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滑坡是一种全球性的自然灾害,危害性仅次于地震和洪水。在地质条件复杂的山区,由开采、开挖所引起的滑坡、塌陷等地质灾害直接危害到当地人民的生命财产和经济建设,因此对采动后坡体的稳定性以及坡体滑动治理方法的研究就显得十分重要且必要。十堰500kV变电站是为十堰市南三县的水电外送而兴建的控制性工程。该变电站站址处于临河山前地带,整体地势西南高、东侧较低,故而对西侧和南侧山体进行了一定程度的开挖。2007年10月对开挖过程中出现的西北侧滑坡体和西南侧的高边坡分别进行了支护处理。
在2008年8月下旬,经较长时间的连续降雨后,在该变电站西南侧的山体出现滑坡迹象,在高边坡支护区的外侧山体上出现了宽5~30cm、长度50~60m的拉裂缝及部分林木的倾倒,并造成支护范围内的截排水沟破裂、倒塌,格构梁鼓胀、锚杆接头断裂等破坏现象。而滑坡体前缘距已建成的变电站的塔架仅10余米,该滑坡坡脚为十堰500kV变电站,目前各种电器设备已经安装到位,价值一亿余元。若滑坡失稳,不仅变电站的各种设施,而且超高压电网的运行安全均将受到影响,危害程度很严重。因而对该边坡的治理工作是现实而又紧迫的客观要求。
本论文以十堰某变电站岩质边坡为例,根据结构面统计特征确定其岩体结构类型,并预测其变形失稳模式;根据钻孔测斜仪获取的边坡深部位移数据,以及地表鼓胀、拉裂等位移形迹,确定边坡破坏面的位置及形状;在室内土工试验的基础上估算岩体强度参数,综合参数反演成果,提出边坡稳定性计算建议值;在此基础上进行稳定性分析与评价,以掌握边坡稳定状态及其发展趋势;最后根据稳定性评价结果及边坡变形特征,提出防护工程措施建议。本论文旨在通过此工程实例形成一套科学合理的软质片岩边坡研究方法体系。
研究成果主要包括:
1、十堰500kV变电站站址位于十堰市茅箭区大川镇,该滑坡上目前形成的滑坡体后缘高程为615~620m,前缘高程为575~578m,横向宽约80m,纵向长约90m,面积约8000m2,体积约12×104m3。滑坡为主要由云母片岩组成的软岩质滑坡.
2、该滑坡自2008年8月出现变形以来,变形迹象不断的发展,已处于极限平衡~不稳定状态。目前出现的失稳型式主要有两种:
其一为滑坡表层的埋深2~5m的浅层滑动,主要分布在边坡的南侧,截洪沟的上方的残坡积土层中,规模较小,其破坏模式为沿岩土分界面发生的滑移变形,导致截洪沟多处推移变形,并对其前缘的格构产生了较大的推移作用。
其二为滑坡体强风化层岩体内发育的、埋深10~15m,最深约19m的深层滑动,规模较大。变形迹象表现为后缘山体形成较长大的张开裂缝,前缘坡脚鼓胀变形,格构梁多处破损。其破坏模式为沿云母片岩的片理面追踪破坏而最终形成近似圆弧型滑动面的滑移破坏。
3、滑坡滑移破坏现象十分明显,特别是在滑坡的后缘与自然斜坡相接的部位、边坡中部地形陡缓相接的部位、以及坡脚附近,变形尤为强烈。目前变形最为强烈的有三处:
坡脚一带:可见到排水沟内壁受挤压向外倾倒,外侧砖砌沟壁及变电站围墙未见明显变形迹象,并且大部分的变形都没涉及到坡脚排水沟的底板,这说明滑坡的前缘变形范围不超过坡脚;
后缘:出现的拉裂缝已基本连续贯通,这些拉裂缝和滑移陡坎勾勒出滑坡体的后缘边界;
中部格构支护区:格构支护区的排水沟倒塌、格构梁的破裂、锚头受拉过度而断裂等现象说明前期所做的格构支护措施还是起到了一定的支护作用的,只是因为滑坡体中发生了深部滑移变形。
根据稳定性现状与预测的破坏模式分析,该滑坡在天然状态下整体处于极限平衡~不稳定状态,在暴雨工况下处于不稳定状态,在久暴雨条件下将会产生滑移失稳,危害性较大。
4、在对该滑坡治理方法进行研究的基础上,针对本文研究对象即软质片岩滑坡的实际情况,提出即“清方减载减轻滑坡后缘自重+格构锚索、锚杆挂网喷射砼护坡+板桩式抗滑桩抗滑+截排水”相结合的治理方案,消除此次片岩滑坡的安全隐患。