贵州省盘县西得泥水库溢洪道引渠段滑坡成因分析

王银军

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳550002)

1 工程概况

贵州省盘县西得泥水库位于盘县洒基镇，其溢洪道位于坝址右岸，为开敞式，总长230.067 m，净宽20 m。溢洪道由进口引渠、控制段、泄槽、消能鼻坎等部分组成。拟研究滑坡位于溢洪道引渠段，其右侧开挖边坡高7 m～15 m，左侧至趾槽开挖边坡高12 m～20 m。滑坡为土质和全风化玄武岩滑坡，其前端已向左岸平移了17 m左右，已抵坝址右岸大坝趾板基坑边上，后沿位于溢洪道引渠段中心线附近。滑坡体滑动轴长40 m，前沿宽约73 m，其面积约2000 m2，估算滑坡体总方量约5000 m3(见图 1)。

图1 滑坡体图片

2 基本地质条件

滑坡体所处位置自然地形坡度25°左右。现引渠左侧开挖边坡高12 m～20 m，坡度约为30°；右侧开挖边坡高约8 m，坡度约为65°。

该位置覆盖层主要为风化残坡积(Qel+dl)粉砂质粘土夹碎石，厚2 m～6 m；下伏基岩为二叠系上统峨眉山玄武岩组第三段(P3β3)深灰色玄武岩夹1层10 m～30 cm厚的紫红色、灰红色凝灰质泥岩夹层(见图2)。夹层分布为倾伏向斜构造形态，向斜轴部倾向左岸，其走向为SW向，与平面夹角为12°左右；向斜NE翼夹层倾向260°，最大倾角为40°左右；向斜NW翼夹层倾向137°，最大倾角为45°左右(见图3、图 4)。

图2 凝灰质泥岩夹层

图3 滑坡体工程地质平面图

图4 滑坡体2-2＇工程地质剖面图

覆盖层厚度大。岩体风化强烈，节理裂隙发育。岩体全风化层厚4 m～20 m，玄武岩呈散体状结构，夹泥较严重；强风化层厚5 m～8 m，玄武岩为碎裂镶嵌状结构，局部夹泥；全、强风化岩体内凝灰质泥岩呈泥状，渗透系数相对较小，为相对隔水层；覆盖层及全、强风化玄武岩的渗透系数较大，为相对透水层。地下水类型主要为基岩裂隙水和孔隙水。地下水除接受降雨补给外，还接受附近居民排放生活废水补给，然后沿相对隔水夹层向岸坡低洼处排泄，于溢洪道左侧与右岸趾槽之间出露，枯季流量约为0.2 L/s。

表1 岩(土)体物理力学参数表

该工程分别取了7组、6组岩样进行岩石常规试验和直剪试验。根据试验成果、结合有关工程经验，考虑到现状边坡性状及水下参数的软化，滑坡体各岩(土)体物理力学参数建议值见表1。由表可知，全、强风化凝灰质泥岩力学性质差，尤其水下饱和状态时其φ（摩擦角）值仅为5°～6°，C＇（粘结力）值仅为 8 kPa～12 kPa。

3 滑坡稳定性评价

3.1 滑坡发育特性

研究滑坡体位于坝址右岸溢洪道引渠段，物质成分主要为砂质粘土夹碎石及散体状全风化玄武岩。滑动面为全风化紫红、灰红色凝灰质泥岩夹层，该夹层厚10 cm～30 cm，地下水浸泡软化下，其力学性质差(见表1)。由于溢洪道引渠段及右岸趾墙基坑开挖切脚，引发边坡沿全风化凝灰质泥岩夹层产生滑坡。

溢洪道引渠段右侧开挖边坡高7 m～15 m，左侧至趾槽开挖边坡高12 m～20 m。滑坡前端在趾墙基坑开挖中，在清除—滑坡—清除—滑坡的循环中已向左岸方向平移了17 m左右，已抵右岸大坝趾板基坑边上，后沿位于溢洪道引渠段中心线附近；滑动轴长约40 m；周界形如围椅状；滑坡壁高0 m～2 m；滑坡台阶不明显；滑坡舌抵右岸趾墙基坑边上，横向长约110 m；滑坡体上部发育张拉裂缝，多为弧形；滑坡体中部两侧为剪切裂缝，较平直，规模较小；滑面为直线与圆弧的组合(见图5)。

图5 滑坡体1-1＇工程地质剖面图

滑坡面积约2000 m2，估算滑坡体总方量约5000 m3。随着溢洪道引渠、趾槽的不断开挖，滑坡将不断发展，其滑坡壁将不断后移。因凝灰质泥岩夹层分布形如围椅状，其顶端抵张家湾村寨前，由于凝灰质泥岩力学性质相对砂质粘土夹碎石及全风化玄武岩差(见表1)，随着滑坡的发展，最终滑坡壁将直抵张家湾村寨前，潜在滑坡面积约12200 m2，估算滑坡体总方量约55000 m3。

3.2 滑坡稳定计算及评价

3.2.1 滑坡坡稳定计算及评价

目前，溢洪道引渠段边坡在开挖切脚的情况下已产生滑坡，在自然条件下，边坡在凝灰质泥岩夹层上有泉水出露，可以认为凝灰质泥岩处于饱和状态，其物理力学性质见表1。由于滑坡体较松散，认为滑坡后部滑面为圆弧形；前部沿凝灰质泥岩产生滑动，其滑面为平面；对滑坡采用简化毕肖普法和摩根斯顿－普赖斯法进行稳定计算，成果见图6、图7。

