詹興強(qiáng)，徐乾奇，張 曦

（成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都610059）

0 引言

水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，為我國重要水電能源基地雅礱江的大型電站工程，導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡巖體結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，可能會對導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡施工以及以后的安全運(yùn)行帶來隱患。根據(jù)前期的野外工作和后期的分析研究，表明導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡結(jié)構(gòu)面以陡傾結(jié)構(gòu)面結(jié)合長大緩傾結(jié)構(gòu)面產(chǎn)出，緩傾結(jié)構(gòu)面傾坡外，邊坡整體穩(wěn)定性較差。邊坡破壞模式主要表現(xiàn)為滑移—拉裂破壞和傾倒破壞。

1 邊坡工程地質(zhì)條件

1.1 邊坡地形地貌特征

初期導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡位于雅礱江中段無名溝處索橋上游230～353m范圍，1#導(dǎo)流洞布置于右岸，斷面尺寸均為13m×15m，進(jìn)口高程均為2 476m（如圖1）。洞軸線方向?yàn)镹33°E。右岸2 520m高程一帶，因公路開挖，在公路內(nèi)側(cè)形成陡坡。

圖1 導(dǎo)流洞進(jìn)水口工程地質(zhì)平面圖

1.2 邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征

初擬1#導(dǎo)流隧洞邊坡沿線出露地層為燕山期二長花崗巖，巖石總體堅(jiān)硬，進(jìn)口段卸荷強(qiáng)，邊坡局部坡積層較厚（12m左右）。

地表地質(zhì)調(diào)查表明，該處斷層較發(fā)育，洞口處即發(fā)育兩組構(gòu)造斷層f12、f13，f12產(chǎn)狀為 N30°E／NW∠85°，f13產(chǎn)狀為 N35°E／NW∠87°，較平直，局部張開，進(jìn)口處緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體呈層狀分布，巖石分類以Ⅲ類為主。

邊坡巖體中裂隙較發(fā)育，據(jù)地表調(diào)查及裂隙統(tǒng)計(jì)可見主要4組結(jié)構(gòu)面（表1，圖2），其中以①、②兩組最為發(fā)育（圖3、圖4），③、④組次之；局部（1#導(dǎo)流洞下游側(cè)）發(fā)育一條產(chǎn)狀為N28°W／NE∠42°的結(jié)構(gòu)面，延伸大于5m。

圖2 導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡裂隙等密圖

表1 導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡節(jié)理性狀特征

圖3 NW向緩傾角裂隙發(fā)育特征

圖4 導(dǎo)流洞NE向裂隙發(fā)育特征

1.3 邊坡巖體風(fēng)化卸荷及變形破壞特征

本區(qū)邊坡巖體巖性主要為燕山期二長花崗巖，巖石總體堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。坡體無強(qiáng)風(fēng)化帶發(fā)育，弱上風(fēng)化巖體水平深度坡底為40m左右，局部缺失，弱下風(fēng)化巖體深度坡底100m，再向里為微新巖體。

本段邊坡強(qiáng)卸荷巖體從坡底到坡頂逐漸加深，強(qiáng)卸荷線呈凹弧狀，分布于2 490m以上，弱卸荷深度較深，分布于2 480m以下。

該段自然邊坡變形破壞較為明顯，局部可見滑移（壓致）拉裂形成的中小型空腔地貌。且公路的開挖，在公路內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了一定的滑移壓致變形。其中②、③兩組緩傾角結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑移拉裂體的底滑面，①或f19、④組裂隙構(gòu)成滑移拉裂的后緣拉裂面及側(cè)向割裂面。

（1）導(dǎo)流洞進(jìn)口上游側(cè)一帶，因公路開挖，發(fā)生沿②組裂隙（N15°W／NE∠23°）發(fā)生滑移拉裂現(xiàn)象，錯(cuò)距20cm左右（圖5）。

（2）導(dǎo)流洞進(jìn)口下游側(cè)一帶公路內(nèi)側(cè)，沿②組裂隙及產(chǎn)狀為N44°E／SE∠88°長大裂隙發(fā)生的滑移拉裂破壞空腔。

圖5 公路內(nèi)側(cè)滑移拉裂現(xiàn)象

（3）導(dǎo)流洞進(jìn)口下游約32m處，公路內(nèi)側(cè)沿NE向陡傾裂隙發(fā)生的滑移壓致拉裂現(xiàn)象。

（4）導(dǎo)流洞進(jìn)口下游約15m處，受緩傾坡外的②組裂隙控制，發(fā)生的臺階狀滑移壓致拉裂現(xiàn)象，后緣拉裂縫寬5～20cm。

2 邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 邊坡穩(wěn)定性分析

坡體內(nèi)無控制邊坡的整體穩(wěn)定性的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，邊坡的穩(wěn)定性主要受長大結(jié)構(gòu)面的控制，整體穩(wěn)定性較好，處于穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡存在不利的結(jié)構(gòu)面組合，無論是洞臉邊坡還是上游側(cè)邊坡均可構(gòu)成局部的不穩(wěn)定塊體。工程邊坡開挖后1#導(dǎo)流洞進(jìn)口洞臉邊坡和洞側(cè)邊坡主要受強(qiáng)卸荷Ⅴ1類巖體和弱卸荷Ⅳ類巖體控制，在開挖坡面易沿卸荷帶發(fā)生滑移破壞。各剖面的易破壞塊體組合見表2，計(jì)算模型見如圖6～7。

