紅巖渠滑坡體穩(wěn)定性分析與治理方案

何榮智，朱 蕾，夏承齋

（1.四川省都江堰人民渠第一管理處，611930，彭州；2.四川大學水利水電學院，610065，成都）

一、工程背景

2008年5月12日，四川省汶川縣發(fā)生了里氏8.0級大地震。地震造成四川省都江堰人民渠灌區(qū)紅巖分干渠K3+360—K3+455段右側(cè)堤岸發(fā)生嚴重變形，渠道混凝土護坡大面積斷裂、脫落，底板斷裂，右岸渠底處裂縫已經(jīng)貫通，堤頂出現(xiàn)裂縫、沉降，渠堤前緣即右岸渠堤坡腳在原漿砌石擋墻墻頂處擠出10～25 cm。渠堤整體處于危險的整體蠕動加劇變形階段，喪失輸水功能，直接影響下游彭州、什邡和綿竹3市1.5萬hm2農(nóng)田的灌溉和灌區(qū)群眾生產(chǎn)、生活用水，災后治理工作刻不容緩。參照相關規(guī)范對地質(zhì)災害防治等級的劃分標準，可確定該防治工程等級為Ⅱ級。本文在現(xiàn)場踏勘及收集資料的基礎上，系統(tǒng)分析該滑坡的形成條件、成因、特征及穩(wěn)定狀況，并針對此滑坡體提出了合理的工程治理方案。

二、滑坡區(qū)水文地質(zhì)條件

紅巖渠滑坡體東西寬65 m，縱向長度18 m，總體積3 300 m3，屬小型推移式土質(zhì)滑坡。根據(jù)地面調(diào)查和現(xiàn)場鉆孔資料可知，滑坡區(qū)主要地層有：①第四系人工填土層。主要分布在渠堤主體，褐黃色黏土，結構中密，可塑狀，其中黏粒、粉細砂粒有局部集中現(xiàn)象。②第四系中下更新統(tǒng)。黃褐色風化泥沙卵礫石層，卵礫成分以花崗巖、凝灰?guī)r、石英巖、砂巖為主，顆粒大小混雜，無分選，排列無序。除石英礫石外，花崗巖等卵礫多已完全強烈風化，用手捏即散為砂粒狀，如經(jīng)擾動并遇水，其地質(zhì)性質(zhì)急劇惡化，易變性，強度低。③侏羅系蓮花口組。主要出露于沿河谷底局部，階地基座構成濱湖，濱淺湖相紅色砂、泥巖韻律沉積巖為中厚層狀，紫紅、磚紅色粉砂質(zhì)黏土巖與灰紫、紫灰色粉砂巖互層。

滑坡區(qū)水文地質(zhì)條件比較單一，地下水的類型主要為孔隙性潛水，主要受渠水和降雨地表匯流補給。第四系層構成良好的持水層，渠堤浸潤線以下的土體多為飽水狀態(tài)。

三、滑坡變形影響因素

采用地質(zhì)勘查、計算分析、工程類比等方法分析表明，影響紅巖渠滑坡體發(fā)生整體失穩(wěn)的主要因素如下：

1.地震的影響

滑坡區(qū)緊鄰構造作用活躍的龍門山構造帶，地震動峰值加速度為0.15 g。坡體臨空面較陡，地震產(chǎn)生的縱波、橫波引起土體搖擺晃動。土層在強烈的橫向搖擺中抗剪強度降低，同時處于地下水水位以下的砂粒填土層瞬間受到巨大地震力的強烈作用，孔隙水來不及排出，孔隙壓力突然升高，動水壓力劇增，土體解體，并在渠底形成與渠道走向基本一致的縱向裂縫，滑體前緣剪出，滑動帶整體貫通，從而誘發(fā)滑坡的變形。

2.地層巖性的影響

渠堤主要是人工填土夯實而成，主要成分為褐黃色黏土，結構中密，且浸潤線以下的土體多為飽水狀態(tài)，C值、φ值較低；下覆層為原有的第四系中下更新統(tǒng)黃褐色風化泥沙卵礫石層，新老層間接合質(zhì)量不好，且在浸潤線下方，在渠道高水位的靜水壓力作用下，容易在層間接合處形成滑動帶。

3.水的影響

渠道防滲設施老化，渠水入滲不僅增大了坡體自重和孔隙水壓力，而且在滲透過程中產(chǎn)生的動水壓力也不利于滑坡體的穩(wěn)定，尤其在地震條件下，往往是滑坡體內(nèi)的應力分布急劇向坡體失穩(wěn)的方向轉(zhuǎn)化。渠水流入后緣貫穿裂縫中，滲入滑動帶，進一步降低滑動帶的內(nèi)黏聚力和內(nèi)摩擦力，同時渠道正常水位形成的水壓力在滑坡體后緣形成巨大推力，引起滑坡應力場和形變場的顯著變化。

