導語：水庫溢洪道滑坡分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、概述

湖南省黃材水庫位于湘江一級支流溈水上游。主壩位于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)以西3．5km的鐵山里，距寧鄉(xiāng)縣城54．5km。是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電和防洪等綜合效益的大（2）型水利樞紐工程。該工程集雨面積240．8km2，總庫容1．53億m3，主壩為黏土心墻壩，最大壩高61．5m，壩頂高程169．5m，壩頂軸線長347m。副壩有2座，其中竹山坳副壩位于主壩右岸約1km處，壩型為風化料填筑的均質(zhì)土壩，最大壩高22．3m，壩頂高程170．5m，壩頂軸線長131．5m。溢洪道布置在竹山坳副壩左岸的獅牛沖，為河岸開敞式，進口為無底坎的寬頂堰，堰頂高程157．0m，為控制泄流，其上裝3扇10m×9．3m（寬×高）的鋼質(zhì)弧形閘門。

該工程于1958年9月破土興建，1965年樞紐工程基本建成，1986年完成灌區(qū)主體工程配套任務，運行至今。工程在灌溉、發(fā)電和防洪等方面發(fā)揮了巨大效益，對促進當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起了一定的作用。但由于設(shè)計標準太低，主、副壩滲漏嚴重，因而在1982年至1984年的水利“三查三定”中，被列為“七五”期間需進行加固的重點“病險水庫”之一。在確定加固方案時，通過整體水工模型試驗，認為獅牛沖溢洪道左岸應擴建一孔并改造泄槽。實施過程中，因未做任何勘探工作，對邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境缺乏認識，擴建開挖時導致邊坡先后發(fā)生5次較大規(guī)模滑坡，溢洪道進口滑坡就是其中之一。

該滑坡形成后，設(shè)計單位曾對其采取了表層鋪蓋防滲薄膜、滑體內(nèi)布設(shè)排水洞、前緣設(shè)置擋墻等措施，但因缺乏必要的勘探、試驗資料，對滑坡特征及其破壞機理認識不足，所以處理尚不徹底?，F(xiàn)有觀測資料顯示，該滑坡仍存在不同程度的變形跡象。為此，必須查明滑坡的邊界條件、滑體特征，研究滑坡形成及發(fā)展過程和變形破壞機理，并對其在不同工況下穩(wěn)定狀況及其動態(tài)變化趨勢進行研究分析，以便采取適宜的工程處理措施，確保溢洪道安全運用。

二、滑坡特征及其變形破壞機理

1．滑坡特征

滑坡所在山坡自然地形表現(xiàn)為上陡、中緩、下陡，其后緣基本處于地形緩陡變坡處，后緣圈椅狀特征比較明顯，滑壁近于直立，高2～3m。前緣向坡外凸出，鼓脹區(qū)特征明顯，前舌略伸入溝底（靠近原沖溝岸邊），最大高差35m?；马樢绾榈莱书L條形分布，長約80m，寬30～45m，滑體厚一般為10～20m，縱剖面上為近似圓弧狀，呈2～3段弧形折線，體積約3．2×104m3?；w具有前陡后緩的地形特征，下部地形坡度35°～40°，上部25°～30°。

2．滑坡變形破壞機理

滑體物質(zhì)上部為殘坡積物，下部為風化破碎巖塊夾劣質(zhì)煤層、粉質(zhì)黏土等。基巖中節(jié)理裂隙發(fā)育，加之巖體抗風化能力弱，嚴重破壞了巖體的完整性，使得巖體具有層狀碎裂結(jié)構(gòu)的特點?；碌貛У匦味妇彶灰唬瑤r體性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)存在差異，滑坡變形破壞表現(xiàn)為上部（后緣）從殘坡積物中拉裂，下部沿強風化破碎巖塊與完整基巖接觸面滑動。

滑坡變形破壞的力學機理：人工開挖使前緣邊坡變陡，加之降雨及地表水滲入，使處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的岸坡巖體在水的作用下軟化、強度降低，發(fā)生壓縮蠕變，坡體重心外移，并在其他各種因素尤其是開挖切腳的影響下，致使岸坡下滑，形成滑坡。由于基巖風化破碎，其滑面并非完全受控于巖體的結(jié)構(gòu)面，故而形成近似圓弧狀的破壞模式。究其原因有二：一是地形地質(zhì)環(huán)境是形成該滑坡的內(nèi)因?；聟^(qū)地表殘坡積層廣布，巖土松散，有架空現(xiàn)象，下部基巖為薄厚不一的層狀砂質(zhì)板狀頁巖，淺變質(zhì)細砂巖夾炭質(zhì)板狀頁巖及劣質(zhì)煤層，巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育，風化破碎，岸坡巖體卸荷松弛，地形坡度較陡，不利于邊坡穩(wěn)定。二是溢洪道開挖、地表降水入滲以及施工放炮震動等，是促使滑坡產(chǎn)生的外因。眾所周知，由于坡腳開挖，減小了阻滑力，破壞了原本穩(wěn)定性較差的山坡自然平衡狀態(tài)，而地表降水的入滲，致使邊坡巖（土）體力學強度降低，加之開挖放炮震動等因素，導致了滑坡的產(chǎn)生和發(fā)展。

