摘要：黃金峽水利樞紐左岸邊坡開(kāi)挖后出現(xiàn)局部開(kāi)裂、錨墩破裂等變形現(xiàn)象，影響邊坡穩(wěn)定，為此，對(duì)左岸邊坡的地質(zhì)條件進(jìn)行了梳理，結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和三維計(jì)算，分析了左岸邊坡變形機(jī)理，對(duì)其滑動(dòng)破壞模式，采取相應(yīng)的加固處理措施，并根據(jù)反演參數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核。結(jié)果表明：左岸邊坡現(xiàn)狀條件下塊體KT24穩(wěn)定性較差，已接近臨界狀態(tài)，抗剪洞、錨索組合的加固設(shè)計(jì)方案使KT24安全系數(shù)提高到1.51，具備一定的安全裕度。工程運(yùn)行情況顯示邊坡整體穩(wěn)定、加固措施有效，研究成果可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：高邊坡； 變形機(jī)制； 加固處理； 黃金峽水利樞紐

中圖法分類號(hào)：TV223

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.12.014

文章編號(hào)：1006-0081（2024）12-0072-08

0 引 言

大型水利水電工程大多位于高山峽谷區(qū)，谷坡陡峻，河床部位地應(yīng)力高，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。工程高邊坡開(kāi)挖規(guī)模大，需要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次開(kāi)挖爆破，開(kāi)挖卸荷機(jī)理復(fù)雜，可能會(huì)加劇或觸發(fā)新的滑坡災(zāi)害［1-3］。典型實(shí)例如天生橋二級(jí)水電站，在閘道邊坡開(kāi)挖時(shí)發(fā)生滑坡［4］；漫灣水電站左岸邊坡開(kāi)挖時(shí)發(fā)生10.6萬(wàn)m3的滑坡［5］；隔河巖水電站由于左岸洞挖導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，近20萬(wàn)m3巖體發(fā)生解體［6］；錦屏一級(jí)大奔流溝料場(chǎng)順層陡傾特高邊坡發(fā)生變形破壞［7-8］；龍灘水電站左岸進(jìn)水口反傾向?qū)訝顜r質(zhì)高邊坡發(fā)生傾倒變形［9］。一些學(xué)者分析了導(dǎo)致滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素，研究了滑坡控制的主要方法和加固措施［10-15］。

總體而言，巖石高邊坡開(kāi)挖卸荷過(guò)程研究仍以定性和半定量為基礎(chǔ)，主要集中在邊坡穩(wěn)定性分析、方案優(yōu)化和防治效果等方面，而邊坡卸荷巖體致災(zāi)機(jī)理、演化過(guò)程的分階段控制、基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息的控制方法仍需進(jìn)一步研究。黃金峽水利樞紐工程左岸壩肩邊坡在開(kāi)挖過(guò)程中揭示出f8、fz15、fz43等不利結(jié)構(gòu)面。2019年4月起，1號(hào)公路以下部分開(kāi)挖時(shí)上部開(kāi)始發(fā)生變形，出現(xiàn)局部開(kāi)裂等變形現(xiàn)象，多點(diǎn)位移計(jì)M16ZPR測(cè)值持續(xù)增長(zhǎng)，且變形大多位于邊坡深部，截至2019年底已經(jīng)超過(guò)了35 mm。本文詳細(xì)介紹邊坡施工期地質(zhì)特征和開(kāi)挖變形過(guò)程，結(jié)合實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)成果分析邊坡的變形開(kāi)裂機(jī)制。此外，采用三維數(shù)值計(jì)算程序模擬邊坡的開(kāi)挖卸荷全過(guò)程，再現(xiàn)邊坡的力學(xué)狀態(tài)，并對(duì)后續(xù)加固方案進(jìn)行了評(píng)估。

1 工程邊坡基本特征

1.1 工程概況

引漢濟(jì)渭工程（圖1）是首個(gè)地跨黃河、長(zhǎng)江兩大流域，橫穿秦嶺屏障的調(diào)水工程，又稱陜西省南水北調(diào)工程。該工程將漢江水引入渭河，主要由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞等三大部分組成。黃金峽水利樞紐位于漢江干流上游峽谷段，為引漢濟(jì)渭工程的主要水源之一，該樞紐由擋水建筑物、泄水建筑物、泵站電站建筑物、通航建筑物等組成。擋水建筑物采用混凝土重力壩，壩頂高程455.0 m，最大壩高63.0 m。泵站、電站布置在左側(cè)河床，采用河床式泵站與壩后電站順流向前后布置的方式。

