任莊水庫(kù)壩后右側(cè)滑坡體成因及處理方案

陳偉龍

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

任莊水庫(kù)壩后右側(cè)滑坡體成因及處理方案

陳偉龍

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

根據(jù)任莊水庫(kù)右壩端及壩肩地形地貌、地層巖性及工程地質(zhì)條件，對(duì)壩后右側(cè)滑坡體的成因進(jìn)行了分析，并在當(dāng)時(shí)處理方案及運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，提出本次除險(xiǎn)加固階段處理方案，為水庫(kù)的安全運(yùn)行提供了有力保障。

滑坡體；滲流；除險(xiǎn)加固；任莊水庫(kù)

1 基本情況

任莊水庫(kù)位于晉城市澤州縣高都鎮(zhèn)任莊村西南約600m的丹河上，系黃河流域沁河水系丹河干流上的一座以防洪為主，兼顧灌溉、供水的控制性工程。壩址以上控制流域面積1298.6km2，總庫(kù)容8050萬(wàn)m3，正常蓄水位765.36m。水庫(kù)由大壩、正常溢洪道、非常溢洪道及灌溉輸水洞等建筑物組成。大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，最大壩高35.3m，長(zhǎng)660m。

在壩后右側(cè)樁號(hào)0+065—0+180處發(fā)育一黃土平臺(tái)，為滑坡體，且緊鄰大壩右端下游壩體，距大壩軸線(xiàn)約100m。該滑坡體頂面高出河床4～6m，高程752～755m，垂直河流方向?qū)?0～90m，順河向長(zhǎng)80～100m，滑坡體厚4～6m，體積約4萬(wàn)m3，組成巖性主要為淺紅色低液限黏土，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，含少量碎石。碎石呈棱角狀，粒徑1～3cm，成份主要為灰?guī)r。

2 滑坡體成因分析

壩體土巖性主要為低液限黏土，為黃褐色、紅色互層，總體結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均，浸潤(rùn)線(xiàn)以上呈堅(jiān)硬—硬塑狀，浸潤(rùn)線(xiàn)以下呈軟塑—可塑狀。其含水率16.3%～30.9%，天然密度1.69～2.08g/m3，干密度1.33～1.63g/m3，孔隙比0.574～0.981，水平滲透系數(shù)1.41× 10-6～5.46×10-4cm/s，垂直滲透系數(shù)1.36×10-6～4.68× 10-4cm/s，多具弱—微透水性。

第四系中更新統(tǒng)洪積低液限黏土，呈淺紅、棕紅色，含鈣質(zhì)結(jié)核，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，呈堅(jiān)硬—硬塑狀。其含水率19.9%～27.8%，天然密度1.89～2.05g/m3，干密度1.53～1.71g/m3，孔隙比0.582～0.788，水平滲透系數(shù)2.86×10-7～1.40×10-4cm/s，垂直滲透系數(shù)1.92×10-7～2.21×10-4cm/s，具弱—極微透水性，為相對(duì)隔水層。分布于壩后，位于發(fā)生滑坡壩體土下部，厚度5～20m。

奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組巖性主要為深灰色、灰黑色中厚—厚層狀灰?guī)r，局部夾薄層淺黃色泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r?；?guī)r為細(xì)晶、微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖體中巖溶發(fā)育，主要為溶隙、溶溝、溶槽、溶孔及溶洞等。其滲透系數(shù)為0.75～0.84m/d，具中等透水性，在右壩肩分布廣泛。該巖體為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀N10°～20° E/NW∠5°～21°，巖層傾向右岸，巖體中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，其產(chǎn)狀分別為：第1組N10°～35°E/SE∠68°～80°，節(jié)理面較平直，寬0.2～0.4cm，泥質(zhì)充填或無(wú)充填，延伸較長(zhǎng)，間距0.6～1.5m；第2組N50°～80°W/SW∠75°～85°，節(jié)理面較粗糙，寬0.1～0.5cm，無(wú)充填，延伸3～6m，間距2～3m。第1組節(jié)理裂隙與河流方向近平行，第2組節(jié)理裂隙與河流方向接近垂直。

