韓永 史鵬飛 劉品

(1.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610072;2.中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州貴陽 550081; 3.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550081)

0 引言

拉裂體是一類特殊的危巖體，具有明顯拉裂變形、節(jié)理松動、巖體架空特征，是我國西南峽谷地區(qū)工程建設(shè)所要面臨的一種復(fù)雜的工程地質(zhì)和巖土工程問題［1］。該下游左岸拉裂體邊坡距壩體較遠，離消能區(qū)很近，如果消能區(qū)兩岸邊坡一旦失穩(wěn)下滑，將對泄洪消能區(qū)的施工及運行造成嚴重影響。本文針對該拉裂體采用極限平衡法對其在各種工況下穩(wěn)定性進行探討，根據(jù)規(guī)范相關(guān)要求，提出處理措施，以期為其他類似工程作借鑒。

1 工程概況

該拉裂體位于大壩下游，距壩軸線約240 m，前緣高程1 320 m～1 330 m，后緣高程約1 425 m，順河平均長約80 m，順坡長約140 m，最大厚度38 m，體積約21萬m3。地形上為一凸出的山脊，地表有厚度不大的崩坡積塊碎石土，基巖為P2β5-1輝斑玄武巖，少量 P2β41角礫熔巖。全強風(fēng)化下限水平深度 0 m～10.5 m，弱風(fēng)化上段下限77.5 m～84 m，弱風(fēng)化下段下限43 m～105 m;強卸荷下限水平深度28.7 m～53 m，弱卸荷下限77 m～100 m。地下水不活躍。

拉裂縫十分發(fā)育，其內(nèi)充填大量次生泥。在1 395 m～1 425 m高程之間，覆蓋層中發(fā)育有多條張裂隙，走向N60E，近直立，為后緣邊界。1 395 m高程以下發(fā)育有 fx904，總體產(chǎn)狀 N80°～85°E/SE∠12°，主要由壓碎巖組成，少量段為純次生泥，具有次生泥、壓碎巖和糜棱巖相間分布的特點。該錯動帶在出露段未見變形跡象，但它傾向坡外，可構(gòu)成拉裂體底界，其地表出露高程約1 320 m～1 330 m。

該拉裂體平面位置見圖1，典型剖面見圖2。

2 穩(wěn)定分析

2.1 計算工況

該拉裂體邊坡距壩體較遠，對大壩等水工建筑物的安全危害較小。其離消能區(qū)很近，如果消能區(qū)兩岸邊坡一旦失穩(wěn)下滑，將影響消能區(qū)的正常運行，但考慮到消力池等消能設(shè)施具有一定的檢修條件，因此，根據(jù)DL 5180-2003水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準，將壩體下游側(cè)左岸拉裂體邊坡的穩(wěn)定安全級別定為2級。即在持久工況(僅考慮邊坡自重)條件下，其穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)該達到1.25～1.15;在短暫工況(持續(xù)雨水，結(jié)構(gòu)面參數(shù)取飽和參數(shù))下，其穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)該達到1.15～1.05;如果在短暫工況(自然條件下遭遇地震)，其穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)該達到1.05。如果未加支護處理時邊坡不能滿足這一要求，則應(yīng)該進行邊坡支護，增強其穩(wěn)定性。

圖1 剖面的平面位置

圖2 壩區(qū)橫Ⅺ工程地質(zhì)剖面圖（典型剖面）

抗震設(shè)防類別定為丙類，抗震設(shè)計標(biāo)準取基準期50年超越概率P50=0.1，則相應(yīng)基巖地震水平峰值加速度為0.114g。

2.2 計算模型及參數(shù)

根據(jù)所計算的邊坡情況，拉裂體邊坡的穩(wěn)定分析分為特定滑裂面穩(wěn)定分析和在拉裂體內(nèi)隨機搜索滑裂面的穩(wěn)定分析。

計算采用水科院陳祖煜編“巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計算程序EMU”。計算采用的滑動模式為折線滑裂面，考慮到地質(zhì)狀況，分析范圍主要包括Ⅴ類和Ⅳ類巖體，并以強風(fēng)化強卸荷巖體為主要分析對象。分析采用的折線滑裂面是通過特定結(jié)構(gòu)面組合而成的。

分析參數(shù)見表1，表2中采用拉裂體的典型剖面以及計算中的滑裂面位置見圖3，圖4，剖面的平面位置見圖1。

表1 巖體穩(wěn)定計算參數(shù)

表2 壩體下游左岸拉裂體穩(wěn)定分析模型

圖3 固定滑裂面示意圖

圖4 滑裂體內(nèi)隨機搜索最危險滑裂面示意圖

2.3 穩(wěn)定計算

穩(wěn)定分析分別得出了采取支護措施前后邊坡三種工況下的安全系數(shù)。

根據(jù)上表所列參數(shù)，采用固定滑裂面和在拉裂體內(nèi)隨機搜索最危險滑裂面兩種情況分析，并計算出處理前后的正常、飽和及地震工況下的安全系數(shù)，固定滑裂面的穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果如表3所示;在拉裂體內(nèi)隨機搜索滑裂面的穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果如表4所示。

表3 固定滑裂面的穩(wěn)定安全系數(shù)

表4 隨機搜索滑裂面的穩(wěn)定安全系數(shù)

通過拉裂體典型剖面的計算成果可知，對固定滑裂面的穩(wěn)定分析，其安全系數(shù)均大于《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》［2］要求的二級邊坡安全系數(shù);對拉裂體內(nèi)隨機搜索最危險滑裂面的穩(wěn)定分析，在飽和及地震工況下，其安全系數(shù)均小于《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》要求的二級邊坡安全系數(shù)。并且這部分邊坡的坡度大，Ⅴ類巖體較深，致使Ⅴ類巖體邊坡穩(wěn)定不能滿足要求，因此，對邊坡需采用預(yù)應(yīng)力錨索進行錨固?？紤]了錨索支護措施后，并使其達到《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》要求的最小安全系數(shù)。設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索以間、排距均為5 m布置，剖面所需的預(yù)應(yīng)力錨索見表4。錨索處理后的滑裂面示意圖見圖5。

圖5 錨索處理后的滑裂面示意圖

3 結(jié)語

本文采用數(shù)值計算，結(jié)合地質(zhì)資料，對某水電站下游左岸拉裂體的穩(wěn)定性進行了分析與支護設(shè)計。主要結(jié)論如下:

1)拉裂體最危險滑移模式一般為“沿后緣拉裂縫為后緣滑裂面，沿某不利結(jié)構(gòu)面(或不利結(jié)構(gòu)面組合)作為底滑面”的模式，但本文中拉裂體最危險滑移模式為“拉裂體界內(nèi)隨機搜索”的滑裂面。

2)拉裂體邊坡在二維極限平衡分析中通過滑面搜索技術(shù)，在地震工況下邊坡的安全系數(shù)為1.018，需進行加固設(shè)計;錨索加固后計算安全系數(shù)為1.056，滿足規(guī)范要求。

3)依據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》，進行邊坡穩(wěn)定及支護的設(shè)計，可為今后其他類似工程施工提供重要參考和借鑒。

［1］曹林曦.牙根水電站拉裂松動巖體穩(wěn)定性研究［D］.成都:四川大學(xué)，2009.

［2］DL/T 5353-2006，水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］DL/T 5176-2003，水電工程預(yù)應(yīng)力錨固設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］DL/T 5181-2003，水電水利工程錨噴支護施工規(guī)范［S］.

［5］趙長海.預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)［M］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［6］趙明階，何光春.邊坡工程處治技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2004.