1.2 邊坡開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)

黃金峽水利樞紐的左岸壩肩邊坡如圖2所示，范圍為壩軸線上游16.8 m至下游尾水渠段。根據(jù)SL 386-2007《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》，邊坡為1級(jí)邊坡。邊坡設(shè)計(jì)的基本原則是盡可能挖除已揭示的控制性斷層、保證強(qiáng)卸荷巖體的穩(wěn)定。具體設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖3。

（1） 坡頂高程約694 m，底部最低高程393.5 m，最大坡高約300 m。

（2） 中部高程455 m（壩頂高程）處為1號(hào)公路，公路以上坡高239 m，分15級(jí)開(kāi)挖，單級(jí)坡高一般15～17 m，開(kāi)挖坡比1∶0.7～1∶1.2。

（3） 1號(hào)公路以下坡高61.5 m，分3級(jí)開(kāi)挖，設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比1∶0.3～1∶0.7。

（4） 邊坡主要為強(qiáng)風(fēng)化巖體，局部為弱風(fēng)化巖體，支護(hù)措施主要采用系統(tǒng)噴錨中、淺部支護(hù)，輔以深層支護(hù)。

（5） 邊坡后緣設(shè)置截水溝，坡面布置排水孔，邊坡內(nèi)設(shè)置3層排水洞。

1.3 邊坡施工期地質(zhì)特征

1.3.1 風(fēng)化特征

左岸自然邊坡地形坡度37°～45°，壩肩上、下游兩側(cè)發(fā)育較大規(guī)模的柳樹(shù)溝和戴母雞溝，邊坡巖體由元古代青白口期閃長(zhǎng)巖構(gòu)成，并發(fā)育有YM818-2、YM531-1、YM531-3等長(zhǎng)大巖脈。壩頂高程455 m以上邊坡，除頂部?jī)杉?jí)外，強(qiáng)風(fēng)化巖體已基本被挖除，剩余強(qiáng)風(fēng)化巖體主要位于F1、f8等斷層上盤(pán)影響帶，以及485 m高程以下的下游側(cè)邊坡，厚度一般為5～10 m。

1.3.2 地質(zhì)構(gòu)造

左岸壩肩邊坡巖體發(fā)育多組結(jié)構(gòu)面，以走向NNW、NEE組為主。邊坡開(kāi)挖共揭示了80余條斷層，除F1、f8、fz15斷層規(guī)模相對(duì)較大外，其他斷層均為規(guī)模較小的裂隙性斷層，見(jiàn)圖4。

（1） 斷層F1，分布于530～600 m高程，長(zhǎng)度大于100 m，寬0.1～0.3 m，產(chǎn)狀184°～219°∠42°～53°，斷層起伏狀，主要由角礫巖與碎裂巖等組成，斷面附泥，清晰，有向下擦痕。

（2） 斷層F2，分布于高程575～525 m，長(zhǎng)度大于50 m，一般寬0.1～0.2 m，產(chǎn)狀170°～180°∠53°～67°，主要為碎裂巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，局部呈巖屑夾泥狀，斷面清晰，附泥。

（3） 斷層F3，分布于高程597～568 m，長(zhǎng)度大于50 m，寬0.1～0.2 m，產(chǎn)狀240°～257°∠45°～69°，斷層帶為構(gòu)造角礫巖與碎裂巖，斷層面附泥。

（4） 斷層f8，在高程536 m左右終止于F1斷層，高程536 m以下發(fā)育延伸至河床部位，延伸長(zhǎng)度大于150 m。高程455 m以上產(chǎn)狀165°～175°∠37°～46°，斷層帶寬0.3～0.8 m，主要為原巖碎裂巖，底部連續(xù)分布有寬2～5 cm的斷層泥，主斷面位于下盤(pán)；高程435～455 m段，斷層帶寬度急劇變小，主斷帶寬度約0.1～0.3 m。