表2 1#導(dǎo)流洞進(jìn)水口工程自然邊坡不利組合模式表

圖6 左岸導(dǎo)流洞進(jìn)水口自然邊坡穩(wěn)定計(jì)算模式圖（1縱）

圖7 導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定計(jì)算模式圖（1橫）

2.2 計(jì)算成果分析

采用一般條分、畢肖普、簡布3種方法對初期導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡在天然、暴雨、地震3種工況下進(jìn)行極限平衡計(jì)算，地震工況取50a一遇超越概率5%的基巖水平加速度峰值181.4g。計(jì)算參數(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)面的具體性狀特征，依據(jù)成勘院提供的參數(shù)取值表取定。計(jì)算成果見表3～5所示。

計(jì)算結(jié)果表明，各開挖邊坡面穩(wěn)定性系數(shù)較高，天然工況下為1.5～1.8；地震工況為1.0～1.2；暴雨工況為1.4～1.55，暴雨＋地震工況為1.0～1.1，表明導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，基本滿足邊坡安全性要求。

表3 1#導(dǎo)流洞進(jìn)水口工程邊坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表（1橫）

表4 1#導(dǎo)流洞進(jìn)水口工程邊坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表（1縱）

表5 導(dǎo)流洞進(jìn)水口工程邊坡安全性評價(jià)

3 邊坡局部穩(wěn)定性分析

3.1 洞臉邊坡局部穩(wěn)定性分析

臉邊坡產(chǎn)狀為 N61°W／NE∠63°，分析表明邊坡局部可能發(fā)生滑移拉裂型破壞（圖8）?；评哑茐膲K體主要由②－1組中緩傾角順坡裂隙構(gòu)成的底滑面以及19號平洞出露的斷層f19－Z2構(gòu)成的底滑面，斷層f11為側(cè)向控制面。

圖8 洞臉邊坡局部穩(wěn)定性赤平投影圖

3.2 上游側(cè)、下游側(cè)邊坡局部穩(wěn)定性分析

上游側(cè)邊坡坡面產(chǎn)狀 N44°E／SE∠63°，由于坡體主要發(fā)育的②組緩傾角結(jié)構(gòu)面偏坡外傾下游，上游側(cè)邊坡較為穩(wěn)定，出現(xiàn)隨機(jī)破壞的可能性小。

下游側(cè)邊坡坡面產(chǎn)狀為 N44°E／NW∠63°，邊坡局部破壞方式主要為滑移拉裂型（圖9）。主要由②－1組緩傾角裂隙為底滑面，①組裂隙作為后緣拉裂面參與組合。

圖9 導(dǎo)流洞進(jìn)口下游側(cè)邊坡局部穩(wěn)定性赤平投影圖

4 結(jié)語

（1）導(dǎo)流洞進(jìn)口主要由強(qiáng)卸荷Ⅴ1類巖體及弱卸荷Ⅳ類巖體組成，下部為Ⅲ類巖體。盡管工程邊坡開挖頗高較大，設(shè)計(jì)開挖坡比大于邊坡巖體的穩(wěn)定坡比，但由于邊坡中緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，且邊坡上部強(qiáng)卸荷Ⅴ1類巖體分布較少，邊坡整體穩(wěn)定性較好。

（2）邊坡的整體穩(wěn)定性主要受強(qiáng)卸荷Ⅴ1類巖體及Ⅳ12類巖體控制，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明初期導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足邊坡規(guī)范安全性要求。

（3）由于邊坡陡傾角緩傾角的長大裂隙發(fā)育，無論是洞臉邊坡還是下游側(cè)邊坡均存在不利的隨機(jī)結(jié)構(gòu)組合塊體，其中洞臉邊坡的隨機(jī)塊體破壞方式主要為平面滑移拉裂型，下游側(cè)的隨機(jī)塊體破壞方式主要為楔形滑移拉裂型，上游側(cè)邊坡出現(xiàn)局部隨機(jī)破壞的可能性比較小。

鑒于上述分析，建議對邊坡作系統(tǒng)錨桿處理，局部視施工情況可用錨索進(jìn)行支護(hù)；建議加強(qiáng)施工地質(zhì)工作。

［1］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京：地質(zhì)出版社，2009：278－296.

［2］王思敬.赤平極射投影方法在巖體穩(wěn)定分析中的應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1975.

［3］周志東，胡卸文，張倬元，等.西南某水電站壩肩巖體質(zhì)量分級方法選取探討［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999（1）：82－85.

［4］張發(fā)明，劉漢龍，趙維炳.預(yù)應(yīng)力錨索加固巖質(zhì)邊坡的設(shè)計(jì)實(shí)例［J］.巖土力學(xué)，2000，21（2）：177－179.

［5］張季如.邊坡開挖的有限元模擬和穩(wěn)定性評價(jià)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（6）：843－847.