第２５卷第５期 资源环境与工程 Ｖｏ１．２５．Ｎｏ．５ ２０１１年１０月 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ０（ ｔ．．２０１１ 库水位对滑坡稳定性影响分析 ——以某水库库区地垄堡滑坡为例 张 鑫 ，陈艳国。，潘 恺 （１．黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州４５０００３；２．北京中色资源环境工程有限公司，北京 １０００１２） 摘要：以地垄堡滑坡为例，采用极限平衡法分别计算分析了滑坡现状稳定性及蓄水后受水位及地震影响 情况下的稳定性，计算采用ＳＴＡＢ２００９边坡稳定性分析程序，对比分析了库水位对滑坡稳定性的影响程度， 所获结果对该滑坡治理具有指导意义。 关键词：滑坡；稳定性系数；极限平衡；库水位 中图分类号：Ｐ６４２．２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ｌ一１２１１（２０１１）０５—０４８１—０３ １滑坡基本特征 １０。～１２。，厚度变化趋势为：后部薄一中部厚一前部 薄。岩性为浅黄色壤土夹碎石，碎石含量一般在６０％ １．１地形地貌及空间形态 左右。对于该滑坡来说，滑动带的鉴别标志主要为颜 地垄堡滑坡位于某水库黄河左岸地垄堡村，处于 色变化、岩芯完整程度及擦痕等。 黄河岸坡的中下部，空间上呈圈椅状地形；滑坡后缘为 （３）滑床滑床物质主要为二叠系上统石千峰组 基岩陡坎，高程在７２５～７５０ ｍ，宽约３７０．０ ｍ，南、北两 （Ｐ ｓｈ）砂岩，属较软岩，岩石力学强度、抗风化能力和 侧冲沟构成分离边界；前缘已被黄河冲蚀，残留部分孤 抗侵蚀剥蚀能力较差，基岩与土体接触面坡度１０。～ 石，宽约８１０．０ ｍ，高程在６４５ ｍ左右，基本与现在的黄 １２。，地层产状２７５。 １２。，与坡向斜交。 河水面＿致（６４４．９ ｍ）。纵向长约（平距）３３５．０ ｍ，呈 （４）滑坡水文地质滑坡体组成物质主要为土夹 台阶状陡一缓一陡一缓一陡的地形，斜坡坡度平均２Ｏ。 碎石，孔隙率变化较大，导致含水性极不均一，较松散 左右。滑坡平面形态呈鞍状，面积约２５．８万ｍ ，滑坡 的土夹碎石层可以形成含水层或透水层，砂岩、泥质粉 体平均厚度约２３．１ ｍ，体积约５９０万ｍ ，主滑方向为 砂岩相对隔水效果较好。该滑坡地下水位高于黄河水 ２７７。。滑坡发育两级错落的小型平台地形，这种平台 面，受大气降雨、地表水补给，自东向西径流，最终排泄 地形与滑坡多期次发育有关。 人黄河。水库蓄水后对该滑坡地下水位影响较小。 １．２滑坡物质组成及结构特征 （１）滑坡体地垄堡滑坡是发育于二叠系上统石 ２滑坡稳定性分析 千峰组（Ｐ：ｓｈ）砂岩地层上的土质滑坡，以土与基岩界 ２．１滑坡稳定性影响因素 面为滑面，以石千峰组（Ｐ ｓｈ）砂岩为滑床的滑坡。 该滑坡目前没有明显滑动痕迹，后缘及侧翼均未 滑体主要由土夹碎石组成，从滑坡体组成物质结 见拉张裂缝存在，滑坡滑动主要影响因素包括： 合滑坡区地质环境分析，滑坡的物质来源就在上方不 （１）滑坡前缘直接临河，水流淘空滑坡体前缘物 远的斜坡内，属于就近崩塌、搬运、堆积，其大体上的崩 质，造成阻滑物减少，阻滑力降低，当下滑力大于阻滑 塌或滑动次序较清楚，但以某一岩性段为主的碎石土 力时，滑坡体开始下滑，这是滑坡滑动的主要影响因素 中仍存在其他岩性段内物质，另外滑坡前部下方出现 之一…。 崩塌物质，说明该滑坡为土质滑坡，具有先崩塌后堆积 （２）滑坡后缘地形较平缓，地表水容易顺土夹碎 再整体滑移的特点。 石层下渗至相对隔水层砂岩及泥质砂岩顶面，降低了 （２）滑动带（面） 处于滑坡堆积土夹碎石底部 土体与岩面的摩擦，是滑坡滑动的影响因素之一。 与下伏基岩顶面之间。滑面倾向近正西向，滑面坡度 （３）集中且持续的降雨与洪水位叠加影响是该滑 收稿日期：２０１１—０６—０１；改回日期：２０１１—０６—２２ 作者简介：张鑫（１９７８一），男，工程师，硕士，地质工程专业，从事水利水电工程地质、地质灾害危险性评估等工作。Ｅ—ｍａｉｌ ｚｈａｎｇｌａｏｈｕ７８＠ｙａｈｏｏ．ｏｏｍ．Ｃｌｆｌ ４８２ 资源环境与工程 坡滑动的重要影响因素之一。 ２．２滑坡稳定性极限平衡法计算 极限平衡法的基本理论已非常成熟，国内外已有不 少应用程序，本文采用边坡稳定分析程序ＳＴＡＢ２００９ ， １，计算剖面见图１。 