（5） 斷層f8-1，為高程435 m以下f8斷層發(fā)育的分支斷層，延伸長(zhǎng)度大于20 m，斷層面產(chǎn)狀150°～160°∠67°～74°，斷層帶寬0.1～0.2 m，構(gòu)造巖為碎裂巖，底斷層面上附有泥。

（6） 斷層fz15，高程455 m以上斷層產(chǎn)狀278°∠40°，斷層帶寬0.1～0.2 m，主要為碎裂巖，附泥質(zhì)；高程455 m以下產(chǎn)狀279°～288°∠39°～40°，斷層破碎帶寬0.3～0.5 m，主要由碎裂巖、糜棱巖組成；斷層已延伸至河床部位，最低已至高程400 m左右，在坡面延伸長(zhǎng)度大于100 m。

（7） 斷層fz26，分布于高程519～502 m，斷層產(chǎn)狀150°∠24°，斷層帶寬0.2～0.4 m，長(zhǎng)度大于70 m，長(zhǎng)英巖脈充填，較破碎。

（8） 斷層fz43，分布于左岸1號(hào)公路上、下邊坡樁號(hào)0+135～0+145段，向上在高程460 m左右逐漸尖滅，向下延伸至尾水渠邊坡底部。斷層帶寬度0.05～0.30 m，上窄下寬，主要為閃長(zhǎng)巖碎裂巖，呈碎屑夾泥狀。構(gòu)造巖有明顯地下水侵蝕、淋濾跡象，局部架空，斷層附泥質(zhì)。高程440 m以下發(fā)育分支斷層fz43-1。

（9） 巖脈YM531-1為長(zhǎng)英質(zhì)巖脈，分布于高程495～470 m，延伸長(zhǎng)度約100 m，寬度0.1～0.4 m，產(chǎn)狀21°∠69°，整體呈弱風(fēng)化；YM531-3巖脈分布于高程500～470 m，長(zhǎng)度約150 m，寬0.08～0.40 m，產(chǎn)狀182°～200°∠18°～34°。

1.3.3 水文地質(zhì)

左岸壩肩邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，坡面整體干燥，局部沿F1、f8、fz15等斷層有滲水現(xiàn)象，斷層附近坡面潮濕。隨著左岸邊坡開(kāi)挖以及坡面封閉，邊坡地下水補(bǔ)、排條件有所改變。施工期邊坡地下水位較前期勘察揭示的地下水位下降10～20 m，主要賦存于弱風(fēng)化巖體裂隙中。受斷層相對(duì)隔水作用影響，f8、fz15斷層之間為相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，470 m高程以下地下水淺埋于坡面或出露，為地下水引排重點(diǎn)區(qū)域。

2 邊坡施工期變形特征及機(jī)制分析

2.1 邊坡表面變形特征

截至2019年初，左岸邊坡1號(hào)公路以上已開(kāi)挖到位，1號(hào)公路以下大面已到高程429 m，開(kāi)挖坡面未發(fā)現(xiàn)明顯的變形跡象。隨著電站尾水渠邊坡1號(hào)公路以下開(kāi)挖，坡面開(kāi)始出現(xiàn)變形裂縫，見(jiàn)圖5。

（1） 2019年4月，1號(hào)公路以下邊坡沿f8、fz15斷層上盤(pán)巖體因開(kāi)挖切腳發(fā)生局部松弛變形（圖5）。

（2） 2019年5月底以來(lái)，1號(hào)公路至470 m段邊坡沿fz15斷層發(fā)現(xiàn)噴混凝土裂縫。

（3） 2019年6月初，在Ⅳ區(qū)戴母雞溝一側(cè)高程485 m馬道上也發(fā)育一條垂直于馬道的裂縫，向下延伸到485～470 m邊坡上約2 m。

（4） 2019年7月以來(lái)，高程485～502 m邊坡壩下0+130～0+170段也發(fā)現(xiàn)了斜向上發(fā)育的裂縫，裂縫走向與巖脈YM531-1在坡面的跡線基本一致；在左岸Ⅳ區(qū)519 m高程附近下游側(cè)拐角坡面發(fā)育有水平向裂縫，馬道出現(xiàn)斜裂縫。

