kcsjw - 2007-8-15 16:09:00
[url=]三峡库区巴东油库场地边坡防护[/url]
关键词：边坡；油库位置；稳定；方案
1 工程概述及工程地形地质条件
湖北省巴东油库位于巴东新县城西2km的长江南岸，高程175～260m斜坡地段上，在按设计进行油库场地修整及油库基础场地施工时，坡面出现大量的变形、裂缝、坍塌等现象，在此情况下，对坡体又进行详细勘探，并展开了对边坡防护和油库布置位置的研究。
区内普遍为第四系松散堆积体覆盖，基岩为三叠系中统巴东组第三、四段，其中第三段为防护区主体岩石，第四段仅在红石包附近出露。
场区没见较大规模的断层出露，仅在向斜核部见顺层逆冲断层，宽1～5cm。不同部位裂隙的发育程度、产状及其组合方式均有一定的差异，向斜核部地段岩层劈理发育，其走向多与向斜轴向平行，倾向多与岩层倾向相反，以陡倾角为主，倾角78°～90°。区内揭露岩体有全风化带厚度0.5～2.5m，强风化带厚1.0～24.02m，弱风化带没有揭穿。
场区位于鄂西五峰暴雨区的三峡库区滑坡，在三峡工程运行期，雨量丰沛。场区内水文地质简单，大气降雨以红石包山脊为分水岭，场区后缘山坡部分顺坡流入，西侧流入白岩沟，东侧大部分通过排水系统引入箱涵，少量顺坡流入长江，场区后缘地表水顺坡流入，入渗地下。区内地下水入渗补给条件好，但场区岩体渗透性也较强，总体地下水不丰，含水较弱，属孔隙水或裂隙水，具潜水特征。
场区内存在2处浅层滑坡体和1个变形体，其中I、II号滑坡体位于场区内，I号位于高程205～260 m高程之间，一般厚度6.8～17m，方量约9.6×104m3，II号滑坡体位于181～195 m高程之间，方量为1.2×104m3；变形体是挡土墙施工时出现的拉裂缝，长约110m。场区存在深层滑坡体，滑坡高程在145～256m之间，垂直向最大厚度40m左右，总方量约100×104m3。
2 边坡稳定性分析
2.1 参数的选取
根据工程地质勘测结果，浅层滑面材料试验建议值为c=15～25kPa,Ф=9～15。
通过上述试验及计算成果，再与三峡地区同类材料参数确定，并考虑一定的安全储备，覆盖层滑面参数选取c=17kPa,Ф=6°。
采用同样的方法分析深层滑坡体滑面的参数，并考虑三峡蓄水后软弱夹层的软化，选取参数c=40kPa,Ф=18°。
2.2 滑坡体稳定安全系数
边坡稳定安全系数在计算分析时应考虑各种工况，三峡水库建成后，该区段处于三峡水库回水区，水位发生重大变化，水库设计洪水位高程175m，校核洪水位高程180m，防洪限制最低水位高程145m，运行期水库水位在高程145～175m之间波动，因此计算分析考虑了3种工况，既水库未蓄水工况、库水位保持在145～175m之间任意某一水位保持不变工况、库水位从175m骤降至145m时工况。通过计算可知，边坡最不利工况是库水位从175m骤降至145m时工况。在此工况下计算， I号滑坡体稳定安全系数为0.709，II滑坡体稳定安全系数为0.639，深层滑坡体稳定安全系数为1.04。
3 岸坡坡面整治
坡面整治主要目的是采用削坡减载方法增加边坡稳定安全系数，降低下滑力；平整场地便于油库建设；在经济上是为了降低边坡支挡措施及油库基础的工程总造价。
坡面整治应依照原始地形条件，经过坡面整治后坡面规整，对浅层滑坡体及变形不稳定地带，尽可能以削坡减载的形式使其达到稳定。I号滑坡体坡面极不规整，整体稳定性较差，且较大部分位于深层滑坡体的后缘和深层滑面较陡部位，因此对该部位采用削坡减载的工程处理方法，既能保证I号滑坡体的稳定，又能减少深层滑体的下滑力，对红石包的拉裂变形体，主要为修建公路开挖时所造成，削坡减载的方法也能使其达到稳定。削坡减载主要部位在217.0m高层以上至260m高程（I号滑坡体后缘），在 217.0m高程左右形成平台布置油罐，清除217.5m高程挡土墙顶部高程以上至260m高程处覆盖层,见图2。通过削坡减载，达到增强坡体的稳定，又能使坡面平整，有利于场区建筑物的布置。
