，

(新疆水利水電勘測設計研究院， 烏魯木齊 830000)

新疆伊犁某電站HP12滑坡群滑帶土特征分析

王兆云，彭亮

(新疆水利水電勘測設計研究院， 烏魯木齊 830000)

滑坡經(jīng)歷了破壞、滑動、堆積和固結等過程，其滑帶土特征復雜，僅憑試驗不能準確確定其抗剪強度指標。滑帶土抗剪強度指標應以試驗成果為基礎，結合滑帶土的物理性狀、宏觀地質(zhì)判斷、工況條件、反算分析和工程經(jīng)驗類比進行綜合取值。

滑坡；滑帶土；抗剪強度；泥巖

1 概 述

某電站采用低壩引水式開發(fā)，攔河引水樞紐最大壩高23.2m，輸水渠道全長約20km，電站裝機容量190MW，保證出力14.11MW，設計多年平均發(fā)電量7.08億kW·h，等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。

根據(jù)勘察，工程引水線路及廠區(qū)共發(fā)育大中小型滑坡22個，其中HP12滑坡群位于渠道9+490～11+253段，體積約3500萬m3左右，滑坡規(guī)模較大，引水渠線無法避讓，對引水渠線的穩(wěn)定有重要的影響。

2009年對該電站滑坡作了專題勘察分析研究，其中在HP12滑坡群布置鉆孔14個、豎井3個，豎井直徑2.0m，采用0.8mm鋼圈連續(xù)襯護，單井深度20～30m，在豎井內(nèi)每3m左右取原狀樣一組進行室內(nèi)試驗，并對豎井揭露的剪裂面取樣進行了室內(nèi)抗剪試驗，合計在豎井內(nèi)取樣完成巖土試驗27組、剪裂面物理性及抗剪試驗8組、泥巖反復剪試驗8組。

2 滑坡群的現(xiàn)狀特征

HP12號滑坡群為1812年地震形成的下第三系泥巖滑坡，由相對獨立的4個滑坡組成?；氯簴|西寬1.7km左右，南北軸線長0.8～1.1km，滑體厚度一般為20～60m，體積約3500萬m3，主滑方向160°～204°?；麦w坡面起伏，整體坡度12°～15°，后緣均形成高陡的黃土滑壁，高度40～60m，坡度40°左右，局部可見高階地砂卵礫石出露于陡壁，階地地面泉水出露，滑坡體地下水位埋深較淺，一般為1～3m，滑坡后緣常見封閉洼地，有泉水出露，形成沼澤，滑舌前部堆積于Ⅳ級階地后緣，整個滑坡體植被生長茂盛。滑坡體臺階、鼓張裂縫和鼓丘等微地貌受沖蝕影響已基本消失，微地貌不明顯。滑坡體上部、滑舌及坡腳均建有牧民民房，據(jù)調(diào)查民房修建已有幾十年，修建以來未發(fā)生過墻體裂縫等滑坡滑動破壞現(xiàn)象，從滑坡體的地貌特征判斷，滑坡自地震形成以來無活動跡象。

3 滑坡物質(zhì)組成與底滑面形態(tài)

滑坡體主要為黃土、砂卵礫石以及紅色泥巖。其中ZK62孔揭露兩層物質(zhì)，上部為黃土，底部與基巖接觸面處可見薄層砂卵礫石；ZK61孔揭露物質(zhì)分層較復雜，坡體表部為泥巖，中部為黃土與砂卵礫石護層，且分別可見兩層，底部滑床為泥巖夾砂礫巖，該孔揭露泥巖超覆在黃土與砂礫石層之上，表明滑坡至少發(fā)生過兩個期次，最新一期為泥巖滑坡堆積在老滑坡堆積體上；ZK63孔表層為黃土，中部見厚層滑動泥巖，底部為薄層砂卵礫石層；ZK64孔表層約16m為黃土，中部見厚層泥巖，下部為灰黃色粉質(zhì)黏土，底部與基巖接觸面處為薄層砂卵礫石，表明滑坡前緣存在超覆現(xiàn)象，紅色泥巖超覆于河床相砂卵礫石層和漫灘相粉質(zhì)黏土之上。見圖1。

圖1 HP12滑坡2-2′地質(zhì)剖面示意圖

滑坡滑床巖性主要為第三系紅色泥巖，底滑面形態(tài)呈“匙形”，自后緣至前緣可明顯分為兩段：中后部為順層發(fā)育的滑面段，較平直，傾角14°左右；前緣從階地物質(zhì)中剪出，高程約1628m，略低于Ⅳ級階地面，滑面呈反翹狀。

