張青宇,鄭愛國,唐世明
(成都勘測設計研究院有限公司,成都 610072)
某水電站滑坡形成機制及穩定性分析
張青宇,鄭愛國,唐世明
(成都勘測設計研究院有限公司,成都 610072)
該水電站滑坡變形主要表現在滑坡的前、后緣及其兩側,目前該滑坡已處于不穩定狀態,因此對該滑坡的形成機制及穩定性進行分析就尤為重要。該滑坡的形成機制為蠕滑—拉裂式,穩定性的地質分析和定量計算都表明:該滑坡天然狀態下處于穩定狀態,持續降雨狀態下處于不穩定狀態。
滑坡;形成機制;穩定性;水電站
DO I:10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.024
滑坡是常見的地質災害之一,常常表現為摧毀房屋、中斷交通、阻礙河流、破壞各種地下管線等方式,對人民的生命和財產安全造成極大的傷害[1-3]。特別是在我國西南地區,其獨特的地形地貌、地層巖性、氣象水文等條件,都是孕育滑坡的溫床,造成的損失也是巨大的。水電資源的開發利用的同時,也為滑坡的形成提供了便利條件。
1.1 滑坡基本特征
該滑坡位于某水電站5#洞施工支洞口左側山脊下游側、新遷營地與鋼筋加工場正后方,邊坡產狀為N80 ° ~85 °E/SE∠30°~40°(圖1)。
滑坡平面上呈扇形,橫向平均寬約190m,縱向平均長約70m,平均厚度約3m,體積約4.0×104m3?;潞缶壐叱? 447m,前緣高程2 397m,相對高差50m(圖2),屬于土質滑坡。
圖1 滑坡全貌
圖2 滑坡地質剖面圖
該滑坡物質組成為崩坡積碎石土,淺黃色,結構松散,局部有塊石并伴有架空現象,塊石粒徑在20~50cm之間。
1.2 滑坡變形特征
2012年9月下旬至10月中旬持續二十多天的降雨,誘發了該滑坡的發生。坡體所有部位均有不同程度的變形。
滑坡后緣發生明顯的弧形裂縫,并伴有下錯現象,下錯距離1~2.5m,裂縫張開呈“V”字型,張開10~50cm(圖3)?;虑熬壍暮喴讚鯄σ呀浲耆茐?,坡體有垮塌現象,坡體上的樹木發生傾斜(圖4)?;聝蓚染辛严栋l育,并伴有下錯與張開現象(圖5、圖6)。
圖3 滑坡后緣
圖4 滑坡前緣
圖5 滑坡外側邊界
圖6 滑坡內側邊界
該滑坡的形成機制為蠕滑—拉裂式[4]。由于人工切腳,坡體內部形成一個潛在的滑移面,并沿著此面發生蠕滑變形。隨著蠕滑變形的持續增加,坡體開始發育拉裂縫。在雨季期間,雨水不斷的滲入土體,既增加了坡體重量,又促進了蠕滑變形的發展,削弱潛在滑移面的抗剪強度,最終導致潛在滑移面被剪斷而發生滑坡。因此,該滑坡的形成與特定的地形條件、物質組成、持續的降雨及人為工程活動有關。
2.1 地形條件
該滑坡位于獨立的山脊下側,滑坡部位位置較低,呈凹形,有利于雨水的匯集與滲透。再由于施工單位在坡腳修建了簡易擋墻,但沒有設置排水孔,地下水不能及時排出,造成坡體組成物質達到過飽和狀態。
2.2 物質結構
該坡體組成物質為崩坡積碎石土,物質結構松散,局部伴有架空現象。這有利于雨水透過地表,形成地下水。同時也為地下水向下流動提供了便利條件,易于滑坡的發生。
2.3 水的作用
長期的降雨使雨水滲入地下的水量大為增加,一方面使巖土體由于吸水而導致其自身重量增加,另一方面又使巖土體的抗剪強度降低,從而誘發坡體沿著潛在的滑移面發生蠕滑,孕育了滑面的產生。
2.4 人為工程活動
施工單位為了修建臨時宿舍與鋼筋加工廠,對坡體進行了切腳,破壞了原巖土體的力學平衡,使坡體朝著不利的方向發展,這也是加快滑坡形成一個重要因素。
表1 巖土體物理力學指標
3.1 地質分析
從坡體裂縫的發生、發展來看,該滑坡已經處于不穩定階段,其滑動速度與降雨有很大的關系。由于坡體的裂縫至今仍處于相繼發展階段,變形會進一步加劇,尤其在持續降雨后,滑坡整體穩定性將大幅度降低。
3.2 量化評價
在工程地質類比與反分析的基礎上,結合已有的現場巖土體物理力學性質試驗結果,確定物理力學指標見表1。
計算剖面如圖2所示,選用天然狀態下與持續降雨狀態下兩種工況下進行計算,計算結果見表2。
由計算結果可知:①天然狀態下,滑坡處于穩定狀態。②在持續降雨狀態下,滑坡處于不穩定狀態,由此表明,降水對滑坡穩定性的影響較大。
表2 穩定性計算表
該滑坡為土質滑坡,其形成機制為蠕滑—拉裂式。穩定性地質分析及計算結果表明:滑坡在天然狀態下處于穩定狀態;在持續降雨狀態下,滑坡處于不穩定狀態。
鑒于滑坡對水電站施工建設及施工人員安全影響較大,建議采取如下措施:
1)加強滑坡監測,及時了解滑坡動態,為下一步采取措施提供科學的依據。
2)建立應急預案,防止滑坡失穩造成人員傷亡,確保施工建設的順利進行。
3)加強截、排水以及必要的相關支護措施。
[1] 李秀珍,孔紀名,鄧紅艷,等.“5.12”汶川地震滑坡特征及失穩破壞模式分析[J].四川大學學報(工程科學版),2009,5(3).
[2] 吳亞子,傅榮華,王健,等.大渡河松坪滑坡形成機制及穩定性分析[J].水土保持研究,.2011,4(2).
[3] 王猛,石豫川,唐興軍.某庫岸滑坡的成因機制及穩定性[J].水土保持研究,.2011,4([2].
[4] 張倬元,王士天,王蘭生,等.工程地質學分析原理[M].北京: 地質出版社,1994:321~322.
Genetic M echanism and Stability for Landslide of a Hydropower Station
ZHANG Qing-yu ZHENG Ai-guo TANG Shi-ming
(Chengdu Hydroelectric Investigation & Design Institute Co. Ltd ,Chengdu 610072)
Study of landslide of a hydropower station indicates that it has been in an unstable state. Therefore, an analysis of its genetic mechanism and stability is of importance. The study indicates that the landslide is a creep-pull-apart one w ith unstable state related to persistent raining.
landslide; genetic mechanism; stability; hydropower station
P642.22
A
1006-0995(2014)01-0101-03
2013-01-22
張青宇(1982~),男,吉林人,碩士,助理工程師,從事水電站工程地質勘測工作