三峽水庫(kù)水庫(kù)作用下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

三峽水庫(kù)水庫(kù)作用下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

1局部段變形破壞咸陽(yáng)市位于興山縣南部，南距貴縣香溪市34公里，東距宜昌市153公里，西距神農(nóng)架林區(qū)松柏市146公里，北距新縣古福市16公里。高陽(yáng)鎮(zhèn)庫(kù)岸岸坡類型多,地質(zhì)結(jié)構(gòu)多變,岸坡穩(wěn)定性影響因素復(fù)雜。整個(gè)庫(kù)段岸坡在長(zhǎng)期地質(zhì)作用下,基本趨于平衡狀態(tài),在局部地段,由于環(huán)境因素變化及人類工程活動(dòng)作用,發(fā)生了明顯的變形破壞,產(chǎn)生了諸如崩塌、滑坡和斜坡變形等現(xiàn)象。有的地段甚至還相當(dāng)嚴(yán)重,如檔案局變形體、郵電大樓變形體、畜牧局滑坡等,近期都發(fā)生了明顯的變形破壞跡象。在未來(lái)三峽水庫(kù)水位波動(dòng)及城鎮(zhèn)建設(shè)等因素作用下,庫(kù)岸穩(wěn)定性將進(jìn)一步惡化。1.1峽水庫(kù)蓄積水平差異對(duì)穩(wěn)定性的影響影響岸坡穩(wěn)定性的因素一般可分為內(nèi)在因素和外在因素,內(nèi)在因素包括:地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水及地形地貌等;外在因素主要包括:人類工程活動(dòng)、地震、降雨、水庫(kù)水位波動(dòng)等。以上諸因素中,地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地形地貌是斜坡穩(wěn)定性的物質(zhì)基礎(chǔ),相對(duì)而言變化不大,因此,這幾個(gè)因素在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變斜坡整體穩(wěn)定的狀況。水文地質(zhì)條件是一個(gè)隨時(shí)間變化的因素,特別是三峽水庫(kù)蓄水及水位波動(dòng),將極大地改變區(qū)內(nèi)岸坡內(nèi)的水文地質(zhì)條件,是影響斜坡整體穩(wěn)定性的重要因素。暴雨和地震是兩個(gè)難以確定的因素,雖然對(duì)斜坡穩(wěn)定性有觸發(fā)作用,但單一的暴雨或地震一般難以使區(qū)內(nèi)斜坡或滑坡大規(guī)模失穩(wěn)破壞,只能造成局部斜坡變形失穩(wěn),特別是在一些陡坡處,容易產(chǎn)生一些小型崩滑。人類工程活動(dòng)雖然也是斜坡變形破壞的常見(jiàn)觸發(fā)因素,但它一般只影響局部斜坡,不會(huì)造成大規(guī)模斜坡失穩(wěn),可控制人類工程活動(dòng)規(guī)模及方式,以達(dá)到控制斜坡失穩(wěn)的目的。綜上所述,影響區(qū)內(nèi)岸坡穩(wěn)定性最主要的因素是三峽水庫(kù)蓄水及其水位波動(dòng),特別是水位波動(dòng)與暴雨、地震等因素疊加時(shí),必將使岸坡的穩(wěn)定性惡化,甚至造成較大規(guī)模的變形失穩(wěn)破壞。其它因素只有與三峽水庫(kù)水位波動(dòng)疊加,才能對(duì)岸坡整體失穩(wěn)破壞產(chǎn)生重要影響。1.2剖面穩(wěn)定性分析采用不同方法對(duì)庫(kù)岸斜坡的穩(wěn)定性分別進(jìn)行定量計(jì)算,結(jié)合庫(kù)岸斜坡變形破壞因素及可能變形破壞分析,分別對(duì)香溪河目前水位、三峽水庫(kù)蓄水位(175m)及水位波動(dòng)及地震作用等各種組合狀態(tài)下的斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。對(duì)21個(gè)崩滑體或潛在崩滑體(21條剖面)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,結(jié)果表明:(1)在天然狀態(tài)下,各剖面穩(wěn)定系數(shù)大于1.0,處于基本穩(wěn)定狀態(tài),其中1-1′(核桃樹(shù)溝滑坡)、2-2′(二里半滑坡)、4-4′(制氧廠滑坡)、7-7′(檔案館變形體)、9-9′(環(huán)保局滑坡)、11-11′(畜牧局滑坡)等剖面穩(wěn)定性系數(shù)略大于1,均接近極限平衡狀態(tài),安全儲(chǔ)備較小。