4 滑帶土物理力學性質(zhì)

4.1 滑帶土特征

從勘探揭露的滑帶特征看，滑坡中前部滑帶特征明顯，滑坡后部滑帶特征不明顯，即泥巖滑坡區(qū)滑帶明顯，黃土及砂卵礫石區(qū)滑帶不明顯。根據(jù)鉆孔和豎井揭露，滑帶的厚度大多介于0.8～2.5m 之間，平均值1.4m(見表1)?；瑤翞榧t色黏土，成分較純，基本不含礫；滑帶擠壓、錯動現(xiàn)象明顯，含水量較滑體和滑床的其他部位高；滑面一般揉皺呈波狀起伏鏡面，具油脂光澤；滑坡中部主滑段上的滑面稍平直，而中前部抗滑段滑帶土內(nèi)擠壓、揉皺嚴重，常有幾組滑面?；瑤撂烊缓事愿哂谒芟?，一般呈硬塑—可塑狀，少量呈堅硬狀，表明滑帶土在滑坡發(fā)生后產(chǎn)生了一定的固結，見圖2。

表1 鉆孔和豎井揭露滑帶特征

圖2 鉆孔滑帶土狀況

4.2 滑帶土物理性質(zhì)

根據(jù)試驗結果，滑帶土顆粒組成以粉粒為主，粉粒0.075～0.005mm含量47.5%～58%，粘粒小于0.005mm含量26%～39%，膠粒小于0.002mm含量15%～26%，砂、礫大于0.075mm含量一般為7%～17%。

天然含水率平均值w=20.7%，天然密度平均值ρ=2.04g/cm3，干密度平均值ρd=1.69g/cm3，飽和度平均值Sr=91.3%。

分析試驗結果，滑帶土天然含水率明顯比滑體泥巖高，液限較高，具有較強親水性?；瑤劣休^高的密度，表明滑帶土經(jīng)歷后期較長時間的固結壓密作用，呈超固結狀態(tài)，其天然含水率時的原狀土抗剪強度應大于室內(nèi)重塑土的飽和固結快剪強度。

4.3 滑帶土力學性質(zhì)

根據(jù)試驗結果，滑帶剪裂面飽和狀態(tài)快剪黏聚力為25.0～61.9kPa ，平均值為45kPa，小值平均值為32.3kPa，內(nèi)摩擦角為16.2°～22.8°，平均值為19.0°，小值平均值為16.5°?；瑤僚蜃杂膳蛎浡蕿?4%～68%，膨脹力為2～44.1kPa，屬弱—中等膨脹土，見表2。

表2 滑帶土物理力學性試驗成果

5 滑帶土剪切強度參數(shù)的確定

5.1 土的物理力學試驗成果

《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50287—2006)附錄D規(guī)定：“土的抗剪強度宜采用試驗峰值的小值平均值作為標準值”，“弱膨脹土、含鈣鐵結核的膨脹土或堅硬黏土，可以峰值強度的小值平均值作為標準值”。

按照上述規(guī)程規(guī)范，室內(nèi)試驗得到的滑帶土飽和快剪強度參數(shù)小值平均值為：黏聚力c=31.9kPa，內(nèi)摩擦角φ=16.5°。

5.2 土的綜合性狀

滑帶土為黏土，其力學強度指標與其物理性質(zhì)有密切的關系，尤其是天然含水率、界限含水率和天然孔隙比。

從豎井和鉆孔揭露的滑帶土性狀來看，滑帶土結構致密，呈堅硬—硬塑狀態(tài)，表明滑坡年代久遠，近期沒有活動。

從室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)看，天然含水率w=20.7%，略高于塑限, 土體呈堅硬—硬塑狀態(tài)；孔隙比e=0.6，結構致密,飽和度Sr=91.3%，液限WL=63%，說明黏土富含黏土礦物，具有較強的親水性，土中水以強結合水為主。土體的室內(nèi)力學試驗表明：土體的力學強度指標較高，尤其表現(xiàn)出較高的黏聚力，普遍大于40kPa。

5.3 滑坡所處的穩(wěn)定狀態(tài)

