堆积体变形具有很强的时空性,在一定阶段和条件下,堆积体变形虽然较缓或甚至暂时稳定,并不能代表其已经稳定甚至安全。时间上,堆积体斜坡变形一般要经历初始变形、等速变形及加速变形3个阶段;空间上,地表裂缝会随着变形的不断增加逐渐形成完整配套的裂缝体系,正确判断斜坡的变形演化阶段、结合堆积体时空演化规律并进行综合分析,是进行堆积体滑坡灾害预警预报的重要基础和保证。梨园念生垦堆积体起初并不存在明显的滑移面,受外界因素(如明渠开挖、降雨等)的影响,经过复杂的时空演化,堆积体最终沿基覆界面开始发生整体变形破坏。
下面就以金沙江梨园水电站念生垦堆积体为例对其变形的时空效应进行分析。根据变形-时间监测曲线(图6.32),来综合分析判断:
(1)2008年8月中旬首先在堆积体后部1号承包商营地房屋基础开挖中发现有拉裂缝,9月初在水电一局营地前缘左侧山坡——中线公路已出现大量横向张裂缝,在勘测营地地面也见有裂缝,并造成墙体开裂。9月25日水电一局拌和楼后边坡发现一条顺山坡大致呈弧形分布的裂缝,10月中旬裂缝发育至沟顶部(堆积体后缘)进厂公路开挖部位。10月11日在导流明渠右侧开挖坡面上发现剪切裂缝。2008年11月底以前,监测曲线呈一倾斜的直线,且最大变形速率在100mm/d以下,处于等速变形阶段。
(2)从发现上述裂缝开始,裂缝的变化较快,至2008年12月中旬,堆积体后部1号承包商营地处裂缝错台达30cm,水电一局营地内最大错台也超过30cm,公路中也有多处错台现象;水电一局营地前缘左侧山坡——中线公路、勘测营地地面等处裂缝延伸长度、宽度皆有增加之势。已经呈现强烈变形区(主滑区):
1)以勘测营地西侧围墙附近为后缘,勘测营地附近斜坡裂缝发育密度(1条/2~5m,共发育10余条)和程度最高(发育3~4级正向错台与反向错台,错台高达3~4m,延伸长度大于200m,并形成拉陷槽)。
图6.32 念生垦堆积体监测水平位移-时间累积曲线及变形阶段划分
2)以南侧裂缝(金沙江上游侧)为上游侧缘,其沿基覆界面发育,从勘测基地至金沙江边,基本贯通(连通率约75%),最大下错达1.2m。
3)以北侧裂缝为下游侧缘,其位于勘测基地附近沿堆积体中部的冲沟集中发育,堆积体中部发育至中线公路交叉路口处,前缘发育至导流明渠西侧进口段边坡陡缓交界处,基本贯通(连通率约60%),最大下错达0.8m。(www.xing528.com)
4)前缘已出现多级剪出口或挤压滑裂面,且向金沙江已经明显挤出隆起,并时而伴随小范围崩塌。2008年12月初曲线走高上翘,变形加速,主滑区进入加速变形阶段。同时,2008年12月15日以前,主滑区处于加速变形初始阶段,最大变形速率小于200mm/d;2008年12月15日至209年1月中旬,主滑区进入加速变形中期阶段,变形速率在200~500mm/d之间。从滑坡变形时间曲线分析,主滑区已进入加速变形的中期阶段,变形速率较大(400mm/d左右),并呈不断增长趋势。提出尽快采取和加大力度削方减载和排水;待位移速率减缓,立即组织实施抗滑支挡、锚固和系统排水工程;并建议待抗滑支挡与锚固工程等实施生效后,才能恢复明渠施工开挖。
(3)2009年1月2日初步启动念生垦中部存土场卸载,2009年1月19日启动念生垦下部存土场卸载(位于中线公路下方),2009年1月28日启动念生垦沟堆积体上部、下部卸载。至2009年2月中下旬,念生垦沟堆积体变形量在毫米级,变形基本得到控制。2009年1月上旬在强烈变形区后部实施减载,效果比较明显,位移速率随卸载迅速减小,由460mm/d→220mm/d→110mm/d→60mm/d→20mm/d→10mm/d以下→1mm/d~5mm/d波动。随着降雨量减少,坡体由加速变形再次过渡至低速蠕滑等速变形,平均位移速率1~3mm/d。已具备实施抗滑支挡和锚固工程的基本条件。
(4)2009年3月中下旬,伴随导流明渠的进一步开挖,堆积体由仅上游侧强烈变形演变为整体变形,再次启动加速。强烈变形区下游边界已经明确扩大至下游基覆界面;原来的弱变形区已经不复存在,整体变形加速。堆积体上游侧边界更加清晰。前缘明渠底部抬升,至2009年4月7日围堰附近总抬升2.3m。
从裂缝的分期配套情况来看,滑坡周界裂缝已基本圈闭,底滑面已经形成,前缘剪出口已经初现端倪,但还未完全形成。可以说念生垦堆积体整体滑动基本条件已经具备。
2009年3月下旬,抗滑支挡、锚固工程和排水工程尚在实施,还未见成效。导流明渠下游段局部恢复施工开挖,主要开挖明渠底板和围堰基础部位,开挖方量7.2万m3左右。监测资料和现场调查显示:水平位移速率持续增大。伴随导流明渠的进一步开挖,念生垦堆积体变形再次启动,已扩展为整体同步变形,并进入了加速变形中期阶段。
(5)出现上述情况后,参建各方高度重视,提出加强监测预警工作,加大力度实施削方减载;尽快在明渠部位实施回填压脚;同时加快排水工程进度。经应急处置后,监测资料显示:念生垦堆积体变形速率很快再次趋缓,已减缓至毫米级,变形再次得到基本控制。截至2009年6月底,部分抗滑工程、锚固工程、排水工程已经实施,并初见成效。
(6)通过2009年的综合治理以及2010年二期支挡、2012年三期综合治理的实施完成,念生垦沟堆积体变形已趋于稳定。2014年8月右耳变形速率一般-0.8~1.8mm/月,最大变形速率2.7mm/月;左耳变形速率为-3.3~0mm/月;高程1690m平台变形速率为-0.8~4.6mm/月;高程1670.00m平台变形速率为-6.8~2.7mm/月;高程1600.00m平台变形速率为-2.0~4.9mm/月,近半数点值小于1mm/月;导流洞进口明渠右侧变形速率为-3.3~2.3mm/月。产生大规模滑移变形的可能性不大,但仍需加强监测,做好地表及地下的系统排水,对局部地段可能产生的变形,要及时分析,采取必要的应急处理措施。
综上所述,把握堆积体时间-空间演化规律,正确判定堆积体所处的变形演化阶段,是开展堆积体监测预警的基础。同时,也为采取及时有效的处理措施打下基础。
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