复杂环境条件高边坡工程勘察设计与实践2020

核工业西南勘察设计研究院有限公司NUCLEARINDUSTRYSOUTHWESTSURVEY&DESIGNINSTITUTECO.,LTDNSWI2020年11月核工业西南勘察设计研究院有限公司核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI第一部分2核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI120m东西约650m3核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI2013年5月——施工中的边坡局部出现变形，在边坡的西侧、中部形成了1、2＃滑坡的雏形。并实施了1#、2#滑坡的应急治理工作。2013年照片2014年照片4核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI2＃滑坡1＃滑坡东侧边坡变形区东侧边坡滑塌体到2014年7月18～20日，应急治理工程尚未完成，一轮强降雨导致边坡变形再次加剧，1＃滑坡——整体滑动，滑坡堆积方量约33×104m3

,2＃滑坡——前缘发生滑塌，滑塌体体积约0.9×104m3

,东侧边坡——格构、马道也有拉裂、错断等变形。5核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI6核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI7核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI8核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI原因分析：•场地地质环境条件复杂；•对场地地质环境条件复杂性认识不足、预判不足；•相关单位“水土不服”，忽视地方经验；•未有效执行“动态设计、信息化施工”岩土工程设计、施工理念；•措施不力。9核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI10核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI.（1）地形地貌项目区位于平溪河下游右岸岸坡，属中低山剥蚀地貌。地势南高北低，冲沟发育。11核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI.（2）地质构造区域构造：处置场位于松潘—甘孜造山带、秦岭大别造山带和扬子地台三个构造单元的结合部位。距龙门山中央大断裂11km，距龙门山前山断裂5km，位于龙门山造山带的北东端，受龙门山推覆构造影响，褶皱十分发育。12核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI轴面倾向NW近区域构造：•受龙门山断裂带的控制，项目区近区域发育多级次级断裂。三堆倒转背斜轴部勘查区•场地位于三堆倒转背斜的SE翼。13核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI场地内主要构造有向斜、断层、节理。向斜轴部位于2＃滑坡与东侧边坡之间轴面倾向南西，枢纽走向南东。14核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI节理密集带边坡受构造作用影响，岩体破碎，场区存在三组优势节理并发育多条裂隙密集带15核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI（3）地层岩性项目区地层主要有：第四系全新统滑坡堆积层（Q

