刘　源

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都　610072)



溪洛渡水电站蓄水期干海子滑坡稳定性评价

刘源

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072)

干海子滑坡规模巨大，为近坝库段重点滑坡，滑坡稳定性对电站的安全和正常运营至关重要。通过地质宏观评价、变形监测、极限平衡计算等多种方法对其蓄水期间稳定性进行了复核。结果表明:目前滑坡整体基本稳定，但滑坡前缘部位处于临界滑动阶段，不稳定，存在随时滑塌的可能性，失稳形式应为蠕滑～拉裂解体。

滑坡；蓄水；监测；稳定性

0　前　　言

干海子滑坡位于金沙江右岸的云南省永善县务基镇白胜村，是溪洛渡水库近坝库段的重点滑坡。滑坡体顺江展布长约900 m，一般厚55.66～166.04 m，总体积约4 760万m3；后缘为干海子平台，高程640～650 m，长约600 m，宽200～300 m，总体以3°～5°倾角向坡内反倾；平台后部为一负地形，即所谓的“干海子”。唐家湾座滑体位于干海子滑坡的后部，后缘高程900～920 m，前缘物质堆积至干海子平台后缘，高程为640～650 m。该滑坡稳定性对电站的安全和正常运营至关重要，因此有必要对其在蓄水阶段的稳定性进行评价。

1　滑坡地质背景

干海子滑坡区所处的金沙江段，江水总体流向由N55°E转为N25°E。地貌上滑坡体所在的岸坡向右岸凹进，谷坡陡缓相间。出露的基岩有寒武系上统二道水组(∈3e)，奥陶系红石崖组(O1h)、巧家组(O1-2q)，志留系龙马溪组(O3-S1l)、石门坎组(S2s)，二叠系下统梁山组(P1l)、阳新灰岩(P1y)及二迭系上统峨眉山玄武岩(P2β)。滑坡区位于雷波～永盛宽缓向斜的南东翼，总体构造不发育，无大的断层通过，该地段构造形迹主要表现为一些褶皱和节理裂隙。根据国家地震局全国地震烈度区划资料和水库地震地质背景分析，滑坡区地震基本烈度为Ⅷ度，地震峰值加速度0.15g。

2　滑坡变形特征

干海子滑坡体经过高速滑动后，位能较低，并经历了历史上堵江洪水的考验；滑体地形完整，上游侧冲沟深切，地表水排泄通畅；滑坡物质为块碎石层，较松散，透水性好；滑面平缓，约5°～8°，且水平段距离很长，约650 m；蓄水前地表调查未见明显的变形迹象。仅前缘斜坡“垮堵湾”部位发生表层的牵引变形。

溪洛渡水库蓄水至600 m过程中，由于受库水位浸泡等影响，干海子滑坡体前缘垮堵湾部位发生变形、塌岸，出现两条沿金沙江流向展布的拉裂缝，拉裂缝距坡体前缘最大距离约50 m；坡体其余范围则未见明显的宏观变形迹象。

3　蓄水期监测成果及分析

水库蓄水前，在干海子滑坡体的重点部位布置了10个外观变形观测墩，水库580 m蓄水期间，为加强对滑坡体前缘变形情况的监测，增加了3个外观变形观测墩。监测方法主要为地表变形监测(外观点)。

3.1水平位移方向

根据监测数据，对各测点水平位移矢量方向进行了计算，结果表明矢量方向总体为N52°～79°W，说明滑坡体主要是向金沙江河谷方向变形(见图1)。

3.2累计位移

干海子滑坡地表变形监测点2013年5月6日取得首期测值，TP11～TP13于2014年6月8日取得首期测值 ；截至2014年11月6日，各测点各向累计位移值见表1：

图1　干海子滑坡监测点布置及矢量方向示意

测点编号埋设高程/m累计位移量/mmXYXYHTP1811.620652.85236.90288.29165.15TP2767.163643.35212.05244.28180.60TP3675.3591106.00196.90233.3799.90TP4663.1846173.70251.30315.15135.90TP5637.2042513.60766.75870.31613.50TP6759.618879.45267.40292.40232.40TP7707.456786.95252.60289.02189.40TP8655.7456104.90216.50253.60128.20TP9657.0637336.75436.80557.00319.75TP10635.7645486.55796.95940.42592.75TP11655.8612126.25192.20234.12221.95TP12638.107988.05255.50277.09333.95TP13648.302592.90179.80205.76151.50