表１ 地垄堡滑坡稳定性计算参数建议值表 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅ（ （）ｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｄｉｈｍｇｔ）ａｏ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ 该软件是由中国水利水电科学研究院陈祖煜院士、孙 平研究员等歼发，主要用于土质边坡和土石坝边坡的 稳定分析，运用该程序计算不同工况组合下滑坡稳定 性系数。 （１）计算参数选取根据试验资料同时参照黄河 小浪底近坝库段滑坡试验数据。计算选取参数见表 图１ 地垄堡滑坡工程地质剖面图 Ｆｉｇ．１ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ Ｄｉｌｏｎｇｂａｏ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ （２）计算结果 计算过程中将地下水动力学中的 Ｄｕｐｕｉｔ假定引中到斜坡堆积体潜水运动的分析中，只 要确定了斜坡堆积体中饱和带的厚度，就可以直接确 定地下水的水头并由饱和带的厚度变化确定水力梯 度，计算渗透力。 刈‘斜坡堆积体进行条块划分 ，以分界面（见图 ２）处的地下水水位作为水头（ｈ．、ｈ ），同时假定渗透路 径长度等于分界面在潜在滑动面上的直线距离（Ｌ． ）。 由滑体条块自重产生的有效抗滑力为： Ｒ ＝（ ＋ ） ＣＯＳＯｔ ｔｇ ＋ｃ Ｌ （ 由条块自重和地下水渗透力组合形成的有效滑动 力为： Ｔｉ＝（ ＋ ，） ｓｉｎａ 斗ｙ （ ） （ｈ 一ｈ ＋１）／Ｌ ｎ Ｒ ： ⑧ ． 这样，分界面之间，条块内地下水水力梯度的绝对值为 ＝． （ｈ 一ｈ ）／Ｌ Ｊ＝３／ 渗透力由下式 算： ＝ （ｈ 一ｈ２）／Ｌ１２ ① 式中：ｙ 为土体的浮容重；Ｔ为天然容重；Ｖ 为条块的 包气带面积（忽略毛细吸力作用）； 为滑动面与水平 面的夹角； 为条块底面长度； 为滑坡稳定系数；／／，为 式Ｌ卜Ｉ：＿，为条块所受到的渗透力，方向指向斜坡前缘， Ｉ｜ｊ潜在滑动而平行； 为水的容重； 为条块的饱和面 条块数。 地垄堡滑坡作为涉水滑坡，现河水面水位６４４．９ ｍ， 积（ 宽体积）， 饱和带的厚度成正比。 蓄水后水位在６５７．０ １１３，计算考虑库水位、暴雨及地震 工况的组合。计算结果见表２。 ３结论 （１）根据滑坡稳定性分析计算结果，地垄堡滑坡同 前整体处于稳定状态。蓄水后地垄堡滑坡段回水位为 ６５７ ｍ，此时由于水位上升前缘滑带物质被软化，内摩擦 图２滑坡条块渗透力分析示意图 Ｆｉｇ ２ Ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｓｔｒｉｐ 角及粘聚力显著下降，滑坡安伞系数大幅度降低，降低 幅度达３７．７％，但此时滑坡仍处于基本稳定状态。 第５期 ． 张鑫等：库水位对滑坡稳定性影响分析４８３ 备注：现河水位６４４．９ ｍ，蓄水后滑坡段水位６５７ （２）在饱和状态下计算结果表明，蓄水后对滑坡 稳定性影响较小，由于滑带物质饱和后，已经被水软 化，蓄水后对其影响甚微。 （３）计算结果表明在地震情况下该滑坡仍处于稳 定状态，地震对该滑坡稳定性影响不敏感。 整体滑动。 （６）蓄水前后，饱和状态的滑体在Ⅶ地震的作用 下处于不稳定状态。 参考文献： 张梧荫．石家庄水库宁化堡滑坡稳定分析［Ｊ］．电力学报，２００５，２０ （２）：１８２—１８５． （４）滑坡体在库水位的影响下，岩土性质进一步 弱化，物理力学参数降低，滑坡的稳定性系数也随之降 低。当滑体达到饱和时根据计算结果可知滑坡处于极 限平衡状态。 ［２］ 张孟喜，吉随旺，等．十三陵抽水蓄能电站上池滑坡稳定性分析 ［Ｊ］．岩土力学，１９９７，１８（１）：４８—５３． ［３］ 陈祖煜．土质边坡稳定分析——原理・方法・程序［Ｍ］．北京：中 国水利水电出版社，２００３． （５）蓄水后地垄堡滑坡段回水位为６５７ ｍ，滑坡 前缘被水淹没，淹没部分滑面在水浸泡下软化，将来可 能在库水位和降雨等不利影响因素组合下发生局部或 （责任编辑：潘潇） Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｌｅｖｅｌ ｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ ，ＣＨＥＮ Ｙａｎｇｕｏ ，ＰＡＮ Ｋａｉ （１．Ｙｅｌｌｏｗ ＲｉｖｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｔｓｕｈｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ ４５０００３；２．