4 油库布置方案选择
油库合理位置方案拟定应考虑边坡各种治理措施，在综合考虑边坡治理和油库建设技术及经济的基础上，选取最优方案。油库位置必须满足《石油库设计规范》的有关规定及边坡的地质及地形条件。由此拟订2种布置方案（图2）。再根据方案比较，选定方案b,确定油罐布置在场区东部原高程220.0～245.0m位置。该处位于深层滑坡体以外。
5 边坡防护方案的选择
5.1 边坡防护方案拟定
滑坡体稳定问题主要包括滑坡体沿深层滑动面滑移、I号滑坡体稳定、II号滑坡体稳定、公路南北两处挡土墙稳定问题。
按选定的油罐布置方案布置油罐，在进行坡面合理的整治，通过削坡减载后，无支挡措施，库区水位175m高程骤降至145m高程计算工况，深层滑坡体的计算稳定安全系数为1.120，I号浅层滑坡体安全系数为1.54，II号滑坡体稳定安全系数仍为0.639。
根据建筑地基基础设计规范本工程为二级建筑物，在正常运行时稳定安全系数要达到1.15。由此I号浅层滑坡体满足稳定要求，不须加固；但II号滑坡体和深层滑坡体的安全系数不满足设计要求，必须治理。安全系数取1.15采用刚体极限平衡分析原理计算下滑力，计算成果见表3。
根据工程措施要求的地形条件和下滑力计算成果，边坡防护选择两种治理方案。以工程措施布置时地形条件好为主选择工程治理方案a，见图3(a)，在公路北挡土墙下边缘173.23m高程处布置一排抗滑桩，保证公路北挡土墙的稳定，在公路南挡土墙布置抗滑桩，以保证公路南挡土墙及深层滑坡体的稳定。考虑下滑力分布情况拟定治理措施方案b见图3（b），在江边173.4m高程处挡土墙下布置一排抗滑桩，以保证深层滑体的稳定及江边挡土墙的稳定。在公路南挡土墙布置抗滑桩，以保证公路南挡土墙及II号滑坡体的稳定。
5.2 边坡防护方案比较及选择
拟定的边坡防护方案，主要不同在于抗滑桩治理的滑坡对象不同，方案的确定主要从工程造价，场地综合治理、施工条件、技术条件等几方面综合比较，最终确定了采用方案b。
方案b主要优点是在治理深层滑坡的同时，治理了公路北挡土墙，保证了在库岸再造时公路北挡土墙基脚的不受侵蚀，确保公路北挡土墙的稳定及沿江公路的正常运行；公路北挡土墙与江边挡土墙之间对深层滑坡作稳定起到反压作用的主体，在库岸再造时不被掏走，桩前下滑力小，滑面深度不大，抗滑桩施工难度相对小，支挡结构的造价低；该方案的缺点是II号滑坡体和深层滑坡体支挡结构要分别施工，深层滑坡体施工时场地不够充分，施工条件差。
（编辑：陆一芳）
收稿日期：2003-08-10
作者简介：杨学堂，重庆大学土木工程学院副教授，主要从事边坡稳定及灾害研究。
1，2杨学堂 2郑永保
（1 重庆大学土木工程学院； 2 三峡大学土木水电学院，湖北宜昌 443002）
关键词：边坡；油库位置；稳定；方案
1 工程概述及工程地形地质条件
湖北省巴东油库位于巴东新县城西2km的长江南岸，高程175～260m斜坡地段上，在按设计进行油库场地修整及油库基础场地施工时，坡面出现大量的变形、裂缝、坍塌等现象，在此情况下，对坡体又进行详细勘探，并展开了对边坡防护和油库布置位置的研究。
