。王拣性夹由于该滑坡为麦已经形成多年惑的古滑坡，因舒此采用反算法逝求得滑面抗剪抖强闭度陵φ扎=20拍°法，木C=0.04薯5Mp香a余。再根据滑动扰面物质组成特皱征，结合工程及类比，并考路拿水库蓄水后在犹水的侵润作用仙下滑带土有被志软化，其强度塞降低的可能，结故按反算值折冬减增0.雅8牲倍后确定用于岛本滑坡稳定计末算的内摩擦角伞为预16生°浩，凝聚版力驼C=愿0.035M银p冶a稍；根据试验成薄果确定滑坡体箩中块碎石夹粘恼土天然容重耐为粱1.83T/想m肉3蚂；饱和容重瓶为绸2.03T/齿m油3副；粘土天然容法重击为狱1.75T/凉m眼3洗；饱和容重蒜为屯2.03T/朱m紧3耗；假基岩则用惑灰岩试验指标劲类比后，其天傻然容重老用融2.25T/誓m默3戴，饱和容重视用拘2.03T/绣m乔3康。勒4丢．卸2沃辰验算结果龟应用计算机对并该滑坡在多种袭不同因素组合游情况下的稳定表性计算，计算络成果见矿表琴1约。全瓦窑堡滑坡稳跃定性验算成果目表表1冬基本因素组合肿情况辣稳定系数推（坐K慌）意蓄水前天然状秋态下不考虑地葬震虹1.55巾蓄水前天然状锋态下考栏虑率Ⅶ描度地震用1.36筋蓄水位闭909.5m瞧时不考虑地震标1.30唇蓄水位叉909.5m老时考榨虑君Ⅶ宪度地震琴1.23法蓄水后并快速运放水至死水位照887m蕉不考虑地震坛1.14变蓄水后并快速确放水至死水位同887m席考尼虑盒Ⅶ凶度地震戴1.02你通过上述计算塔表明，滑坡体黑在天然状态下奶处于稳定状态盒，与实际情况垄相吻合，斯从贼193暴4验年形成滑坡到兄现在未见滑坡梯有任何活动迹握象。水库蓄水况后并考虑地震版因素，滑坡仍捕可处于稳定状纱态，仅在水库哨放空时并考虑长在地震因素影骗响的情况下，龟滑坡将处于临书界稳定状态，掉有可能整体失锡稳。唱5绩、建议处理措书施歌通过上述验算北，在大多数情斗况下滑坡仍可擦处于稳定状态康，鉴于瓦窑堡贷滑坡所处位置恭与水库大坝的淘关系及对水库乓正常运行的重杜要性，以及计碑算时确定边界载条