图6 现状情况下的折线滑面安全系数

图7 现状情况下的复合滑面安全系数

经采用简化毕肖普法和摩根斯顿－普赖斯法计算，其稳定系数分别为0.990、0.979，均小于《水利水电工程边坡设计规范》（SL 386—2007）对应4级边坡安全系数1.15，边坡稳定性差，产生滑动。

3.2.2 潜在滑坡稳定计算及评价

在分布的岩土体中，凝灰质泥岩物理力学性质相对砂质粘土夹碎石及散体状全风化玄武岩差。经分析，认为溢洪道引渠段边坡极易沿凝灰质泥岩滑动，为折线滑动，采用摩根斯顿－普赖斯法对边坡进行稳定计算，成果见图8。

图8 现状条件下安全系数

由计算结果可知，现状条件下最小安全系数为1.087，大于1、小于《水利水电工程边坡设计规范》SL 386—2007对应4级边坡安全系数1.15，表明边坡处于基本稳定状态，出现整体滑动可能性较小，但安全储备不足，在暴雨等不利因素影响下可能出现整体和局部滑动。

该边坡在水库运行时，水位从校核洪水位1751.59 m骤降至死水位时最为危险，采用摩根斯顿－普赖斯法对边坡进行稳定计算，其成果见图9。

图9 库水由校核洪水位骤降至死水位安全系数

由计算结果可知，蓄水后库水位由校核洪水位骤降至死水位条件下最小安全系数为0.743，小于1，难以达到规范对应4级边坡安全系数1.10，表明边坡处于不稳定状态，溢洪道边坡沿凝灰质泥岩产生滑坡的可能性大。

由此，溢洪道引渠段边坡在现状条件下整体稳定，局部稳定性差，易发生滑坡。水库蓄水位后，库水位由校核洪水位骤降至死水位时，边坡整体稳定性差，易发生整体滑坡，其后缘直抵距趾槽基坑约200 m远的张家湾村寨前。

4 滑坡成因分析

溢洪道引渠段边坡挖切脚前总体稳定，在右岸趾槽及溢洪道引渠开挖对岸坡切脚后，产生局部滑坡。水库蓄水位后，库水位由校核洪水位骤降至死水位时，边坡整体稳定性差，易发生整体滑坡。经分析，滑坡的成因主要有内因和外因两个因素。

4.1 滑坡产生内因

1)滑坡位置覆盖层为砂质粘土夹碎石，渗透系数相对较大，透水性较强。下伏基岩为玄武岩，全风化状态下呈散体状结构，较松散，渗透系数相对较大，透水性较强。

2)该位置在玄武岩中发育1层凝灰质泥岩夹层，在全、强风化状态下呈土状，渗透系数相对较小，透水性较弱，为相对隔水层。同时，在地下水长期浸泡下力学性质差(见表 1)。

3)滑坡位置凝灰质泥岩夹层呈向斜构造状，其成因为两次火山喷发间歇，火山灰沉积在凹凸不平的岩浆岩上形成。该向斜构造为倾伏向斜，其轴部倾向左岸，倾角为10°左右，该位置边坡结构总体为顺向坡。

4)由于汇水向斜构造的存在，地下水在接受降雨及人工排水补给后，沿覆盖层、全(强)风化孔隙、裂隙等下渗，受相对隔水层——凝灰质泥岩夹层阻挡后，沿夹层向低洼的右岸趾槽基坑位置流动、排泄。

4.2 滑坡产生外因

1)溢洪道及右岸趾槽基坑开挖，对边坡切脚形成较高陡边坡。

2)持续降雨及居住在边坡上部的居民排放生产、生活废水入渗至松散的覆盖层及全、强风化岩体中，从而导致岩、土体的容重增加，且降低了滑动带——凝灰质泥岩夹层的力学性质(见表1)，恶化边坡稳定条件。

在外因、内因的共同作用下，溢洪道引渠段左侧的局部边坡已经产生滑动(见图1、图3)。目前，右岸趾槽已开挖至设计高程，满足设计要求；溢洪道引渠段未开挖至设计高程，仍需继续开挖，对边坡切脚不断加剧，受其影响，滑坡将不断发展、加剧，最终滑坡后沿直抵上部村寨，严重威胁村寨居民生命财产安全。

5 结语

该滑坡发育于覆盖层及全、强风化玄武岩地层中，滑动面为向斜状展布的全风化凝灰质泥岩夹层，受降雨及当地居民生产、生活用水补给后，沿凝灰质泥岩夹层向低洼带运移、排泄，在此过程中降低了夹层的力学性质，是滑坡的产生的原因之一。同时，溢洪道引渠段及右岸趾槽开挖对斜坡切脚，是滑坡产生的原因之二。随着开挖的继续进行，滑坡将不断发展、加剧，最终滑坡后沿直抵上部村寨，严重威胁村寨居民生命财产安全。

该滑坡发育二叠系上统峨眉山玄武岩组第三段(P3β3)地层中，岩性以玄武岩为主，在玄武岩中层理不发育，但在火山喷发间歇沉积的火山灰就形成了夹层，其岩质软弱，抗风化、抗软化能力差，在发育的滑坡中往往为滑面或滑动带。对该滑坡的形成机理和形成条件的分析、归纳和总结对今后此类地层中工程建设具有借鉴意义。