鄧衛(wèi)東

(中國(guó)電建集團(tuán) 成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 610072)

西南某水電站滑坡穩(wěn)定性及其失穩(wěn)影響研究

鄧衛(wèi)東

(中國(guó)電建集團(tuán) 成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 610072)

麻日滑坡前緣發(fā)育3個(gè)次級(jí)滑體。根據(jù)河谷斜坡變形演化機(jī)制分析，利用數(shù)值模擬及剛體極限平衡計(jì)算分析其穩(wěn)定性，研究結(jié)果表明，2#次級(jí)滑體發(fā)生失穩(wěn)的可能性較大，但失穩(wěn)方量小于最小堵江方量，堵江可能性?。涣硗?，對(duì)3個(gè)次級(jí)滑體分別進(jìn)行涌浪分析和計(jì)算，推測(cè)涌浪到達(dá)壩址的最大涌浪高度。

滑坡;穩(wěn)定性;計(jì)算;影響程度;水電站

設(shè)計(jì)中的西南某水電站位于雅礱江干流上,擋水壩最大壩高118 m,利用落差88 m,總裝機(jī)容量400 MW,為大(2)型工程。

麻日滑坡位于水電站壩址上游5.8 km雅礱江右岸。通過現(xiàn)場(chǎng)查勘,滑坡目前前緣局部有滑塌現(xiàn)象。水庫蓄水后,滑坡前緣70 m將處于水庫正常水位下,滑坡失穩(wěn)對(duì)電站大壩危害極大,對(duì)壩址的選擇及壩型的研究具有重要的影響;水庫區(qū)為藏文化核心區(qū),水庫蓄水后,滑坡失穩(wěn)后產(chǎn)生涌浪將對(duì)庫區(qū)寺廟、場(chǎng)鎮(zhèn)、通村公路等處形成威脅。因此,通過河谷斜坡變形演化機(jī)制、數(shù)值模擬及滑坡穩(wěn)定性剛體極限平衡,查明滑坡的整體及次級(jí)滑體的穩(wěn)定性,并進(jìn)行滑坡失穩(wěn)涌浪計(jì)算分析[1],從而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性及影響程度,對(duì)防治具有十分重要的意義。

1 滑坡區(qū)基本地質(zhì)條件

麻日滑坡位于壩址上游約5.8 km,雅礱江右岸(如圖1),河流流向近S,河谷較為寬闊,河面寬約46 m,河水位2 965 m。

滑坡處岸坡巖層產(chǎn)狀走向北東10°,傾向南西,傾角70°～80°,為陡傾逆向坡。巖性為三疊系上統(tǒng)雅江組中薄層狀砂巖與薄層狀板巖互層。

麻日滑坡在平面圈椅狀地貌,順河寬約676 m,橫河長(zhǎng)約900 m,滑坡前、后緣高程分別為2 965 m和3 670 m,相對(duì)高差為705 m,滑坡總面積約54萬m2,滑體厚100～140 m,方量約3 600萬m3。

圖1 麻日滑坡工程地質(zhì)平面圖Fig.1 The plan of engineering geology of Mari landslide1.滑坡堆積體;2.兩河口組下段變質(zhì)砂巖夾板巖;3.變形體；4.雅礱江;5.泥石流堆積區(qū);6.滑坡邊界及主滑方向;7.次級(jí)滑體邊界;8.剖面線;9.巖層產(chǎn)狀;10.裂縫;11.地質(zhì)界線;12.鉆孔孔號(hào)平硐編號(hào)

滑坡呈明顯的圈椅狀滑坡地貌。后緣邊界為基巖陡坎,兩側(cè)以沖溝為界,其中,后緣基巖陡坎高約30 m,為變質(zhì)砂巖夾板巖(板巖較破碎,層厚約30 cm),滑體見明顯的下錯(cuò)臺(tái)階,呈階梯狀?；麦w前緣臨河坡度約為40°～45°,中部坡度約為30°～38°,后緣坡度約為33°～37°。