(2)當(dāng)三峽水庫(kù)蓄水至175m水位時(shí),岸坡穩(wěn)定性普遍有所降低,1-1′、2-2′、4-4′、7-7′、9-9′、11-11′處于極限平衡狀態(tài),岸坡穩(wěn)定難以保證。(3)當(dāng)庫(kù)水位蓄水到175m且發(fā)生暴雨時(shí),諸剖面穩(wěn)定性又比未有暴雨時(shí)降低,1-1′、2-2′、4-4′、5-5′、6-6′、7-7′、11-11′、12-12′、18-18′等剖面穩(wěn)定性均小于1.0,處于失穩(wěn)狀態(tài);3-3′、9-9′、10-10′剖面接近失穩(wěn)。(4)當(dāng)庫(kù)水位由175m降至155m時(shí),1-1′、4-4′、11-11′等剖面的穩(wěn)定性系數(shù)小于1.0,處于失穩(wěn)狀態(tài),其他在155m至175m水位變動(dòng)帶內(nèi)計(jì)算剖面的穩(wěn)定性也明顯降低。(5)當(dāng)庫(kù)水位為175m同時(shí)發(fā)生暴雨和地震時(shí),諸剖面的穩(wěn)定性系數(shù)都降到最低,除部分剖面的穩(wěn)定性系數(shù)略高于1.0外,絕大部分剖面穩(wěn)定性系數(shù)都小于1.0,處于失穩(wěn)狀態(tài)。(6)由上述穩(wěn)定性計(jì)算可知,在未來(lái)三峽水庫(kù)的運(yùn)行中,當(dāng)不利組合條件發(fā)生時(shí),大部分庫(kù)段均處于失穩(wěn)狀態(tài),亟須整治加固。1.3不同地段庫(kù)岸再造高陽(yáng)鎮(zhèn)庫(kù)段在三峽水庫(kù)蓄水后,水面寬度最窄處約140m,最寬約500m,一般200～400m左右。兩岸地表普遍為第四系殘坡積及沖洪積等松散堆積層所覆蓋,厚度一般1～10m,巖性以含泥碎塊石土及礫卵石為主。區(qū)內(nèi)基巖風(fēng)化較強(qiáng)烈,強(qiáng)風(fēng)化厚度一般3～5m。水庫(kù)蓄水后,隨著水位的變化,庫(kù)岸斜坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)惡化,在庫(kù)水浸泡和風(fēng)浪作用下岸坡不斷后退調(diào)整,直到水下休止角、水上穩(wěn)定坡角等與巖土體性質(zhì)相適應(yīng),這一過(guò)程即庫(kù)岸再造。庫(kù)岸再造是區(qū)內(nèi)庫(kù)岸破壞的主要型式之一。庫(kù)岸再造以核桃樹(shù)溝兩側(cè)、賀家溝至郵電大樓、檔案局至環(huán)保局西,甘家坡至夏橙研究所、陳家灣南、高陽(yáng)中學(xué)至向家河等地段為主,這些地段庫(kù)坡結(jié)構(gòu)以第四系松散堆積層及強(qiáng)風(fēng)化基巖為主,巖性為含泥碎塊石,碎塊石段含泥質(zhì)礫石,巖土體結(jié)構(gòu)松散,強(qiáng)度低,透水性較強(qiáng),一般為中等～強(qiáng)透水層,局部為極強(qiáng)透水層,在庫(kù)水及水位波動(dòng)作用下容易軟化和坍塌。特別是檔案局至環(huán)保局西,甘家坡至夏橙研究所及陳家灣南等地段,水庫(kù)水面寬度大,最寬可達(dá)500m,水深20～50m,且175m附近地形坡度陡,庫(kù)岸再造破壞將較嚴(yán)重。本研究主要采用穩(wěn)定坡角地質(zhì)類比法,考慮岸坡類型及影響因素,根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件,綜合預(yù)測(cè)庫(kù)岸再造范圍。穩(wěn)定坡角地質(zhì)類比法是根據(jù)現(xiàn)代長(zhǎng)江河谷岸坡形態(tài)參數(shù)(包括水上、水下、水位變幅帶的侵蝕、堆積穩(wěn)定坡角統(tǒng)計(jì)值等)類推水庫(kù)蓄水后相應(yīng)水位作用帶的最終穩(wěn)定坡角,利用圖解法依次繪制出巖土體不同特征水位的各段穩(wěn)定坡角,并以各段穩(wěn)定坡角連線代表最終庫(kù)岸再造線,據(jù)此即可確定庫(kù)岸再造帶寬度和最終再造帶后緣高程。通過(guò)工程地質(zhì)類比,結(jié)合野外調(diào)查資料,得到研究區(qū)庫(kù)岸各類岸坡的最終坡角建議值。在高陽(yáng)鎮(zhèn)的29段庫(kù)段中選出91條剖面,根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件,利用上述庫(kù)岸再造預(yù)測(cè)原理與方法,預(yù)測(cè)其最終庫(kù)岸再造范圍。