贵州某供水工程高位水池边坡及地基稳定性分析.pdf

年第 期水利技术监督工程实践:/贵州某供水工程高位水池边坡及地基稳定性分析伍登浩 顾兴华 余加松(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司 贵州 贵阳)摘要:贵州某供水工程高位水池在场平过程中水池后缘开挖边坡出现 次顺层滑动破坏 文章为了分析水池后缘开挖边坡及地基稳定性问题 在清除不稳定滑坡体后 分别采用物探、钻探等勘探手段对坡面及地基进行详细勘察 并采用岩土工程勘察规范中的相关计算方法对边坡及地基稳定问题进行计算分析 计算结果显示高位水池边坡及地基处于基本稳定状态 根据计算分析结果 文章提出了相应的治理方案 以期为类似工程勘察、设计及施工提供参考关键词:顺层滑动 稳定性分析 边坡绿化 高位水池中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:伍登浩(年)男 工程师:通讯作者:顾兴华(年)男 工程师:我国地域辽阔 地貌类型多种多样 各种地质灾害频发 其中滑坡地质灾害发生极为频繁 贵州主要以山地为主 每年雨季均会有大量不同规模的滑坡发生 滑坡类型和成因各不相同 其中 浅表覆盖层滑坡、顺层岩质滑坡等较为常见 顺层岩质滑坡产发育于岩层中的软弱夹层中 滑坡发生前软弱夹层通常较为隐秘 不易被发现 在工程勘察过程中应重点关注边坡岩体软弱夹层的分布情况及其特征 工程概况工程区位于贵州省织金县 工程主要建(构)筑物有取水工程、净水工程、输水工程 输水工程包含高位水池两座 其中 茶店高位水池设计容积为 平面呈矩形 平面尺寸 采用筏板基础 由于该高位水池后缘边坡为顺向坡水池在场平开挖过程中 其后缘边坡在两个月内曾发生过 次顺层滑动 每次滑动方量 不等 鉴于该高位水池位于顺向坡上 前期勘察及边坡开挖揭露溶隙、裂隙较为发育 强风化带岩体厚度较大 岩体强度较低 为查明水池地基岩溶、裂隙、风化带发育情况以及边坡下部是否存在影响边坡稳定的软弱夹层 分别采用地质雷达、钻探等勘探手段进一步开展高位水池的详勘工作 边坡地质特征 地形地貌特征区域上碳酸盐岩广布 岩溶地貌发育 多发育于山盆期 主要以岩溶峰丛、洼地、谷地及少量残丘坡地岩溶地貌类型为主 该高位水池所在山体呈近圆形 山顶高程 北侧山脚高程最低为 为相对独立的剥蚀、溶蚀低中山地貌 山体孤立且体型较小 高位水池位于山体北侧腰部缓坡处 建基面高程 地层岩性及构造山体中上部第四系覆盖层厚度较小 一般为 常见基岩裸露 出露地层岩性为三叠系中统关岭组第三段()灰色厚层白云岩夹白云质泥岩、泥岩、灰质白云岩、白云质灰岩及角砾状白云岩 下部时夹少量灰色厚层灰岩 岩体风化深度较大 强风化层厚 弱风化层厚 区域上以北东向构造为主 兼具南北、东西向构造 该高位水池位于茶店向斜北东翼 距离向斜核部较近 岩层产状变化较大 坡顶产状 水池及山顶附近产状 北侧坡脚岩层产状 水池附近裂隙发育 主要裂隙走向近东西向 倾角近于直立 强风化带岩体裂隙多呈张开状态 最后一次进行清方处理后 在水池后缘边坡上发育一条工程实践水利技术监督 年第 期走向北东 南西向、倾角陡倾的断层破碎带 破碎带宽 破碎带宽度由坡面下部向上逐渐变窄 破碎带在坡面中上部胶结较好 下部胶结略差 水文地质特征区内岩溶较为发育 高位水池所在山体为剥蚀、溶蚀残余的孤立山体 山体较小 