（5） 沿fz15斷層的裂縫自發(fā)現(xiàn)至今，已基本貫通；2019年9月上旬持續(xù)暴雨后，原變形裂縫有增大趨勢(shì)。

2.2 邊坡監(jiān)測(cè)資料分析

截至2019年底，左岸邊坡先后安裝了多點(diǎn)位移計(jì)17套，組成4個(gè)主要監(jiān)測(cè)斷面，見(jiàn)圖6。分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得到如下結(jié)論。

（1） 高程553 m以上邊坡6套多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)最大深部位移為7.22 mm，總體位移量較小，且2019年以來(lái)變形量已經(jīng)趨于收斂。

（2） 1號(hào)公路至高程553 m邊坡11套多點(diǎn)位移計(jì)中，除M16ZPR測(cè)得深部位移較大（33.4 mm）外，其他多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)最大位移均小于5 mm，總體位移量較小，見(jiàn)圖7。根據(jù)M16ZPR實(shí)際埋設(shè)位置及斷層fz15在邊坡出露的產(chǎn)狀推測(cè)，M16ZPR在孔深20～30 m區(qū)段斜穿fz15（圖8），而M16ZPR實(shí)測(cè)主變形區(qū)恰在20～30 m區(qū)段，基本能夠印證M16ZPR深部變形由斷層fz15引起。

（3） 邊坡各錨桿應(yīng)力計(jì)實(shí)測(cè)應(yīng)力均在100 MPa以內(nèi)，遠(yuǎn)小于邊坡錨桿允許拉力值，且大部分測(cè)值隨季節(jié)呈周期性變化，符合錨桿受力測(cè)值一般變化規(guī)律，表明邊坡淺層支護(hù)受力基本穩(wěn)定。

2.3 邊坡變形機(jī)制分析

邊坡變形以及局部監(jiān)測(cè)點(diǎn)異常主要發(fā)生在尾水邊坡1號(hào)公路以下開(kāi)挖后，變形開(kāi)始時(shí)間均在2019年4～5月份，主要位于尾水邊坡519 m高程附近至1號(hào)公路區(qū)域。1號(hào)公路以下邊坡開(kāi)挖后，上部強(qiáng)風(fēng)化巖體進(jìn)一步卸荷調(diào)整，以fz15斷層為主要控制面的KT24塊體下部逐漸切腳，fz15斷層上盤(pán)巖體松弛變形，局部滑塌，沿fz15斷層自下而上發(fā)育裂縫，沿塊體后緣邊界一線出現(xiàn)斜裂縫（485～502 m高程段坡面）。除坡面沿fz15發(fā)生裂縫外，M16ZPR多點(diǎn)位移計(jì)成果顯示在坡體內(nèi)沿fz15也存在變形，該多點(diǎn)位移計(jì)在2～30 m測(cè)點(diǎn)位移達(dá)35 mm。

KT24塊體為左岸邊坡開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)最大的一個(gè)塊體。KT24由斷層fz15構(gòu)成塊體下游側(cè)滑面，由斷層fz43以及fz43-1構(gòu)成塊體上游側(cè)滑面，由巖脈Ym531-1構(gòu)成塊體后緣邊界。根據(jù)赤平投影（圖9）分析，fz15與fz43的交線傾向250°，傾向坡外，傾角36°；fz15與fz43-1的交線傾向213°，傾向坡外，傾角18°，交線傾角均小于邊坡坡角，為潛在不穩(wěn)定塊體。KT24塊體后緣分布高程485～495 m，在開(kāi)挖邊坡坡面出露高程約為415 m，塊體總體積約為4.73萬(wàn)m3，見(jiàn)圖10。

3 基于監(jiān)測(cè)成果的位移反演分析

3.1 位移反演分析思路與方法

位移反演分析是巖石邊坡工程應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定巖土體的物理力學(xué)參數(shù)。該技術(shù)結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡參數(shù)的精確反演［16-17］。本文詳細(xì)介紹了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的位移反演分析方法，其過(guò)程可分為正向計(jì)算與反演分析兩個(gè)主要階段，步驟如下。

（1） 參數(shù)取值范圍的確定?；诂F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)巖體力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定待反演參數(shù)的可能取值范圍。這一步驟是反演分析的基礎(chǔ)，確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確性與可靠性。