勘察期間，未發(fā)現(xiàn)滑坡整體變形跡象，表明滑坡處于滑后穩(wěn)定狀態(tài)?；瑤猎诨瑒雍笠驍D壓、摩擦而具有較高的固結度，滑帶土處于堅硬—硬塑狀態(tài)，結構致密，說明土體具有一定強度，其抗剪應力介于峰值強度和殘余強度之間。此次勘察取8組原狀樣作反復剪，得到的平均值為：黏聚力c=26.7kPa，內(nèi)摩擦角φ=17.4°。

5.4 反算成果

由于HP12滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，當前實際的穩(wěn)定系數(shù)為未知值，假設1812年地震滑坡形成時處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)K=1.0，并在黏聚力c值合理范圍內(nèi)對其給定一系列的假設值，在此基礎上計算與給定c值相對應的內(nèi)摩擦角，結果見表3。根據(jù)前面分析，滑帶土實際強度應不小于反演得到的強度值。

表3 HP12滑坡群c、φ值反演結果(8度地震,K=1.0)

5.5 工程類比

我國多個省廣泛分布的膨脹土或膨脹巖，對于正在滑動的或近期滑動的滑坡，黏聚力c值一般取5～20kPa，內(nèi)摩擦角φ取3°～18°。

6 滑帶土參數(shù)建議值確定

綜合以上分析，此次勘察揭露的滑帶土性狀較好，室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)c、φ值較高，且試樣取自滑坡中前部，根據(jù)勘探，滑坡中后部滑帶不明顯，即滑坡中后部滑帶強度應高于中前部滑帶強度。考慮到不確定因素的存在，使滑帶土的含水率增加，c值適當降低，因此，建議滑帶土c=25kPa，φ=14°，見表4。

表4 滑帶土參數(shù)建議值

7 結 語

a.根據(jù)勘探，滑坡體主要為黃土、砂卵礫石以及紅色泥巖，滑坡滑床巖性主要為第三系紅色泥巖，底滑面形態(tài)呈“匙形”。

b.滑帶的厚度大多介于0.8～2.5m之間，滑帶土為紅色黏土，滑帶擠壓、錯動現(xiàn)象明顯，滑面一般揉皺呈波狀起伏鏡面，具油脂光澤，滑帶土天然含水率略高于塑限，一般呈硬塑—可塑狀，少量呈堅硬狀，表明滑帶土在滑坡發(fā)生后產(chǎn)生了一定的固結。

c.滑帶剪裂面飽和狀態(tài)快剪黏聚力為25.0～61.9kPa，內(nèi)摩擦角為16.2°～22.8°，滑帶土膨自由膨脹率為54%～68%，膨脹力為2～44.1kPa，屬弱—中等膨脹土。

d.室內(nèi)試驗得到的滑帶土飽和快剪強度參數(shù)小值平均值為：黏聚力c=31.9kPa，內(nèi)摩擦角φ=16.5°，反復剪得到的平均值為：黏聚力c=26.7kPa，內(nèi)摩擦角φ=17.4°。

e.取c=30kPa時，由HP12各滑坡計算剖面的反算成果表可知，當穩(wěn)定系數(shù)K=1.0時，相應的φ值為13.1°～16.2°。

f.滑帶土具有較高的密度，表明滑帶土經(jīng)歷后期較長時間的固結壓密作用，呈超固結狀態(tài)。

g.綜合以上分析，滑帶土性狀較好，考慮到不確定因素的存在，建議滑帶土取c=25kPa，φ=14°。

[1]GB 50287—2006水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[2]DL/T 5355—2006水電水利工程土工試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[3]DL/T 5337—2006水利水電工程邊坡工程地質(zhì)勘察技術規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[4]徐邦棟.滑坡的分析與防治[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[5]王恭先，徐峻齡，劉光代，李傳珠.滑坡學與滑坡防治技術[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

AnalysisofHP12LandslideGroupSlidingSoilFeaturesinaXinjiangIliPowerPlant

WANG Zhao-yun, PENG Liang

(XinjiangHydroandPowerDesignInstitute,Urumqi830000,China)

The landslide includes processes of damage, sliding, stacking, consolidation, etc. Its sliding soil has complex features. Its shear-resistant strength indexes can not be accurately determined according to experience. The shear-resistant strength indexes of sliding soil should be based on test result. The values can be comprehensively obtained by combining with sliding soil physical character, micro-geological judgments, working conditions, inverse calculation analysis and engineering experience analogy.

landslide; sliding soil; shear-resistant strength; mudstone

TU411

A

1673-8241(2014)04-0061-04