孤立分布山体上部未见地下水出露 仅在水池西侧约 山脚处的小型溶洞中见地下水出露 流量小且随季节变化较大 场区地下水位明显低于高位水池建基面高程 地下水对边坡稳定性影响微弱 水池后缘边坡稳定性分析 开挖边坡滑动破坏过程该水池在初步设计阶段选址位于现在山体的北东侧 设计的开挖边坡最大高度为 开挖坡比为 开挖边坡为斜向坡 工程施工后 由于土地征收困难的原因 将水池位置调整到山体的北侧北侧岩层倾向与坡向基本一致 为顺向边坡 岩层倾角 不等 开挖坡比为 开挖边坡存在剪出面 在场地开挖平整过程中 水池后缘边坡曾发生过 次顺向滑动 第一次于当年 月 日 边坡后缘发生开裂并向下滑动 滑动方量约 在清理滑动体后按设计要求顺层开挖 但由于受层面产状变化、风化溶蚀裂隙以及局部切脚开挖的影响 边坡于当年 月 日再次沿层面发生滑动 边坡后缘发生开裂 为防止出现安全事故 经参建各方商议后 暂停施工 待滑体充分滑动破坏后 沿岩层面清理滑动体 当年 月 日 滑动体沿顺层滑面发生滑动 滑动方量约 坡顶未见开裂两次滑坡总方量约 根据工程地质手册(第五版)滑坡方量小于 万 为小型滑坡 边坡稳定性分析由于边坡为顺向坡 沿岩层面开挖清除滑坡体后 现状地形坡度多为 左右 坡脚局部为 地形坡度相对较缓 为确定水池后缘边坡和地基的稳定性 同时为探明水池地基岩溶发育情况 详勘阶段在水池建基面上共布置控制性钻孔 个、一般性钻孔 个 在建基面、开挖边坡面、坡顶共布置地质雷达物探剖面 条 钻孔岩芯、孔壁摄影及物探解译成果显示 边坡下部无溶洞、溶槽等较大规模岩溶发育情况 岩体强度较表层明显增高 裂隙多为充填状态 地质雷达解译成果显示开挖边坡下部无软弱夹层分布 在最后一次沿滑面清理掉滑体后 从当年 月中旬至 月底 经历一个雨季的考验 开挖边坡坡面、坡顶均未再出现新的开裂和滑动迹象 边坡整体处于稳定状态 高位水池地基稳定性分析 水池地基勘察成果根据钻孔岩芯及孔壁摄影资料 水池建基面下部两层软弱夹层 其中 软弱夹层与后缘边坡最后一次滑动时的滑面为同一层 软弱夹层为薄层的泥岩夹层 厚度仅 产状与上下岩层一致在 软弱夹层下部约 处分布有 软弱夹层为薄层的泥岩夹层 厚度仅 左右综合钻孔、孔壁摄影及物探资料分析发现 软弱夹层下部岩体较为完整 已处于弱风化层、软弱夹层往东侧其厚度逐步变薄 软弱夹层在水池东侧未发育 其厚度和分布范围均弱于软弱夹层 软弱夹层以下的岩体结构面多闭合或未见泥质充填 深部发生顺层滑动的可能性较小因此 最不利结构面为 软弱夹层 需复核水池地基的沿该滑面的整体稳定性 水池地基稳定性分析 边坡滑动面参数确定边坡稳定性分析的方法较多 目前最常用的是极限平衡法 根据边坡滑动前地形地质条件 并结合现场勘察情况 按照 岩土工程勘察规范(版)第 条中的公式反算原滑动面参数 滑坡计算模型如图 所示图 开挖边坡滑动计算模型根据滑面形态将滑体分为 个滑块 第 块滑面角度为(岩层倾角)滑体体积 滑面长度 第 块滑面角度为 滑体体积 滑面长度 滑体重度取/根据公式 取内摩擦角 为时 传递系数为 安全系数取 反算粘聚力 取值为 水池地基稳定性评价根据边坡地形地质情况 建立水池地基下部边坡稳定计算模型如图 所示 可根据滑面形态分为 年第 期水利技术监督工程实践 块 其中滑块 滑面长 倾角 滑块 滑面长 倾角 滑块 滑面长 倾角 滑块 和滑块 底滑面为岩层软弱夹层面 参数以反算上部滑坡体得出参数 