該處地下水分為碳酸鹽巖類(lèi)巖溶裂隙水和松散巖類(lèi)孔隙水兩種類(lèi)型。碳酸鹽巖類(lèi)巖溶裂隙水含水層巖性主要為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r，該類(lèi)地下水貯存于節(jié)理裂隙和巖溶中。松散巖類(lèi)孔隙水含水層主要為壩體土，主要賦存于浸潤(rùn)線(xiàn)以下，富水性一般不均勻，中更新統(tǒng)洪積低液限黏土為相對(duì)隔水層。該處地下水主要為庫(kù)水滲漏補(bǔ)給，地下水埋藏較淺，受水庫(kù)蓄水水位影響大。

綜上分析，右岸奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r透水性較強(qiáng)，節(jié)理裂隙發(fā)育，且直接裸露，構(gòu)成滲流通道。水庫(kù)蓄水后，庫(kù)水通過(guò)該層灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r產(chǎn)生滲漏，當(dāng)水流至壩后端時(shí)，遇第四系中更新統(tǒng)洪積低液限黏土阻隔，使?jié)B漏的庫(kù)水受阻并壅高。水庫(kù)筑壩時(shí)，壩體土主要取自左岸，故右端壩體受重車(chē)碾壓次數(shù)相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)相對(duì)松散。當(dāng)庫(kù)水位升高，通過(guò)奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r滲漏的庫(kù)水流量驟增，當(dāng)水流至壩后下部，受第四系中更新統(tǒng)低液限黏土阻隔，壩體浸潤(rùn)線(xiàn)水位升高，故該處壩體土抗剪強(qiáng)度減小，加之該處壩體土結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，當(dāng)土體的抗剪強(qiáng)度小于接觸面的剪應(yīng)力時(shí)，該部分壩體土即發(fā)生剪切破壞，在重力和滲流作用下產(chǎn)生了滑坡。

3 滑坡體處理措施

該段壩體土產(chǎn)生滑坡后，對(duì)其重新進(jìn)行了回填，同時(shí)在該段壩后坡腳處增設(shè)排水褥墊，褥墊層厚1.2～1.5m，順向壩體長(zhǎng)約60m。置于壩后第四系中更新統(tǒng)洪積低液限黏土之上，一側(cè)接奧陶系上馬家溝組灰?guī)r，另一側(cè)延伸至壩后外露。該排水褥墊分為四層，依次由細(xì)砂層、粗砂層、角礫層及塊碎石層組成，另在褥墊頂部與壩體土接觸部位鋪設(shè)一層厚約0.5m經(jīng)碾壓密實(shí)的棕紅色低液限黏土，阻斷進(jìn)入褥墊庫(kù)水與壩體土滲流通道。

該滑坡段增設(shè)排水褥墊以來(lái)，消除了安全隱患，在確保大壩壩體安全方面發(fā)揮了巨大作用，使水庫(kù)能夠長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行。但隨著任莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固的實(shí)施，原有的排水褥墊在施工質(zhì)量、反濾層級(jí)配等方面已不能滿(mǎn)足要求。因此，本次除險(xiǎn)加固根據(jù)原排水褥墊的位置、長(zhǎng)度、分布及組成結(jié)構(gòu)，建議清除該層排水褥墊，并在原有褥墊位置鋪設(shè)新的排水褥墊。從后壩坡坡腳從下游往上游分層削坡，底部清除全部水平褥墊排水層，開(kāi)挖周邊削坡坡度1∶3。清除原有排水褥墊后，在原有褥墊位置鋪設(shè)新的排水褥墊，并向下游延伸至新筑排水棱體。新設(shè)排水褥墊組成及級(jí)配應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求，并確保右岸滲漏庫(kù)水通過(guò)該褥墊滲流至下游排水棱體。然后采用壩坡削坡土及料場(chǎng)土分層回填壓實(shí)處理，分層厚度300mm，壓實(shí)度不小于0.98，并確保施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

除險(xiǎn)加固階段設(shè)計(jì)方案是在對(duì)該段壩體土滑坡成因進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合該段壩體壩基地層巖性及工程地質(zhì)特性，對(duì)原處理方案進(jìn)行反復(fù)論證，最終結(jié)合其優(yōu)點(diǎn)，對(duì)存在的不足之處加以改進(jìn)?，F(xiàn)任莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工改造已基本結(jié)束，隨著水庫(kù)的蓄水運(yùn)行，該段壩體將為水庫(kù)大壩的整體安全平穩(wěn)運(yùn)行提供更強(qiáng)有力的保障。

TV698.2+32 ［

］C ［

］1004-7042（2016）07-0033-02

陳偉龍（1982-），男，2006年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院巖土工程專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-05-11；

2016-06-13