庫(kù)岸再造預(yù)測(cè)結(jié)果顯示如下特征:(1)各段庫(kù)岸均存在不同程度的庫(kù)岸再造,最終再造帶寬度一般在20～50m,最寬可達(dá)160余m,最小僅10余m。(2)不同類型的庫(kù)段庫(kù)岸再造的范圍差別較大,在第四系覆蓋層較厚、分布范圍較大的地段,庫(kù)岸再造的范圍也較其他庫(kù)段大,尤其是滑坡庫(kù)段,庫(kù)岸再造帶范圍一般較大。而基巖岸坡庫(kù)岸再造帶范圍較小,尤其是基巖逆向岸坡,庫(kù)岸再造帶寬度多在20m以內(nèi)。(3)二里半、興山一中至檔案館、實(shí)驗(yàn)中學(xué)、甘家坡、畜牧局等庫(kù)段再造帶寬度較大,應(yīng)作為重點(diǎn)防治的區(qū)域。(4)香溪河右岸陳家灣至鷹嘴巖一帶、后溝至羊叉溝一帶以及氣象站北坡,庫(kù)岸再造輕微,可以視情況不進(jìn)行庫(kù)岸防治或酌情進(jìn)行簡(jiǎn)單的護(hù)坡。2海岸保護(hù)對(duì)策2.1水庫(kù)岸防護(hù)設(shè)計(jì)庫(kù)岸防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合各處導(dǎo)致庫(kù)岸變形破壞的原因及特點(diǎn),加以綜合研究確定,其一般防護(hù)原則如下:(1)庫(kù)岸防護(hù)建筑物應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性來(lái)抵抗波浪沖擊和水流沖刷等,以維持其穩(wěn)定性。(2)庫(kù)岸防護(hù)范圍設(shè)計(jì)應(yīng)以波浪沖擊和淘蝕作用發(fā)生的正常高水位和最低水位為限。最低水位波浪影響深度以下可以不設(shè)防護(hù)。(3)在通向水庫(kù)的溝口處,因庫(kù)水倒灌、溝口淤積、波浪作用較小,其防護(hù)措施應(yīng)根據(jù)支溝的平面形狀、當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向、庫(kù)水漲落速度和幅度等綜合確定。(4)若為柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),可根據(jù)塌岸發(fā)展情況,總體規(guī)劃、分期修建,突出重點(diǎn)地段。(5)若為大面積防護(hù)構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)根據(jù)具體的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,按照不同部位的受力狀況,采用不同的防護(hù)結(jié)構(gòu)類型配合使用,以達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。(6)防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)考慮就地取材、易于施工、方便養(yǎng)護(hù),造價(jià)低廉的建材和工藝。2.2庫(kù)岸防護(hù)分析(1)由于河谷呈“U”型,建筑物多在香溪河的高漫灘及Ⅰ級(jí)階地上,階面高程160～165m,對(duì)于Ⅰ級(jí)階地(高程約160m)以下的岸坡,地形坡度較平緩,不必設(shè)防護(hù)措施。(2)對(duì)于處于水位變幅帶(160～175m)的岸坡,由于常年受水位漲落影響,土體的抗崩解性及抗沖刷能力對(duì)庫(kù)岸穩(wěn)定性影響較大,需酌情進(jìn)行防護(hù)。(3)對(duì)于處于175m水位附近的再造岸坡應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)。(4)對(duì)于穩(wěn)定的庫(kù)岸段,香溪河右岸陳家灣至鷹嘴巖一帶、后溝至羊叉溝一帶以及氣象站北坡,庫(kù)岸再造輕微,可以視情況不進(jìn)行庫(kù)岸防治或酌情進(jìn)行簡(jiǎn)單的護(hù)坡。(5)二里半、興山一中至檔案館、實(shí)驗(yàn)中學(xué)、甘家坡、畜牧局等庫(kù)段再造帶寬度較大,應(yīng)作為重點(diǎn)防護(hù)的區(qū)域,可采取干砌片石、漿砌片石和預(yù)制板護(hù)坡防護(hù)。(6)對(duì)于不穩(wěn)定的崩塌、滑坡,如核桃樹(shù)溝滑坡、二里半滑坡、制氧廠滑坡、檔案館變形體、環(huán)保局滑坡、畜牧局滑坡等,應(yīng)采取錨固、抗滑樁防護(hù)。3抗滑樁防護(hù)三峽水庫(kù)蓄水到175m