（2） 試驗(yàn)組合設(shè)計(jì)。利用均勻設(shè)計(jì)理論，對(duì)多參數(shù)進(jìn)行不同水平的組合設(shè)計(jì)，形成多組正分析樣本。這一步驟旨在通過(guò)系統(tǒng)化的方法，探索參數(shù)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

（3） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。將設(shè)計(jì)的正分析樣本輸入經(jīng)過(guò)遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。通過(guò)這一過(guò)程，建立待反演參數(shù)與監(jiān)測(cè)部位響應(yīng)量之間的非線性映射關(guān)系。遺傳算法在此階段用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高模型的泛化能力。

（4） 反演參數(shù)的求解。將實(shí)際監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，以此求解反演的力學(xué)參數(shù)。這一步驟是反演分析的核心，直接關(guān)系到反演結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（5） 正向預(yù)測(cè)與結(jié)果評(píng)價(jià)。使用反演得到的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行正向分析，預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)部位的力學(xué)響應(yīng)量。隨后，采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)價(jià)，確保所得參數(shù)的科學(xué)性和實(shí)用性。

3.2 計(jì)算模型

依據(jù)施工期揭露的地質(zhì)條件建立左岸邊坡的三維數(shù)值計(jì)算模型，見(jiàn)圖11。模型涉及的巖層主要為閃長(zhǎng)巖，從上至下依次為強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化上帶、弱風(fēng)化下帶及微新巖體。模型中考慮了斷層F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，f8，f8-1，fz15，fz26，fz43，fz43-1以及巖脈YM531-1，YM531-3等主要結(jié)構(gòu)面，見(jiàn)圖11（b）；計(jì)算中，按照左岸邊坡實(shí)際開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程并結(jié)合后續(xù)加固處理方案進(jìn)行邊坡開(kāi)挖加固模擬。

3.3 參數(shù)反演的監(jiān)測(cè)特征數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)左岸邊坡開(kāi)挖至現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)位移增量反演來(lái)獲得最新的力學(xué)參數(shù)。以2019年底的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為反演目標(biāo)，針對(duì)性地選取能體現(xiàn)左岸邊坡變形特征的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體見(jiàn)表1。

3.4 待反演參數(shù)取值

根據(jù)邊坡變形機(jī)制分析，左岸邊坡開(kāi)挖卸荷變形主要受控于強(qiáng)風(fēng)化巖體和KT24塊體。選取強(qiáng)風(fēng)化巖體變形模量E與fz15斷層強(qiáng)度參數(shù)黏聚力c，摩擦系數(shù)f進(jìn)行敏感性分析，獲得了邊坡不同部位增量位移對(duì)于相關(guān)參數(shù)的敏感性程度SE，Sc，Sf，見(jiàn)表2。從敏感性分析結(jié)果來(lái)看，邊坡位移與上述參數(shù)都具有不同程度的敏感性，可以作為參數(shù)反演目標(biāo)。

計(jì)算中，巖體和結(jié)構(gòu)面采用以帶拉伸截止限的Mohr-Coulomb準(zhǔn)則為屈服函數(shù)的理想彈塑性模型，計(jì)算參數(shù)取值見(jiàn)表3，待反演參數(shù)擬通過(guò)邊坡開(kāi)挖過(guò)程中的增量位移來(lái)反演獲得。

采用均勻設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法，將待反演的參數(shù)根據(jù)參數(shù)取值范圍分別設(shè)置成6個(gè)水平，見(jiàn)表4所示。然后，根據(jù)均勻設(shè)計(jì)原則，構(gòu)造了40組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)樣本和8組測(cè)試樣本。

3.5 參數(shù)反演結(jié)果

采用基于“均勻設(shè)計(jì)-遺傳-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”集成理論的巖體力學(xué)參數(shù)反演分析方法，在所選取的位移監(jiān)測(cè)特征數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)左岸邊坡巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反演分析，反演得到強(qiáng)風(fēng)化巖體變形模量E=0.5 GPa，斷層fz15的強(qiáng)度參數(shù)c=0.25 kPa，f=0.25。把反演得到的參數(shù)輸入邊坡三維數(shù)值模型進(jìn)行正分析預(yù)測(cè)計(jì)算，得到左岸邊坡從初始開(kāi)挖狀態(tài)至現(xiàn)狀時(shí)的增量位移分布特征（圖12），提取邊坡巖體特征點(diǎn)的相對(duì)位移值，得到邊坡巖體特征點(diǎn)的相對(duì)位移值，與實(shí)測(cè)位移值的比較結(jié)果見(jiàn)圖13?？梢钥闯?，反演參數(shù)計(jì)算結(jié)果基本反映了邊坡的變形特征和趨勢(shì)，反演參數(shù)是合理的。