| 巴东油库场地边坡北部临江，见图1，南部后缘靠山，东西两侧分别有白岩沟和凉水溪冲沟深切。场地后缘山坡高程950m，坡度30°～35°，在300m高程左右为一大平台，为巴东油库公司的宿舍区，场地前缘从沿江公路以下，以30°左右的坡度向长江延伸，岩层以15°～22°略倾向山里，厂区地形总体坡度向北，总体属顺坡向坡，由于红石包山脊位于西侧，东侧分布几个浅层坍滑区微坳地形，使场地地形东低西高。东部标高180m以上地形平缓，坡角20°左右，在场区施工改造后形成205m高程和182m高程二级平台，加上其后部的滑坡平台，改造后的地形呈三个相对平缓的台阶状分布。 |
图1 巴东油库场地边坡剖面图 |
场区没见较大规模的断层出露，仅在向斜核部见顺层逆冲断层，宽1～5cm。不同部位裂隙的发育程度、产状及其组合方式均有一定的差异，向斜核部地段岩层劈理发育，其走向多与向斜轴向平行，倾向多与岩层倾向相反，以陡倾角为主，倾角78°～90°。区内揭露岩体有全风化带厚度0.5～2.5m，强风化带厚1.0～24.02m，弱风化带没有揭穿。
场区位于鄂西五峰暴雨区的三峡库区滑坡，在三峡工程运行期，雨量丰沛。场区内水文地质简单，大气降雨以红石包山脊为分水岭，场区后缘山坡部分顺坡流入，西侧流入白岩沟，东侧大部分通过排水系统引入箱涵，少量顺坡流入长江，场区后缘地表水顺坡流入，入渗地下。区内地下水入渗补给条件好，但场区岩体渗透性也较强，总体地下水不丰，含水较弱，属孔隙水或裂隙水，具潜水特征。
场区内存在2处浅层滑坡体和1个变形体，其中I、II号滑坡体位于场区内，I号位于高程205～260 m高程之间，一般厚度6.8～17m，方量约9.6×104m3，II号滑坡体位于181～195 m高程之间，方量为1.2×104m3；变形体是挡土墙施工时出现的拉裂缝，长约110m。场区存在深层滑坡体，滑坡高程在145～256m之间，垂直向最大厚度40m左右，总方量约100×104m3。
2 边坡稳定性分析
2.1 参数的选取
根据工程地质勘测结果，浅层滑面材料试验建议值为c=15～25kPa,Ф=9～15。
| 反分析应以滑体实际状况为条件。现场调查表明，I号滑坡体前缘在挡土墙开挖时上部滑坡体产生拉裂松动变形，在自然状态下滑体已处于临界稳定状态，在久雨和暴雨期，土体饱和，滑体有下滑的迹象，说明土体饱和时已经失稳。因此反分析计算对象选取I号滑坡基槽上部滑坡体，计算工况选取自然状态下一定的饱水率。采用极限平衡方法反分析计算，在极限状态下滑面的参数c、Ф有不同组合，计算结果见表1。 |
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采用同样的方法分析深层滑坡体滑面的参数，并考虑三峡蓄水后软弱夹层的软化，选取参数c=40kPa,Ф=18°。
2.2 滑坡体稳定安全系数
边坡稳定安全系数在计算分析时应考虑各种工况，三峡水库建成后，该区段处于三峡水库回水区，水位发生重大变化，水库设计洪水位高程175m，校核洪水位高程180m，防洪限制最低水位高程145m，运行期水库水位在高程145～175m之间波动，因此计算分析考虑了3种工况，既水库未蓄水工况、库水位保持在145～175m之间任意某一水位保持不变工况、库水位从175m骤降至145m时工况。通过计算可知，边坡最不利工况是库水位从175m骤降至145m时工况。在此工况下计算， I号滑坡体稳定安全系数为0.709，II滑坡体稳定安全系数为0.639，深层滑坡体稳定安全系数为1.04。
3 岸坡坡面整治
坡面整治主要目的是采用削坡减载方法增加边坡稳定安全系数，降低下滑力；平整场地便于油库建设；在经济上是为了降低边坡支挡措施及油库基础的工程总造价。