三、溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究分析

1．穩(wěn)定安全系數(shù)FS的計算方法

目前水利水電工程的邊坡穩(wěn)定性分析大多采用剛體極限平衡法[1]。本文分別采用摩根斯坦法（Mogenstern）、不平衡推力法、簡布法（Janbu）等三種極限平衡的方法計算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計算中考慮的荷載有滑體自重、地下水的靜水壓力和動水壓力。

2．計算剖面與計算參數(shù)的選用

計算剖面采用Ⅰ－Ⅰ′、Ⅱ－Ⅱ′和Ⅲ－Ⅲ′三個縱剖面（以下簡稱剖面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），剖面按垂直劃分條塊，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別劃分為10、11、12個條塊，條塊從上往下編號。

計算參數(shù)的選取是根據(jù)黃材水庫溢洪道滑坡室內(nèi)巖土力學試驗成果并結(jié)合巖土體在天然狀態(tài)下的性狀綜合考慮的?；w濕容重γ＝19kN／m3，飽和容重γm＝20．7kN／m3，抗剪強度參數(shù)取為f＝0．45，c＝0．02MPa，飽和狀態(tài)的抗剪強度參數(shù)取為f＝0．40，c＝0．01MPa。

3．計算工況

根據(jù)工程實際運行情況，擬定如下計算工況作為控制工況。

工況1：鉆探試驗、取樣時，即枯水位151．00m。

工況2：正常蓄水位166．00m。

工況3：設(shè)計洪水位167．08m。

工況4：校核洪水位168．69m。

工況5：校核洪水位驟降至正常蓄水位。

工況1、2、3屬基本組合，工況4、5屬特殊組合。

4．計算成果及分析

根據(jù)摩根斯坦法、不平衡推力法、簡布法的基本原理，用穩(wěn)定分析程序MNJ計算得到滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fs。

分析看出，只有剖面Ⅱ在工況1時的Fs1、Fs2、Fs3以及剖面Ⅲ在工況1～4時的Fs1、Fs2大于1，但小于1．2，其余的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs均小于1，說明滑坡在各種工況下都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

5．穩(wěn)定敏感性分析

以上進行的穩(wěn)定性計算，將滑面的抗剪強度參數(shù)作為常數(shù)。這種參數(shù)是在現(xiàn)有的邊坡工程地質(zhì)研究深度基礎(chǔ)上對滑面抗剪強度的綜合概括。但是，抗剪強度參數(shù)一般都存在時空變異性。因此，進行抗剪強度參數(shù)對滑坡穩(wěn)定的敏感性分析是必要的。根據(jù)巖土力學試驗成果，滑坡抗剪強度參數(shù)的取值為：

f＝0．42～0．52（天然狀態(tài)）

c＝0．01～0．02MPa（天然狀態(tài)）

水下折減系數(shù)為0．88。

根據(jù)f、c的范圍值，選取滑坡典型剖面（即剖面Ⅱ）作為計算剖面，以及鉆探、試驗取樣時（即枯水位151．00m）作為計算工況，采用程序MNJ計算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs。

從敏感性分析的結(jié)果看，滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)Fs基本上是隨凝聚力c和摩擦系數(shù)f的增大而線性地增大。最小的穩(wěn)定安全系數(shù)為0．87，最大的為1．28，而大部分的穩(wěn)定安全系數(shù)在0．95～1．20之間，說明這次鉆探、試驗取樣時滑坡是基本穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定，這與鉆探、試驗取樣時滑坡的實際狀態(tài)（有微小變形）是相吻合的。因此，滑坡穩(wěn)定性計算選取抗剪強度參數(shù)f＝0．45，c＝0．02MPa（天然狀態(tài)）和f＝0．40，c＝0．01MPa（飽和狀態(tài)）是合理的。

四、結(jié)語

根據(jù)湖南省黃材水庫溢洪道滑坡特征及其變形破壞機理和滑坡穩(wěn)定性研究分析，滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)為0．52～1．10，滑體在各種工況下都是不穩(wěn)定的。因此，必須采取排水、抗滑樁、擋墻等綜合工程處理措施，加固整治滑體，防止變形和滑動，確保副壩和溢洪道安全運行。

參考文獻：

1崔政權(quán)，李寧．邊坡工程：理論與實踐最新發(fā)展．北京：中國水利水電出版社，1999．