）、del4崩坡积层（Q）；志留系下统龙马溪组第四段（S

lm

）泥4col+dl41质页岩、粉砂质页岩。16核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI（4）坡体结构由于受多期构造影响，该区地质条件复杂：边坡西侧（1＃滑坡）和中部（2＃滑坡）岩层倾坡外，为顺向坡；东侧边坡岩层反倾坡内，为逆向坡；东侧端部岩层走向与坡向大致一致，为横向坡。17核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI（5）水文地质条件地表水：边坡后部季节性冲沟发育，其中R1、R2、R3三条冲沟较大。场地低洼地带积水严重。降雨：近40年，最大降雨量为1500.5mm（2009年），日最大降雨量是213.6mm（2010年7月24日）18核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI地下水类型主要为松散岩类孔隙水、风化裂隙水、构造裂隙水；地表、地下水的补、泾、排关系复杂。项目区地下水主要受4条近东西向和3条近南北向的裂隙密集带控制，场地及边坡范围分布有7个富水带和6个富水区。19核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI（1）场内存在F1隐伏断层、褶皱构造、构造裂隙密集带和多条缓倾角的泥化夹层等地质构造。断层能动性是场地适宜性建设的关键。（2）处置场位于松潘—甘孜造山带、秦岭大别造山带和扬子地台三个构造单元的结合部位。距龙门山中央大断裂11km，距龙门山前山断裂5km，受地震活动影响，断层、节理、裂隙极其发育，工程地质条件复杂。（3）场地地表、地下水活动强烈，类型多样，富水带和富水区发育密集，地下水补、径、排条件复杂，对边坡的稳定性和场地安全有重大影响。（4）场地地层结构复杂，岩体结构破碎，产状变化较大，从西向东依次为顺向坡—逆向坡—横向坡，边坡类型复杂多样。（5）根据地震安全性评价，“5.12”地震后，设计基准地震动峰值加速度由原来的0.15g提高到0.33g，远大于前期稳定性评价所采用的地震动水平峰值加速度，存在抗震稳定性风险。（6）由于部分区域已采取了治理措施，岩土工程设计需要考虑既有支护措施的有效性和新建与既有措施的共同受力问题。20核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI21核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI勘查工作采用了水文地质与工程地质测绘、钻探、工程物探（声波测试、高密度电法）、山地工程（井探、槽探）、水文地质试验（抽水试验、压水试验、渗水试验、连通试验、水位观测）、对地下水来源的氢氧同位素追踪、岩土水试验、岩矿测年、ESR测年法和断层泥石英形貌测年法，数值分析等综合勘探手段。同时考虑到场地工程地质、水文地质的复杂性及工程的重要性，还开展了专题研究，并做了大型振动台模型试验、离心振动台模型试验等，研究了处置场的构造特性、水文与工程地质问题、工程抗震安全等问题，查明了研究区的构造特征，水文地质规律，地震作用下边坡及场地的稳定性，为设计与优化处置场加固整治方案提供了基础数据与技术支撑。22核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI（1）通过ESR测年法和断层泥石英形貌测年法相结合的综合判定方法，得到了F1断层的主要活动时期为早更新世，为非能动断层，为涉核工程场地的整体稳定性和适宜性提供了地质依据。构造建模23核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI连通试验（2）应用氢氧同位素对地下水来源追踪受断裂构造体系控制的地下水活动规律和变化特征，处置场存在来源较远的地下水补给。场地地下水补给、径流、排泄条件复杂。24核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI抗震模拟试验模型振动台试验数据采集系统25核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI制作完成后的软弱结构面预应力锚索安装预留孔洞抗震模拟试验模型26核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI制作模型模型吊至离心振动台泥化夹层注水饱水27核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI钻探取芯钻孔声波试验28核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI29核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI30核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI31核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI按照坡体结构，岩体结构特征的不同将边坡分为三个大区，七个亚区。Ⅱ-1Ⅰ-2Ⅲ-2Ⅲ-1Ⅰ区由1＃滑坡及滑坡影响的变形区组成；Ⅱ由2＃滑坡及其下部的岩质边坡；Ⅲ区为东侧边坡，根据坡向、坡高的不同又分为三个亚区。Ⅲ-3Ⅰ-1Ⅱ-132核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI按照“综合治理、一次到位、长治久安”的要求，治理工程设计采用“强截排水、强支挡、全护坡”的总体思路。治坡先治水：采用数值模拟分析不同设计方案下地下水的运动特征，验证地下水排水工程的排水效果和为边坡排水工程优化设计、施工提供技术支撑。33核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI支挡结构设计：进行三维结构分析，结合支挡结构具体布置，考虑多种工况及不利工况组合，尤其是在考虑地震工况中，输入地震时程曲线，进行动力计算，获取地震作用过程中边坡的动力响应特征和变化规律，整体了解地震作用过程中边坡所遭受的最大动力响应。在动力计算获得边坡不同部位加速度(或动力放大系数)、边坡动位移的时程变化以及位移、应力云图的基础上，进行统计分析，获得不同部位的加速度值及位移较大值，宏观了解边坡在地震作用下的最大动力响应特征及变化规律。对比分析加固前后及地震前后安全系数的变化规律。根据动力响应分析成果，分析锚索和抗滑桩的作用以及加固措施的优点和缺点，对边坡加固措施进行优化。34核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI地震作用下锚索轴力分析地震作用下坡面位移响应特性35核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI边坡加速度放大系数36核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI边坡地质灾害加固整治——Ⅰ区滑坡松散堆积体——结合场坪方案对滑坡堆积体进行清除场坪边坡放坡后——采用抗滑桩+格构锚索进行治理后缘强变形区——采用抗滑桩进行治理东侧滑坡壁——采用抗滑桩+肋柱锚索进行治理37核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI边坡地质灾害加固整治——Ⅱ区采用抗滑桩+格构锚索进行治理38核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI39核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI水治理措施分为地表水截排措施和地下水疏排措施：地表水截排措施包括：天然冲沟改造、利用已有截水沟和坡面排水沟、改建马道排水沟、改造坡面跌水、新建马道排水沟和坡面跌水；地下水疏排措施包括：仰斜式排水孔、集水井及渗沟。40核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI41核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI42核工业西南勘察设计研究院有限公司NSWI边坡整治工程自2015年10月主体工程完工至今，经历了5个水文年（其中经历了2015年“7.6”特大暴雨，最大降水量：202.2mm/24h；2018年“7.11”特大暴雨，最大降水量：114mm/24h）和九寨沟“8.8”地震的考验，边坡整体稳定。根据监测结果，截止目前为止，地表位移累计最大变形量14.40mm,变形已趋于稳定，锚索应力、抗滑钢筋应力增减幅度低于预警阀值，与设计相符。坡脚处置场地下水