考虑到滑坡参数为残余强度 实际结构面参数应略大于该残余强度因此 正常运用条件下(工况)滑块 和滑块 底滑面参数 取值为 摩擦系数取 滑块 底滑面为假设剪出面 滑面参数综合岩体参数 考虑节理裂隙面进行综合取值 取值为 摩擦系数取 非正常运用条件下(工况)考虑暴雨或其他原因导致边坡岩土体饱和抗剪参数会有所降低 滑块 和滑块 底滑面参数 取值为 摩擦系数取 滑块 底滑面 取值为 摩擦系数取 岩体重度取值/水池荷载/根据计算模型计算边坡安全系数 工况为 工况为 根据设计资料及 水利水电工程边坡设计规范 该水池建筑物级别为 级 边坡滑动后对水工建筑物危害程度较严重 边坡级别为 级 正常运用条件下(工况)抗滑稳定安全系数为 非正常运用条件下(工况)抗滑稳定安全系数为 因此 水池地基下部边坡计算安全系数均满足规范要求 高位水池地基处于基本稳定状态图 高位水池地基稳定性计算模型 边坡治理方案研究高位水池后缘边坡经过几次滑动、清方后 已处于稳定状态 此外 经本次详细勘察并计算分析后水池地基处于基本稳定状态 故不需对边坡和地基进行加固处理 仅对坡面进行绿化、截排水以及局部加固处理 后缘边坡最后一次进行清方处理后 坡面发育一条破碎带 该破碎带整体胶结较好 宽度不大影响范围也较小 对边坡稳定影响小 但为防止工程运行期间雨水沿该破碎带深入坡体 建议对该断层破碎带进行适当的深挖后用混凝土进行封闭处理雨水对边坡稳定的影响极大 边坡安全系数会在降雨时迅速下降 为了防止雨水对边坡造成新的破坏 在边坡顶部设置截水沟、坡面设置排水沟和排水孔 并对坡面进行客土喷播植草绿化排水孔布置于坡面中部以下 梅花型布置 孔径为 间排距 孔深 坡面挂网采用三维土工网 土工网支撑采用螺纹钢连接锚筋 锚筋间排距 深 梅花型布置 然后将网挂在锚筋上 并进行喷播 水池后缘边坡经治理后 坡面绿化固土效果较好 至今经历了 个月 边坡均未出现稳定问题 整个边坡处于稳定状态 结语()体形较小的孤立山体或单薄山脊岩体风化深度较大 岩体强度较低 开挖边坡稳定性较差顺向坡切忌切脚开挖 工程选址和施工过程中应引起重视()高位水池后缘开挖边坡经历一个雨季的考验后 目前处于稳定状态 不需对边坡进行加固处理 但为防止雨水入渗后降低边坡岩土体力学指标 需做好边坡截、排水措施及坡面绿化()经分析计算 高位水池地基不存在深层滑动问题 地基下部岩层处于基本稳定状态 不需进行加固处理()工程选址和初勘过程中 应采用多种勘察手段对工程场址的进行勘察 必要时可采用现场岩土试验确定相关岩土参数 以确保选址满足工程建设需求参考文献 黄润秋.世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制.岩石力学与工程学报 ():.冯霄 王禹 刘洋 等.考虑软弱夹层控滑机制及其空间不确定性的顺层岩质滑坡易发性评价:万州区铁峰乡应用研究.地质科技通报 ():.张长骠张苏民.工程地质手册(第四版).北京:中国建筑工业出版社.王新奇 孙胜利 赵洪岭.边坡稳定分析方法评述与应用.水利技术监督():.岩土工程勘察规范(年版).水利水电工程边坡设计规范.邢精连 侯丽 张天琦.不同土 水特征参数对边坡稳定性影响分析.水利技术监督():.李青芳 何宜典.公路边坡防护与生态恢复.陕西师范大学学报(自然科学版)():.朱海鹰 徐国钢 张军 等.高速公路边坡生态防护施工技术.中外公路 ():.