由表1可知：三个分量变形以向河谷方向最大，沉降次之，向下游最小。对X方向位移而言，均为正值，说明整体向下游方向变位；Y方向位移均为正值，说明坡体向临江河谷方向变位，除前缘测点外其它部位变形量与临江距离相关性不大；H方向变位为正值，表现为沉降，其规律性与Y方向变形规律接近。

通过对不同蓄水时段监测数据的整理分析，水平位移累计量和沉降量的变化规律主要有：

⑴位于滑坡体前缘“垮堵湾”附近测点(TP5、TP10)的累计位移量明显大于滑坡体主体部位测点(TP3、TP4、TP8)和后缘测点(TP1、TP2、TP6、TP7)的累计位移量。

⑵各测点累计位移量均随时间增长而逐渐增加；前缘测点位移量在库水位变化(上升或下降)期间的增量较其余时段大，位移量变化与水位变化相关性较明显；中后部测点位移量变化与水位变化之间的相关性不明显。

3.3位移速率

通过对不同蓄水时段监测数据的整理分析，向河谷水平方向位移，前缘已发生裂缝的部位平均变形速率约0.69～3.25 mm/d，最大可达7.2 mm/d；而干海子滑坡主体及后缘平均变形速率0.38～0.92 mm/d，最大可达1.49 mm/d。各测点沉降变形，滑坡前缘平均0.87～1.68 mm/d，最大可达2.12 mm/d；其余测点平均沉降速率一般0.2～0.4 mm/d。水平位移速率和沉降速率的变化规律主要有：

(1)各测点水平位移速率和沉降速率最大值基本上都出现在水库蓄水初期。

(2)库水位相同时段对于同一剖面上的不同测点，其各向位移速率变化趋势基本具有同步性，总体上表现为前缘测点位移速率普遍大于后缘测点。

(3)库水位变化期间，坡体(尤其是坡体前缘)的变形速率一般较大。

4　滑坡稳定性复核计算

4.1计算方法

本文选用两种严格条分法Morgenstern-Price法和Spencer法，一种非严格条分法——罗厄法(考虑到干海子滑坡的局部滑带倾角变化较大可能影响结果精度，未选用工程界常用的传递系数法)；在局部搜索滑面分析时，采用了简化毕肖普法。计算程序选用水电行业的边坡稳定分析通用软件STAB。

4.2计算模型

为全面评价各种工况下滑坡体的整体稳定性、局部(前缘垮堵湾)稳定性，以及前缘垮堵湾裂缝以外部位垮塌后干海子滑坡体的整体、局部稳定性，建立滑坡稳定性极限平衡计算模型5个(见图2～6)。其中模型Ⅰ为干海子与唐家湾整体；模型Ⅱ为前缘垮堵湾的较大范围；模型Ⅲ为前缘垮堵湾的较小范围；模型Ⅳ为前缘裂缝以外坡体滑移后，剩余滑坡的整体；模型Ⅴ为前缘裂缝以外坡体滑移后，剩余滑坡的局部。

4.3计算工况

根据实际蓄水过程，选取4个计算水位，分别为高程540 m、560 m、580 m和600 m；在各水位条件下，分别计算蓄水、蓄水+暴雨、蓄水+地震3种工况。其中暴雨按3 m水头考虑，地震按烈度按Ⅷ度考虑。

图2模型Ⅰ图3模型Ⅱ

图4模型Ⅲ图5模型Ⅳ

图6　模型Ⅴ

4.4计算参数选取

综合试验资料、宏观地质判断、试算反算和工程类比等，提出蓄水期稳性计算建议参数(见表3) 。

4.5计算成果及分析

(1)模型1。通过指定滑面计算水库蓄水各阶段干海子滑坡的整体稳定性，选定滑面为地勘揭示的原滑坡滑带，计算成果见表4。

计算结果表明：蓄水和暴雨工况下，不同水位时整体稳定性系数都高于1.05，边坡整体处于基本稳定状态；地震工况下稳定性系数降低的较多，稳定性系数0.92～1.01，干海子滑坡处于欠稳定～不稳定状态；随着水位的升高，稳定性系数逐渐降低；蓄水工况下，水位每上升20m，稳定性系数依次降低约0.02。

表3　复核计算参数

表4　模型1稳定性计算结果

注：方法1是Spencer法；方法2是Morgenstern-Price法；方法3是罗厄法。

(2)模型2。分析垮堵湾前缘变形体较大范围的稳定性，选定滑面后缘边界以裂缝为界，前缘剪出口高程为490m，计算成果见表5。

表5　模型2稳定性计算结果

计算结果表明：蓄水和暴雨工况下，不同水位时稳定性系数都高于1.05，处于基本稳定状态；地震工况下稳定性系数降低的较多，540 m、560 m和580 m水位时稳定性系数略低于1.0，处于欠稳定或不稳定状态。