圖3 麻日滑坡Ⅰ-Ⅰ剖面圖Fig.3 Ⅰ-Ⅰ profile of the Mari landslide1.滑坡堆積物含碎石粉質(zhì)粘土;2.次級(jí)滑坡堆積物含碎石粉質(zhì)粘土;3.卵石夾粉質(zhì)粘土;4.強(qiáng)變形區(qū);5.弱變形區(qū);6.三疊系上統(tǒng)兩河口組下段變質(zhì)砂巖夾板巖;7.主滑坡滑動(dòng)面;8.弱變形區(qū)下界限;9.強(qiáng)變形區(qū)下界限;10.潛在滑動(dòng)面;11.堆積層滑動(dòng)面;12.鉆孔孔號(hào)平硐編號(hào)

滑坡體內(nèi)發(fā)育有四個(gè)次級(jí)滑體,從上游至下游,依次為:1#、2#、3#和4#次級(jí)滑體,次級(jí)滑體體積分別約為558.2萬m3、50.7萬m3、45.3萬m3、105.2萬m3。4個(gè)次級(jí)滑體中,除4#次級(jí)滑體后緣未有明顯拉張裂縫外,1#、2#、3#次級(jí)滑體后緣及側(cè)緣均分布有明顯的下錯(cuò)臺(tái)坎,滑體內(nèi)多條拉張裂縫。滑體物質(zhì)成分主要為塊碎礫石土及未完全解體砂板巖。鉆孔巖芯、平洞內(nèi)見滑帶,其物質(zhì)組成為粘土夾少量碎石,次級(jí)滑體滑帶為灰白色碎塊石土,成分為炭質(zhì)板巖。

2 滑動(dòng)破壞模式

根據(jù)地表地質(zhì)測(cè)繪及平洞、鉆孔勘探資料分析,滑坡區(qū)域內(nèi)巖層傾倒變形嚴(yán)重,巖層正常產(chǎn)狀為N10°E/NW∠70°～80°,傾倒巖層產(chǎn)狀為N10°～15°E/NW∠5°～35°,因此,推測(cè)滑坡滑動(dòng)破壞模式為傾倒彎曲—拉裂型。

滑坡的滑動(dòng)與巖層傾倒現(xiàn)象有密切的關(guān)系[2],根據(jù)巖層傾角與深度的關(guān)系可劃分為強(qiáng)(<40°)、弱(40°～70°)、正常巖體(>70°)(如圖2),推測(cè)滑床為強(qiáng)傾倒變形變質(zhì)砂巖夾板巖,其巖層屬緩傾坡內(nèi),傾角約為20°～30°(如圖3)。

圖2 典型鉆孔ZKH03巖層傾角與深度的分布關(guān)系圖Fig.2 The dip angles and depth distribution of typical borehole ZKH03

3 斜坡變形演化機(jī)制

工程區(qū)地貌特征為地勢(shì)高、切割深、高差大。通過斜坡變形演化時(shí)空特征,分析該滑坡的變形演化機(jī)制,認(rèn)為斜坡屬于彎曲傾倒—拉裂型。其形成過程為邊坡在河流下切及侵蝕作用下,發(fā)生彎曲—拉裂折斷滑移破壞,滑坡失穩(wěn)后受雅礱江河水沖刷切割,引發(fā)了多次解體和崩塌,最終演化成現(xiàn)有空間形態(tài)[3-7]。依據(jù)斜坡的演化過程可分為如下六個(gè)階段:

(1) 臨空面形成階段(如圖4)。斜坡處于雅礱江復(fù)式背斜的西翼,地層為三疊系上統(tǒng)兩河口組下段變質(zhì)砂巖夾板巖,該階段隨著地殼抬升和河流的下切侵蝕,斜坡前緣臨空面開始形成。

圖4 斜坡變形演化階段一示意圖Fig.4 Diagram of the first stages of slope deformation

(2) 斜坡巖體在應(yīng)力作用下沿結(jié)構(gòu)面初始變形階段(如圖5)。河流下切形成的河谷地形,伴隨卸荷作用,坡體后緣巖體應(yīng)力為拉應(yīng)力分布區(qū),坡腳地帶為剪應(yīng)力集中區(qū),因此,坡體中后部巖體因卸荷回彈,沿板理面拉裂、錯(cuò)動(dòng);坡體內(nèi)陡傾結(jié)構(gòu)面發(fā)生拉裂、錯(cuò)動(dòng),表面出現(xiàn)微小臺(tái)階或在坡肩形成拉裂縫;前緣近垂直于層面發(fā)育的一組節(jié)理面。在斜坡應(yīng)力作用下,發(fā)生剪切蠕滑,為巖體的進(jìn)一步變形奠定了基礎(chǔ)。

