水布垭水电站大岩淌滑坡稳定分析

一、工程简况

大岩淌滑坡位于清江水布垭面板堆石坝左岸大崖东侧脚下，距水布垭面板堆石坝坝轴线800m，距溢洪道挑流鼻坎300m，距最大挑距冲坑60m。滑坡原为一微顺层基岩滑坡，后经局部解体形成现状。滑坡总面积0.196km2，厚度一般为25～40m，最厚约64.8m，总体积约588万m3（图1-12-1）。

大岩淌滑坡由一个主滑体、东西两个次级滑体及前缘局部崩解体组成，整个滑坡体上陡下缓，基本属于一推动式滑坡。在天然情况下，大岩淌滑坡主体处于稳定状态，未发现大规模的局部失稳现象。但由于滑坡体位于泄洪建筑物附近，工程施工和运行对滑坡体的稳定性会产生直接的影响，具体表现在：

（1）水垫塘的开挖削弱了滑坡前部的压脚稳固作用和防冲刷作用。

（2）溢洪道泄洪时会产生强烈的雾化雨，对滑坡体的稳定会造成非常不利的影响。

（3）工程施工使滑坡体的地表径流条件和良好的植被遭到破坏，导致滑坡体内部环境条件恶化。

因此，必须在稳定分析的基础上，采取一定的工程措施（如加固、排水、削坡减载等）对滑坡体进行处理。

二、分析条件

取B—B断面为计算断面（图1-12-1），该断面的左侧位于河床的中央，右侧距滑坡体后缘水平距离约50m。断面以滑带为界，分上下两区，上面是滑体部分，下面是基岩部分，基岩深度取滑体最低点以下100m。

大岩淌滑坡位于泄洪建筑物附近，水垫塘开挖在滑坡前缘进行，反翘的滑体剪出口被挖除以后将削弱其对滑坡前部的压脚稳固作用。拟系数的工程加固措施为：在滑坡体前缘加两排预应力拉锚抗滑桩。抗滑桩按10m间距布置，单根断面尺寸为3m×4m，每根桩顶加4000k N的预应力锚索，其预应力按集中力进行模拟。

大岩淌滑坡体地表和地下水径流条件好，大气降水入渗量小，滑体内地下水欠丰，但滑坡的稳定性对滑体的地下水位较为敏感。

本节介绍大岩淌滑坡在以下3种工况下的计算结果：

（1）自重+稳定渗流（天然状态）。

（2）工程开挖。

（3）工程加固+工程开挖。

图1-12-1　大岩淌滑坡

大岩淌滑坡物理力学指标见表1-12-1。

表1-12-1　物理力学指标

三、主要结果与分析(www.xing528.com)

1.网格优化与计算精度

图1-12-2为初始背景网格，该网格离散误差为e=6.3%。若控制离散误差et=2%，则得到图1-12-3所示优化后的网格。可以看出，在主滑带与滑坡体的坡脚部位，网格更加密集，因为在这些部位有应力集中现象，并有部分滑坡体进入屈服。

图1-12-2　初始背景网格图（3662个单元，3782个结点）

图1-12-3　优化后的有限单元网格（5316个单元，5487个结点）

2.应力分析

图1-12-4为边坡处理后的主应力矢量图。滑坡体各部位均处于双向受压状态，主压应力方向接近垂直，略向坡脚方向倾斜，且倾斜度由上到下逐渐增大。滑坡体第一主应力为0～-0.67MPa，第二主应力为0～-1.10MPa，最大应力发生在中上部滑坡体最厚的滑带处。

图1-12-4　滑坡体加固+开挖后的主应力矢量图

3.变形分析

水垫塘开挖后，若不采取一定的加固措施，会产生很大的呈下滑趋势的变形，有限单元计算不收敛。开挖前先在滑坡前缘加两排预应力锚桩，再开挖水垫塘，坡脚处的位移可得到有效控制。图1-12-5为先加固后开挖的位移矢量图，坡脚部位最大水平位移为14.5cm，最大垂直位移为15.7cm。

图1-12-5　滑坡体加固+开挖后的位移矢量图

4.屈服区与稳定性

计算结果表明：若只开挖水垫塘，不采取加固措施，则滑坡体前缘会产生很大的压剪屈服区，有限单元计算发散。屈服区从开挖面向上发展，最终导致整个滑坡体破坏。因此，需要在开挖前采取支护措施，以保证滑坡体的稳定。

天然情况下计算的强度储备安全系数为1.28，工程加固+开挖情况下计算的强度储备安全系数为1.24。图1-12-6为工程加固+开挖情况下滑坡体屈服区分布图，可以看出：经加固后，坡脚部位的塑性区比较小，说明预应力锚桩对滑坡体的稳定性发挥了很大的作用。

图1-12-6　加固+开挖情况下滑坡体屈服区分布图

在计算过程中，发现滑坡体内虽然存在一定的压剪屈服区，但没有形成新的滑裂面。大岩淌滑坡体局部失稳破坏的可能性较小。