Ｒｅｓｏｕｒｃｅ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｂｅｒｉｎｇ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅ１ ａｎｄ ｓｅｉｓｍｉｃｉｔｙ ａｆｔｅｒ ｉｍｐｏｕｎｄｍｅｎｔ ａｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ，ｔａｋｉｎｇ ＤｉＬｏｎｇＢａｏ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｇｉｖｅ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｓｌｉｄｅ；ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｔａｂｉｆｌｉｔｙ；ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｌｅｖｅｌ （上接４７７页） Ｐｒｉｍａｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｗａｔｅｒ－ｉｎｔａｋｅ Ｓｌｏｐｅ ｏｆ Ｇｏｕｐｉｔａｎ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＸＵ Ｊｕｎ ，ＹＩＮ Ｃｈｕｎｍｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｂｉｙｏｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｚｈｉ （１ Ｃｈａｎｇｆｉａｎｇ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００１０；２．Ｙｗｈａｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙｗｈａｎｇ，Ｈｕｂｅｉ ４４３０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ．ｉｎｔａｋｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ Ｇｏｕｐｉｔａｎ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｉＳ １ ７ １ ｍｔｈｅ ．ｓｔｒａｔｕｍ ｉｓ ｍｏｓｔｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｉｎ Ｍａｏｋｏｕ ａｎｄ Ｗｕｊｉａｐｉｎｇ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｒｍｉａｎ．Ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｉｎｔａｋｅ ｓｌｏｐｅ ｉｎｃｌｕｄｅ ｗｅａｋ ｌａｙｅｒｓ，ｕｎｓｔａｂｌｅ ｂｌｏｃｋｓ ａｎｄ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ，ｅｔｃ．Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｌａｙｅｒｓ，ｔｈｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｂｌｏｃｋｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｕｇ ａｗａｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｆｉｌｌｅｄ ｗｉｔｈ Ｃ２０ ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｕｐ ｔｏ ｎｏｗ，ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｇｏｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｏｕｐｉｔａｎ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；ｓｌｏｐｅ；ｗｅａｋ ｌａｙｅｒｓ；ｕｎｓｔａｂｌｅ ｂｌｏｃｋｓ；ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