(3) 巖層彎曲變形、前緣剪切蠕變、后緣拉裂縫變形階段(如圖6)。地殼抬升運(yùn)動(dòng)作用下,雅礱江河谷演化至T2級(jí)階地,伴隨河流下切侵蝕作用,形成原始坡表地形及地質(zhì)構(gòu)造。尤其是在河谷凹岸強(qiáng)烈側(cè)蝕作用下,斜坡底部被沖刷侵蝕,形成前緣臨空面地形。邊坡在重力場(chǎng)作用下,巖體向河谷臨空方向作“懸臂梁”傾倒彎曲變形。

圖5 斜坡變形演化階段二示意圖Fig.5 Diagram of the second stages of slope deformation

圖6 斜坡變形演化階段三示意圖Fig.6 Diagram of the third stages of slope deformation

(4) 1#潛在滑面形成階段(如圖7)。隨著層狀巖體長(zhǎng)期彎曲傾倒作用,強(qiáng)變形區(qū)內(nèi)巖體破碎程度進(jìn)一步發(fā)育,變形加劇并向坡內(nèi)發(fā)展,順坡拉裂縫相互貫通,形成統(tǒng)一的滑動(dòng)面。在地震或暴雨等條件下,誘發(fā)彎折破壞整體性失穩(wěn)滑動(dòng),滑坡體入江堵塞雅礱江,河流進(jìn)一步下切,前緣形成臨空面,強(qiáng)變形區(qū)表層巖體彎曲傾倒變形加劇,并沿著拉裂縫及破裂面逐步貫通,形成1#潛在滑動(dòng)面。

(5) 2#潛在滑移面形成階段(如圖8)。河流下切,前緣滑坡堆積物受河水沖刷作用形成臨空面,中部強(qiáng)變形巖體失去底部坡腳支撐,彎曲傾倒變形加劇,中上部淺表巖體崩塌脫落,在坡腳處堆積,形成崩坡積物。河流下切至T1階地高程,前緣崩坡積物受河水沖刷作用形成臨空面,崩坡積物失去坡腳反力,失穩(wěn)形成2#次級(jí)滑體。

圖7 斜坡變形演化階段四示意圖Fig.7 Diagram of the forth stages of slope deformation

圖8 斜坡變形演化階段五示意圖Fig.8 Diagram of the fifth stages of slope deformation

(6) 人類工程影響階段(如圖9)。伴隨著河流下切侵蝕和沖刷作用,以及人類工程活動(dòng)造成的坡腳公路開挖,2#次級(jí)滑體淺表崩坡積物垮塌,呈現(xiàn)出現(xiàn)有的空間特征。

從上述過程可看出滑坡歷史上經(jīng)歷多次解體滑動(dòng),其中滑坡體內(nèi)存在3個(gè)規(guī)模相對(duì)較大的潛在不穩(wěn)定體,從深部向淺表依次為主滑坡體和1#次級(jí)滑體、2#次級(jí)滑體、3#次級(jí)滑體,滑坡復(fù)活解體模式以后退式解體為主。

圖9 斜坡變形演化階段六示意圖Fig.9 Diagram of the sixth stages of slope deformation

4 數(shù)值模擬

采用有限元(Geo-studio)滲流分析模塊(SEEP)聯(lián)合有限差分來計(jì)算麻日滑坡在庫水位波動(dòng)以及降雨作用下,其穩(wěn)定性和變形發(fā)展過程。具體計(jì)算方法如下:采用飽和—非飽和滲流理論計(jì)算麻日滑坡地下水滲流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化過程。二維飽和—非飽和滲流微分方程可由Darcy定律和質(zhì)量守恒定律聯(lián)合推導(dǎo)得出,當(dāng)采用水頭h作為控制方程的因變量時(shí),滲流微分方程可以寫成如下形式:

(1)

式中:kx,ky分別為水平和垂直方向的飽和滲透系數(shù);h為總水頭;Q為施加的邊界流量;mw為比水容積;γw為水的重度。接著將滲流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入到有限差分計(jì)算軟件(FLAC3D)中,以此為基礎(chǔ)計(jì)算麻日滑坡的變形發(fā)展過程。

4.1 二維滲流分析

通過麻日滑坡滑體、滑帶和滑床等滑坡結(jié)構(gòu)體的地質(zhì)信息構(gòu)建滑坡地質(zhì)模型(如圖10),在進(jìn)行滲流場(chǎng)計(jì)算時(shí),左、右兩側(cè)邊界設(shè)為不透水邊界,坡面按照水位變化設(shè)為動(dòng)水頭邊界。采用SEEP滲流分析模塊,以1 d為時(shí)步間隔,獲取麻日滑坡在庫水位調(diào)蓄過程中的地下水滲流場(chǎng)。

分析各種工況發(fā)現(xiàn),麻日滑坡的2#次級(jí)滑體前緣受庫水位漲落的影響相對(duì)較大,尤其是在庫水位下降的過程中,由于前緣浸潤(rùn)線下降的滯后,將在滑坡體前緣產(chǎn)生較大的超靜孔隙水壓力,對(duì)淺層滑坡的穩(wěn)定性較為不利。且在降雨作用下,麻日滑坡的地下水滲流場(chǎng)有較為明顯的變化,這對(duì)2#次級(jí)滑體的穩(wěn)定性有一定影響。

圖10 麻日滑坡滲流模型剖面圖Fig.10 The seepage model profile of Mari landslide

4.2 數(shù)值模擬分析

采用FLAC3D來計(jì)算麻日滑坡在庫水位波動(dòng)以及在降雨作用下,計(jì)算其穩(wěn)定性及變形的發(fā)展過程,典型剖面Ⅰ-Ⅰ模型如圖11所示,模型由25 830個(gè)節(jié)點(diǎn),12 691個(gè)單元組成。

圖11 Ⅰ-Ⅰ剖面有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算模型Fig.11 The finite difference numerical model of Ⅰ-Ⅰ profile

1#次級(jí)滑體:該次級(jí)滑體整體位移較小。蓄水前,在天然工況、暴雨工況和暴雨疊加地震工況中變形均較小,滑體處于穩(wěn)定狀態(tài);蓄水后,滑體位移量增加不明顯,天然狀態(tài)增大了9 cm,暴雨?duì)顟B(tài)增大了30 cm,地震狀態(tài)增大了40 cm。表明蓄水對(duì)1#次級(jí)滑體穩(wěn)定性有一定影響,但在蓄水后仍將處于穩(wěn)定狀態(tài),滑動(dòng)破壞的可能性較小。

2#次級(jí)滑體:該次級(jí)滑體整體位移較大。蓄水前,在暴雨?duì)顟B(tài)時(shí)前緣滑體最大位移量達(dá)到34 cm,滑體處于欠穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨疊加地震工況下,位移達(dá)到了2.2 m,模型計(jì)算不收斂,滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài),存在發(fā)生滑動(dòng)破壞的可能;蓄水后,滑體位移量增加明顯,從天然狀態(tài)時(shí)15 cm增至27.2 cm,且剪應(yīng)變?cè)隽繋ж炌?。說明蓄水對(duì)2#次級(jí)滑體穩(wěn)定性有較大影響,滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨?duì)顟B(tài)和地震狀態(tài)時(shí),位移量增大,且計(jì)算不收斂,滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài),存在發(fā)生滑動(dòng)破壞的可能。

綜合分析,在水庫蓄水前,麻日滑坡1#和2#次級(jí)滑體,1#次級(jí)滑體穩(wěn)定性相對(duì)較好,在各種工況下均處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài),僅在暴雨和地震疊加的極端工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。而2#次級(jí)滑體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果相對(duì)較低,僅在天然和暴雨工況下處于基本穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài),但在暴雨和地震疊加工況下,以及蓄水后的暴雨和地震工況下滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在水庫蓄水后,結(jié)果表明蓄水對(duì)各個(gè)次級(jí)滑體均有一定影響,尤其是2#次級(jí)滑體,發(fā)生失穩(wěn)的可能性較大。當(dāng)2#次級(jí)滑體失穩(wěn)破壞,會(huì)造成1#次級(jí)滑體前緣臨空,從而會(huì)降低1#次級(jí)滑體整體穩(wěn)定性。