4 邊坡加固方案與效果研究

4.1 加固方案設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明左岸邊坡變形及開(kāi)裂主要與斷層fz15有關(guān)，因此邊坡加固處理設(shè)計(jì)主要針對(duì)由斷層fz15、fz43、fz43-1及巖脈構(gòu)成的潛在不穩(wěn)定塊體KT24，具體方案為抗剪洞、錨索組合，見(jiàn)圖14。

（1） 開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)。邊坡主要采用中淺層系統(tǒng)錨噴支護(hù)。為增強(qiáng)邊坡整體穩(wěn)定性和安全性，在邊坡中部高程布置6排預(yù)應(yīng)力錨索，并采用混凝土板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

（2） 邊坡抗剪洞設(shè)計(jì)。在高程500 m和455 m沿?cái)鄬觙8布置2條混凝土抗剪洞，在高程417.6 m沿fz15布置1條抗剪洞，抗剪洞斷面尺寸均為3.0 m×3.5 m；抗剪洞長(zhǎng)分別為140，130，70 m。

4.2 加固效果研究

使用反演獲得的力學(xué)參數(shù)模擬左岸邊坡開(kāi)挖至現(xiàn)狀時(shí)的“開(kāi)挖–錨固”過(guò)程，以此為基礎(chǔ)，按加固設(shè)計(jì)方案模擬后續(xù)邊坡“錨固–開(kāi)挖–錨固”全過(guò)程。進(jìn)一步，采用強(qiáng)度折減法計(jì)算邊坡的潛在最危險(xiǎn)破壞模式和穩(wěn)定性安全系數(shù)，評(píng)價(jià)邊坡的加固效果。邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)破壞的本質(zhì)是因巖土體或結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度不足而引起的失穩(wěn)破壞，由模擬結(jié)果（圖15～16）可以得到如下結(jié)論。

（1） 邊坡潛在破壞模式為以巖脈YM531-1為后緣切割面，斷層fz15、fz43以及fz43-1作為底滑面的塊體滑動(dòng)模式，如圖15所示。

（2） 施工期現(xiàn)狀條件下穩(wěn)定系數(shù)為1.14，考慮暴雨后降低至1.04，已接近臨界失穩(wěn)狀態(tài)；施加錨索支護(hù)后穩(wěn)定系數(shù)提高到1.51，考慮暴雨后穩(wěn)定系數(shù)降低了0.09，為1.42。

（3） 運(yùn)行期正常蓄水位工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.50，考慮暴雨后降至1.40；校核洪水位工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.45；水位驟降工況下邊坡穩(wěn)定系數(shù)1.42，滿足規(guī)范要求。

綜上，左岸邊坡現(xiàn)狀條件下塊體KT24穩(wěn)定性較差，考慮暴雨后安全系數(shù)為1.04，已接近臨界狀態(tài)，需針對(duì)性地加強(qiáng)支護(hù)，以防局部變形失穩(wěn)影響整體穩(wěn)定性；針對(duì)性的加固設(shè)計(jì)方案使KT24安全系數(shù)提高到1.51，可見(jiàn)支護(hù)后穩(wěn)定性較好，有一定的安全裕度，邊坡穩(wěn)定安全有保證。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)黃金峽水利樞紐工程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)及計(jì)算分析，結(jié)果表明黃金峽左岸邊坡較大變形點(diǎn)位于塊體范圍內(nèi)；對(duì)影響邊坡穩(wěn)定的控制性結(jié)構(gòu)面參數(shù)進(jìn)行了反演分析，并對(duì)邊坡穩(wěn)定及加固處理效果進(jìn)行了復(fù)核，計(jì)算結(jié)果表明邊坡加固后安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。水庫(kù)蓄水以來(lái)，邊坡各類監(jiān)測(cè)設(shè)施測(cè)值無(wú)明顯異常，加固效果安全可靠。本文有助于進(jìn)一步加深對(duì)結(jié)構(gòu)面控制型邊坡卸荷過(guò)程中力學(xué)特性的理解，可以為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 黃潤(rùn)秋.巖石高邊坡發(fā)育的動(dòng)力過(guò)程及其穩(wěn)定性控制［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008（8）：1525-1544.