(3)模型3。分析垮堵湾前缘变形体较小范围内的稳定性，选定滑面后缘边界以裂缝为界，前缘剪出口高程为550 m，计算成果见表6。

表6　模型3稳定性计算结果

计算结果表明：蓄水和暴雨工况下，560 m水位时稳定性系数高于1.05，处于基本稳定状态，580 m水位时稳定性系数1.0～1.05，处于欠稳定状态，600 m水位时稳定性系数都低于1.0，处于不稳定状态；地震工况下稳定性系数降低的较多，560 m水位时稳定性系数介于1.0～1.05，处于欠稳定状态，580 m和600 m水位时稳定性系数都低于1.0，处于不稳定状态；随着水位的升高，稳定性系数逐渐降低；可以看出，当水位由560 m上升至580 m时，稳定性系数降低0.07左右，当水位由580 m上升至600 m时，稳定性系数降低0.03左右。

(4)模型4。分析垮堵湾前缘裂缝以外滑移后，剩余的干海子(含唐家湾坐滑体)整体的稳定性，选定滑面为地勘揭示的原滑坡滑带，计算成果见表7。

表7　模型4稳定性计算结果

计算结果表明：蓄水和暴雨工况下，不同水位时稳定性系数都高于1.05，边坡处于基本稳定状态；地震工况下稳定性系数降低的较多，都低于1.0，处于不稳定状态；随着水位的升高，稳定性系数逐渐降低；可以看出，当水位由540 m上升至560 m、由560 m上升至580 m时，稳定性系数降低大概0.24左右，当水位由580 m上升至600 m时，稳定性系数降低大概0.15左右。

(5)模型5。以假设前缘垮堵湾变形部位以550 m高程的剪出口发生破坏后，纵向剖面3-3为对象构建，搜索计算干海子滑坡的前缘局部稳定性，计算成果见表8。

表8　模型5稳定性计算结果

注：计算滑面为圆弧形，稳定性计算方法均采用简化毕肖普法。

计算结果表明：蓄水工况的稳定系数高于暴雨工况和地震工况；不同水位时，蓄水工况下稳定性系数接近1.05的搜索范围不同；通过STAB程序中的整体单形法搜索稳定性系数最低的临界滑面形状大致相同，且稳定性系数低于1.0，临界滑面范围以内的坡体处于不稳定状态；随着水位的升高，临界滑面的稳定性系数降低。

在水位540 m、560 m、580 m和600 m时，稳定性系数最低的临界滑面范围内坡体规模较小，且临界滑面形状接近，坡度较陡；说明当垮堵湾前缘局部发生沿高程550 m剪出口破坏后，垮堵湾岸坡主要是以小规模塌岸的方式发生破坏。

5　评价结论

通过地质宏观评价、变形监测、极限平衡计算等多种方法对干海子滑坡体开展研究，得到的主要评价结论如下：

(1)水库蓄水后，干海子滑坡体的宏观变形主要发生在坡体前缘约50 m范围内，滑坡主体及后部位地表无明显变形迹象。在库水位上升与下降的过程中，滑坡前缘部位的土体受水库水位的升降影响大。

(2)通过表观监测，干海子滑坡体在水库蓄水至600 m后均发生了不同程度的变形调整，但尚未发生整体式变形破坏。目前滑坡体前缘变形速率接近或大于3 mm/d，主体部位及后缘唐家湾变形速率较小，均小于1.0 mm/d。分析认为滑坡前缘部位处于临界滑动阶段。

(3)稳定性计算结果表明,各种水位时期，蓄水和暴雨工况下滑坡整体稳定性系数基本大于1.05；600 m水位时滑坡前缘部位稳定性系数为0.99。分析认为干海子滑坡整体目前处于基本稳定状态；坡体前缘不稳定，存在随时滑塌的可能性，特别是在水位升降过程中。

(4)干海子滑坡大部分位于库水位以下，势能已经减少，不具备整体高速下滑的条件，综合地质宏观评价、变形监测、极限平衡计算等多种方法分析认为失稳形式应为蠕滑～拉裂解体，以前缘缓慢垮塌为主，发生一次性剧冲式破坏的可能性较小。

[1]郑颖人,陈祖煜. 边坡与滑坡工程治理(第二版)[M].人民交通出版社，2010.

[2]邹国庆,张绍成.溪洛渡水电站干海子滑坡稳定性分析[J].四川地质学报，2011(3).

2015-04-09

刘源(1982-)，男，四川阆中人，高级工程师，从事水电工程地质相关工作。

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