坡面整治应依照原始地形条件，经过坡面整治后坡面规整，对浅层滑坡体及变形不稳定地带，尽可能以削坡减载的形式使其达到稳定。I号滑坡体坡面极不规整，整体稳定性较差，且较大部分位于深层滑坡体的后缘和深层滑面较陡部位，因此对该部位采用削坡减载的工程处理方法，既能保证I号滑坡体的稳定，又能减少深层滑体的下滑力，对红石包的拉裂变形体，主要为修建公路开挖时所造成，削坡减载的方法也能使其达到稳定。削坡减载主要部位在217.0m高层以上至260m高程（I号滑坡体后缘），在 217.0m高程左右形成平台布置油罐，清除217.5m高程挡土墙顶部高程以上至260m高程处覆盖层,见图2。通过削坡减载，达到增强坡体的稳定，又能使坡面平整，有利于场区建筑物的布置。
4 油库布置方案选择
油库合理位置方案拟定应考虑边坡各种治理措施，在综合考虑边坡治理和油库建设技术及经济的基础上，选取最优方案。油库位置必须满足《石油库设计规范》的有关规定及边坡的地质及地形条件。由此拟订2种布置方案（图2）。再根据方案比较，选定方案b,确定油罐布置在场区东部原高程220.0～245.0m位置。该处位于深层滑坡体以外。
图2 油库布置位置图 |
5.1 边坡防护方案拟定
滑坡体稳定问题主要包括滑坡体沿深层滑动面滑移、I号滑坡体稳定、II号滑坡体稳定、公路南北两处挡土墙稳定问题。
按选定的油罐布置方案布置油罐，在进行坡面合理的整治，通过削坡减载后，无支挡措施，库区水位175m高程骤降至145m高程计算工况，深层滑坡体的计算稳定安全系数为1.120，I号浅层滑坡体安全系数为1.54，II号滑坡体稳定安全系数仍为0.639。
根据建筑地基基础设计规范本工程为二级建筑物，在正常运行时稳定安全系数要达到1.15。由此I号浅层滑坡体满足稳定要求，不须加固；但II号滑坡体和深层滑坡体的安全系数不满足设计要求，必须治理。安全系数取1.15采用刚体极限平衡分析原理计算下滑力，计算成果见表3。
表3 滑坡体下滑力下滑力计算成果 | ||||||||
| 滑坡体 | 表面高程/m | 剩余下滑力/kN | 滑面高程/m | 表面高程/m | 剩余下滑力/kN | 滑坡体 | 表面高程/m | 剩余下滑力/kN |
| 深 层 滑 坡 体 | 217.0 | 8556.4 | 深 层 滑 坡 体 | 181.5 | 6304.5 | II 号 滑 坡 体 | 205.5 | 302.0 |
| 205.5 | 10246.3 | 181.5 | 3703.0 | 201.0 | 546.6 | |||
| 201.0 | 10827.4 | 173.2 | 3359.7 | 190.5 | 1975.1 | |||
| 190.5 | 9693.3 | 173.2 | 1786.8 | 190.5 | 2594.1 | |||
| 190.5 | 10650.0 | 163.0 | 1314.3 | 181.5 | 1062.8 | |||
| 181.5 | 8437.5 | 145.0 | 869.6 | 181.5 | 748.2 | |||
图3 边坡防护方案图 |
拟定的边坡防护方案，主要不同在于抗滑桩治理的滑坡对象不同，方案的确定主要从工程造价，场地综合治理、施工条件、技术条件等几方面综合比较，最终确定了采用方案b。
方案b主要优点是在治理深层滑坡的同时，治理了公路北挡土墙，保证了在库岸再造时公路北挡土墙基脚的不受侵蚀，确保公路北挡土墙的稳定及沿江公路的正常运行；公路北挡土墙与江边挡土墙之间对深层滑坡作稳定起到反压作用的主体，在库岸再造时不被掏走，桩前下滑力小，滑面深度不大，抗滑桩施工难度相对小，支挡结构的造价低；该方案的缺点是II号滑坡体和深层滑坡体支挡结构要分别施工，深层滑坡体施工时场地不够充分，施工条件差。
（编辑：陆一芳）
收稿日期：2003-08-10
作者简介：杨学堂，重庆大学土木工程学院副教授，主要从事边坡稳定及灾害研究。