4.工程特殊性的影響

紅巖渠K3+365—K3+460段是按“裁彎取直”原理在山凹處修建的人工填筑渠道，并建穿渠的涵洞排水溝。人工填筑體處于山凹處，屬于山體水的匯流排放通道。雨季土體多為飽水狀態(tài)，加上地震力作用，造成滑動面超過漿砌石擋墻高度，原攔擋阻滑工程未能有效止滑，使滑坡在墻頂處剪出。

四、滑坡計算

1.計算剖面

根據(jù)滑坡特征，確定了1條縱剖面（Ⅰ—Ⅰ′剖面），采用折線形傳遞系數(shù)法對剖面條分并建立極限平衡狀態(tài)下穩(wěn)定性分析的計算模型；同時為取得滑帶的實際物理力學參數(shù)，建立了Ⅰ—Ⅰ′剖面作為計算反分析模型。

2.計算參數(shù)

滑體飽和容重為 19.64 kN/m3。由于滑動帶土體埋深較大，取樣困難，本次計算過程中的抗剪強度指標值通過反分析法和工程類比綜合取值。由反分析原理可知，滑體已經(jīng)發(fā)生整體蠕動，采用傳遞系數(shù)法計算，并令滑坡體的穩(wěn)定性系數(shù)K=0.99。

3.計算結果分析

計算分為兩種工況：

工況1：飽和自重+靜水壓力；

工況2：飽和自重+靜水壓力+地震。

在工況1下，Ⅰ—Ⅰ′剖面計算出穩(wěn)定性系數(shù)為1.116；在工況2下，設計安全系數(shù)為1.05時，計算穩(wěn)定性系數(shù)為0.982，其最后一個條塊下滑力為22.78 kN/m，計算結果與滑坡變形現(xiàn)狀的宏觀判斷相吻合。在工況2下滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲備嚴重不足，因此，需要采取布置抗滑支擋工程等措施確保渠堤的穩(wěn)定性。

五、滑坡治理方案

為減輕地質(zhì)災害造成的損失，避免更大破壞的產(chǎn)生，保證渠道正常運行和下游群眾生產(chǎn)、生活所需，治理工程堅持預防為主，避讓與治理相結合以及全面規(guī)劃、突出重點的原則。具體措施如下：

①裂縫灌漿：對渠頂?shù)淖冃瘟芽p帶采用自重灌漿的方法對其封填，確保雨水無法滲入壩體內(nèi)。②渠道防滲：清除該段受損的混凝土邊坡和底板，重新澆筑混凝土底板，兩側(cè)采用C15細石混凝土砌大卵石并用M10砂漿抹面，底板與兩側(cè)交界處及沉降縫采用2cm瀝青衫板條鑲嵌防滲。③渠堤防滲：右岸渠頂外側(cè)布設一排36個灌漿孔，采用劈裂灌漿技術，孔徑0.11 m，孔間距2.0 m，孔深6.5 m，深入滑動面以下1.4 m，同時灌漿孔插入直立鋼筋，起一定的抗滑加固作用。④坡腳抗滑支擋工程：在渠堤前緣剪出口位置（603.5m標高）布置一排重力式擋墻進行抗滑支擋，總長50.5m。重力式擋墻根據(jù)剪出口推力設計墻高2.8m，墻頂寬1.5 m，C20鋼筋混凝土結構澆筑。⑤變形監(jiān)測：專業(yè)監(jiān)測點設置在渠頂和擋土墻頂部，各設置2個混凝土墩，頂部設置十字釘，采用全站儀對監(jiān)測點進行水平和垂直位移監(jiān)測，在施工過程中和工程竣工后實行全程監(jiān)測。

六、治理效果

紅巖渠滑坡治理工程于2009年2月15日竣工，現(xiàn)治理工程段渠道經(jīng)一年多的運行，尤其在汛期和春灌期間長時間高水位狀況下運行，經(jīng)后期監(jiān)測，渠堤未出現(xiàn)水平或垂直位移，前緣未出現(xiàn)滲水，該段治理成效明顯，達到預期效果，有效地保證了下游農(nóng)田的灌溉和灌區(qū)群眾生產(chǎn)、生活用水。

[1]中華人民共和國國土資源部.滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范（DZ/T 0219—2006）[S].北京：中國標準出版社，2006.

[2]中華人民共和國國土資源部.滑坡防治工程勘察規(guī)范（DZ/T0218—2006）[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3]夏承齋，魏新平，詹傳妮.清林溝滑坡體機理分析與治理方案[J].云南水力發(fā)電，2010（2）.

[4]楊明亮，袁從華，駱行文，等.高速公路路塹邊坡順層滑坡分析與治理[J].巖石力學與工程學報，2005（23）.