5 滑坡穩(wěn)定性剛體極限平衡

根據(jù)野外調(diào)查和地質(zhì)勘探資料,運(yùn)用加拿大GEO-SLOPE公司開發(fā)的Geo-Studio系列軟件中的SLOPE模塊對(duì)麻日滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性剛體極限平衡分析。結(jié)合滑坡變形破壞特征及次級(jí)滑體發(fā)育情況,選取滑坡變形區(qū)內(nèi)典型縱剖面建立其計(jì)算模型[8](如圖12),采用指定滑面法,分別計(jì)算主滑體、1#、2#和3#次級(jí)滑體及強(qiáng)變形區(qū)的穩(wěn)定性?；路€(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表1，其表明如下。

圖12 麻日滑坡剖面計(jì)算模型Fig.12 The calculation model of the section of Mari landslide

(1) 水庫蓄水前,麻日滑坡1#次級(jí)滑體穩(wěn)定性較好,在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨或地震工況下穩(wěn)定性有所下降,但仍處于基本穩(wěn)定狀態(tài),而在暴雨和地震疊加的極端工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài);2#、3#次級(jí)滑體穩(wěn)定性較差,在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨或地震工況下處于臨界的欠穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨和地震疊加的極端工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài);主滑體穩(wěn)定性相對(duì)較好,在各工況下處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài);強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定性好,在各工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果一覽表Table 1 The stability calculation results of landslide

(2) 水庫蓄水后,由于滑面前緣剪出口處均處在水位以下,受庫水位浸泡滑面處抗剪強(qiáng)度減小,從而導(dǎo)致抗滑力減小,各滑坡穩(wěn)定性下降。

(3) 水位驟降條件下對(duì)于滑坡穩(wěn)定性的不利影響較大,計(jì)算結(jié)果顯示水位驟降時(shí)2#和3#次級(jí)滑體均處于不穩(wěn)定狀態(tài),極易發(fā)生整體失穩(wěn)。這是因?yàn)?#、3#約有一半方量的滑體處于水位以下,在水位下降時(shí),坡體內(nèi)產(chǎn)生的動(dòng)水壓力作用和水頭差均指向坡外,增加了坡體的下滑力。

(4) 2#、3#滑體失穩(wěn)后,1#次級(jí)滑體前緣臨空,前緣抗滑力減小,在暴雨和地震工況下1#次級(jí)滑體都存在發(fā)生失穩(wěn)的可能。

6 滑坡工程影響

根據(jù)剛體極限平衡法計(jì)算和數(shù)值模擬變形分析,2#和3#次級(jí)滑體在暴雨和地震疊加工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。蓄水后,水位抬升約70 m,正常蓄水位下滑體約有1/2將會(huì)受到庫水浸泡和沖刷,其穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低。且如2#、3#次級(jí)滑體失穩(wěn),1#次級(jí)滑體也將在暴雨與地震工況下存在失穩(wěn)的可能。因此,有必要對(duì)1#、2#、3#滑體進(jìn)行堵江涌浪計(jì)算。

6.1 滑速計(jì)算

采用平均速度法來計(jì)算滑坡啟動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)速度。該方法假設(shè)滑體滑落于半無限水體中,且將滑體視為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行研究,按照牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)基本原理推導(dǎo)出滑坡加速度及速度計(jì)算公式[9]?；率芰θ鐖D13,滑坡入水時(shí)速度公式:

(2)

式中:V為平均速度(m/s);L為滑坡體長(zhǎng)度(m);H為滑坡水上部分重心—水面高度(m);α為滑面傾角(°);φ′為抗剪斷摩擦角(°)。

圖13 滑坡體涌浪平均速度預(yù)測(cè)各要素Fig.13 The prediction factors of landslide surge average velocity