［2］ 宋勝武，馮學(xué)敏，向柏宇，等.西南水電高陡巖石邊坡工程關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（1）：1-22.

［3］ 陸高明，王哲鑫，劉伯全，等.高陡順層邊坡開(kāi)挖動(dòng)態(tài)響應(yīng)及預(yù)警研究［J］.水利水電快報(bào)，2024，45（4）：73-77.

［4］ 趙玉杰.天生橋二級(jí)水電站高邊坡的加固與治理［J］.鐵道建筑技術(shù)，2008（增1）：237-239.

［5］ 汪小剛，夏萬(wàn)仁，郭映龍，等.水電工程高邊坡穩(wěn)定問(wèn)題研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向［J］.水力發(fā)電，1994（5）：15-18，67.

［6］ 劉大顯.隔河巖水電站引水洞出口高邊坡的巖體變形機(jī)制分析［J］.人民長(zhǎng)江，1994（11）：10-14，62.

［7］ 董志宏，丁秀麗，李勤軍，等.大奔流溝料場(chǎng)施工期高邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬［J］.人民長(zhǎng)江，2013，44（14）：13-17.

［8］ 孫云志，蘇傳洋.500m級(jí)順層陡傾特高人工邊坡破壞模式分析與開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)［J］.水利水電快報(bào)，2022，43（2）：17-20，27.

［9］ 周英.龍灘水電站左岸倒傾蠕變巖體邊坡穩(wěn)定與治理［J］.紅水河，2015，34（1）：16-21.

［10］ ERSMANN T H.Mechanics of large landslides［J］.Rock Mechanics，1979，12：15-46.

［11］ PETLEYD N，ALLISON R J.The mechanics of deep-seated landslides［J］.Earth Surface Processes and Landforms，1997，22（8）：747-758.

［12］ 黃潤(rùn)秋.20世紀(jì)以來(lái)中國(guó)的大型滑坡及其發(fā)生機(jī)制［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007（3）：433-454.

［13］ 張友良，馮夏庭，范建海，等.抗滑樁與滑坡體相互作用的研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002（6）：839-842.

［14］ 李術(shù)才，朱維申.加錨節(jié)理巖體斷裂損傷模型及其應(yīng)用［J］.水利學(xué)報(bào)，1998（8）：53-57.

［15］ 顧金才，沈俊，陳安敏，等.錨索預(yù)應(yīng)力在巖體內(nèi)引起的應(yīng)變狀態(tài)模型試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000（增1）：917-921.

［16］ 鄧建輝，李焯芬，葛修潤(rùn).BP網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法在巖石邊坡位移反分析中的應(yīng)用［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001（1）：1-5.

［17］ 閔江濤，楊杰，馬晨原.基于改進(jìn)GA-BP網(wǎng)絡(luò)算法的邊坡力學(xué)參數(shù)反演分析［J］.水電能源科學(xué)，2019，37（11）：152-155.

Study on deformation characteristics and reinforcement of left slope during Huangjinxia Hydropower Project construction

Abstract：

Localized cracking and anchor block failure that occurred after the excavation of the left bank slope of Huangjinxia Hydropower Project，which adversely affected the slope stability.In order to addresses the above issues，a comprehensive assessment of the geological conditions of the left bank slope was conducted，integrating monitoring data and 3D numerical simulations to analyze the deformation mechanisms.Appropriate reinforcement measures were implemented in response to the identified sliding failure modes.Re-evaluation of slope stability based on inverse parameters indicated that under current conditions，the stability of block KT24 was insufficient and approached a critical state.The reinforcement design that combining shearing-resistance tunnel and anchor cable raising the safety factor of KT24 to 1.51，thereby ensuring a satisfactory safety margin.Operational assessments demonstrated overall slope stability and the effectiveness of reinforcement measures.The research resultscan provide a reference for similar engineering projects.

Key words：

high slope； deformation mechanism； reinforcement treatment； Huangjinxia Hydropower Project