6.2 滑坡堵江分析與計(jì)算

滑坡進(jìn)入河床完全堵塞河床需要有一定的體積。構(gòu)成完全堵江的最小入江土石方量Vmin可通過計(jì)算獲得。

假設(shè)滑坡物質(zhì)入江方向與河水流向正交,河床寬Br,河水深Hr,河床坡降β,一般情況下β較小,可視為水平。天然壩上游壩體較陡,其坡度應(yīng)滿足堵江巖土體在飽水狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角φs,下游坡度可采用堵江物質(zhì)發(fā)生水石流的起始坡度,一般取14°,壩底寬度為L(zhǎng)d1,則完全堵塞河床所需的最小土石方量可簡(jiǎn)化為,如式(7)-(6)所示:

(3)

式中:Vmin為完全堵江所需的最小土石方量;Hr為河水深度(m);Br為河床寬度(m);φs為巖土體飽水狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角(°)。

區(qū)內(nèi)雅礱江水系年平均流量1 910 m3/s,Qs≥fr×Qr即可形成堵江事件。其中Qs(m3/s)為單位時(shí)間入江土石方量;Qr(m3/s)為河水流量;fr為巖土與河床間的摩擦角θ等有關(guān)的無因次量,當(dāng)θ為5°～10°時(shí),初步估算fr值在0.6～0.2間變化。

根據(jù)滑體所處江面幾何特性及巖土體自穩(wěn)能力計(jì)算,最小堵江體積方量約為605萬m3。因1#、2#、3#次級(jí)滑體方量分別約為558.2萬m3、50.7萬m3、45.3萬m3,所以次級(jí)滑體如整體滑動(dòng),不會(huì)形成堵江。

6.3 滑坡涌浪計(jì)算

當(dāng)岸坡發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)時(shí),激起的初始浪高可表示為:

(4)

式中:ξ0為激起的初始涌浪高度(m);h為水庫平均深度(m);v為岸坡水平運(yùn)動(dòng)速度(m/s);g為重力加速度(m/s2)。

當(dāng)岸坡發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)時(shí),激起的初始浪高可用下面的函數(shù)表示為:

(5)

兩種模式下的變化曲線如圖14所示。

圖14 兩種模式下的初始涌浪高度求解曲線圖Fig.14 The initial surge height in two modes curve

以滑坡失事點(diǎn)為擾動(dòng)中心,結(jié)合推進(jìn)波及孤立波傳到對(duì)岸的反射波兩者波型,利用波高按距離的倒數(shù)遞減的規(guī)律(連續(xù)原理),計(jì)算出各小波直接傳到水庫某點(diǎn)的波高和反射波傳到該點(diǎn)的波高,并把兩者進(jìn)行迭加,得出了滑坡失事點(diǎn)到對(duì)岸任意點(diǎn)的最高涌浪公式。其中滑坡涌浪傳至對(duì)岸任一點(diǎn)產(chǎn)生的最大涌浪高度為:

(6)式中:ζ0為初始浪高(m);Ck為波的反射系數(shù);x0為滑坡至A′的距離(m);L為滑坡體寬度(m);n為級(jí)數(shù)應(yīng)取的次數(shù);θn為第n次入射線與岸坡法線的夾角。

上述規(guī)范中研究了滑坡水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種極端狀態(tài),實(shí)際中滑坡都是以一定傾角下滑入水?；陉悓W(xué)德(1984)的建議方法,通過滑坡滑動(dòng)面角度,對(duì)傾斜入水的滑坡所產(chǎn)生的最大涌浪高度進(jìn)行修正。設(shè)滑坡沿著滑動(dòng)面運(yùn)動(dòng)速度為v,滑動(dòng)面傾角為?,將速度進(jìn)行矢量分解,則水平、垂直速度分別為:

vh=v·cos?;vv=v·sin?

應(yīng)用上述計(jì)算公式分別計(jì)算水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的涌浪高度ηh、ηv,將兩者分別乘以權(quán)重后疊加,則修正后的最大涌浪高度為:

η=ηh·cos?2+ηv·sin?2

(7)

涌浪計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 涌浪計(jì)算結(jié)果Table 2 The surge calculation results

7 工程影響評(píng)價(jià)

根據(jù)麻日滑坡Ⅰ-Ⅰ剖面上2#次級(jí)滑體剛體極限平衡分析,認(rèn)為其在不利工況下發(fā)生失穩(wěn)的可能性較大,整體失穩(wěn)后會(huì)產(chǎn)生約50萬m3方量滑體,該方量滑體未達(dá)到雅礱江最小堵江方量,失穩(wěn)后不會(huì)形成堵江。同樣可知1#和3#次級(jí)滑體也不會(huì)形成堵江。

當(dāng)1#次級(jí)滑體整體方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為16.825 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為37.259 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為5.559 m。

當(dāng)1#次級(jí)滑體前緣臨空且整體方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為16.823 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為37.255 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為5.558 m。

當(dāng)1#次級(jí)滑體僅有2/3的方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為13.662 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為30.255 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為3.898 m。

當(dāng)1#次級(jí)滑體前緣臨空且僅有2/3的方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為13.541 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為29.987 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為3.863 m。

當(dāng)2#次級(jí)滑體整體方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為28.954 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為57.03 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為1.547 m。

當(dāng)3#次級(jí)滑體整體方量入江,失穩(wěn)滑體滑動(dòng)時(shí)平均速度為20.156 m/s,滑動(dòng)產(chǎn)生的初始涌浪高度為41.891 m。涌浪傳遞至下游共科水電站壩址區(qū)5.8 km時(shí),預(yù)測(cè)浪高為0.877 m。

8 結(jié)論

根據(jù)相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)勘查、室內(nèi)統(tǒng)計(jì)資料,以麻日滑坡為研究對(duì)象,利用該區(qū)域的地理環(huán)境、氣象水文、區(qū)域地質(zhì)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震等資料,對(duì)滑坡的邊界、形態(tài)規(guī)模、變形破壞特征、組成滑坡系統(tǒng)的各個(gè)要素做出充分分析,其中包括滑坡的形成演化機(jī)制及后期的變形破壞特征,并進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證。且對(duì)滑坡在各種工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了定性、定量的分析,綜合評(píng)價(jià)了麻日滑坡的穩(wěn)定性,為防治方案提供了理論依據(jù)。

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:GB 50287—2006[S]. 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

[2] 李寧,郭雙楓,姚顯春.邊坡潛在滑動(dòng)面模擬方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2016,35(12):2377-2387.

[3] 曹琰波,戴福初,許沖,等.唐家山滑坡變形運(yùn)動(dòng)機(jī)制的離散元模擬[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(s1):2878-2887.

[4] 韓貝傳,王思敬.邊坡傾倒變形的形成機(jī)制與影響因素分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),1999,7(3):213-217.

[5] 豐定祥,吳家秀,葛修潤(rùn).邊坡穩(wěn)定性分析中幾個(gè)問題的探討[J].巖土工程學(xué)報(bào),1990,12(3):1-9.

[6] 谷江波,柯善軍,黃潤(rùn)太.黃金坪水電站邊坡變形機(jī)制分析[J].水力發(fā)電,2016,42(3):20-23.

[7] 李攀峰,黃嘯鷹,吳建川,等,溪洛渡水庫運(yùn)行期干海子滑坡變形動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2016,24(s1):996-1002.

[8] 李濱,王國(guó)章,馮振,等.陡傾層狀巖質(zhì)斜坡極限平衡穩(wěn)定分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2015,37(5):839-846.

[9] 黃波林,陳小婷,殷躍平,等.滑坡崩塌涌浪計(jì)算方法研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2012,20(6):909-815.

(責(zé)任編輯：費(fèi)雯麗)

2017-06-15;改回日期:2017-06-22

鄧衛(wèi)東(1967-),男,教授級(jí)高級(jí)工程師,碩士,地質(zhì)工程專業(yè),從事水電工程地質(zhì)、巖土工程、地下工程、水環(huán)境等領(lǐng)域的工作。E-mail:1989007@chidi.com.cn

P642.22

A

1671-1211(2017)04-0442-07

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.04.019

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170620.1330.018.html 數(shù)字出版日期:2017-06-20 13:30