大渡河丹巴水電站壩址左岸危巖體發(fā)育規(guī)律與防治措施

臧立超，石豫川，吉鋒

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059）

大渡河丹巴水電站壩址左岸危巖體發(fā)育規(guī)律與防治措施

臧立超，石豫川，吉鋒

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059）

危巖體的失穩(wěn)不僅會給水電施工安全帶來嚴(yán)重威脅，還可能造成樞紐區(qū)水工建（構(gòu)）筑物的嚴(yán)重破壞，影響水電站正常運(yùn)營。借助三維激光掃描技術(shù)，并通過精細(xì)的野外調(diào)查，查明大渡河上游丹巴水電站壩址區(qū)左岸危巖發(fā)育分布特征，通過與工程地質(zhì)條件相關(guān)性分析，總結(jié)出危巖體的發(fā)育分布主要受地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)以及地層巖性的影響，并得出了危巖體發(fā)育的一般規(guī)律，最后結(jié)合危巖體穩(wěn)定性及其威脅對象，同時考慮危巖體處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為單元提出了相應(yīng)的防治措施。

危巖體；發(fā)育規(guī)律；危巖片區(qū)；防治措施

引言

危巖體（Potential unstable rock mass）是指陡峭邊坡上被多組結(jié)構(gòu)面切割，在重力、風(fēng)化營力、地震、滲透壓力等作用下與母巖逐漸分離，穩(wěn)定性較差的巖體［1］。隨著近年來我國大規(guī)模水利工程建設(shè)的興起，巖質(zhì)邊坡的安全性問題日益突出。其中，危巖體廣泛分布于河谷兩岸，對水電站的工程建設(shè)有較大危害，每年均造成不同程度的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

20世紀(jì)中期以來，我國對危巖體給予了高度重視，在危巖的失穩(wěn)模式、穩(wěn)定性計(jì)算方法以及防治措施等方面積累了豐富的資料和經(jīng)驗(yàn)［1_3］。但這些成果在危巖防治措施與危巖分布特征及其穩(wěn)定性等的結(jié)合方面考慮欠佳。針對這些問題，本文以大渡河丹巴水電站壩址區(qū)左岸邊坡為基礎(chǔ)，分析地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)以及地層巖性與危巖發(fā)育的關(guān)系，從而得出邊坡范圍內(nèi)危巖發(fā)育的一般規(guī)律，并有效結(jié)合危巖的穩(wěn)定性、危險(xiǎn)性、威脅對象及其處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為基本單元提出針對性的防治措施，具有實(shí)際工程指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)環(huán)境背景與調(diào)查工作概況

1.1 地質(zhì)環(huán)境背景

丹巴水電站位于大渡河上游丹巴縣境內(nèi)，為大渡河干流22級梯級開發(fā)中的第S級梯級電站，裝機(jī)容量為1196.6 MW，工程采用低壩引水方式開發(fā)。

已有調(diào)查表明，壩址區(qū)河谷深切，兩岸邊坡高陡。左岸山坡地形總體較完整，短淺溝谷相間，主要發(fā)育雌央溝、雄央溝、羅日溝和羅寨溝等，基巖多裸露，坡度一般為45°～60°，個別陡崖地段坡度在75°以上（圖1）。

壩址區(qū)位于春牛場背斜的東翼，為一單斜構(gòu)造，地層總體產(chǎn)狀N25～40°W，NE∠50～75°。邊坡范圍內(nèi)無區(qū)域性構(gòu)造斷裂通過，次級構(gòu)造較發(fā)育，主要構(gòu)造形跡由斷層、破碎帶和構(gòu)造裂隙組成，其中斷層和層間擠壓破碎帶較發(fā)育，走向以NNW向中～陡傾角居多；節(jié)理（裂隙）較發(fā)育～發(fā)育，除NNW向?qū)用婀?jié)理外，主要以NNE、NEE、NWW向中～陡傾角為主（圖2）。

圖1壩址左岸邊坡全貌圖

圖2巖體結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

圖3壩址左岸地層分布圖

區(qū)內(nèi)出露的中厚～厚層狀變粒巖、石英巖，中厚～塊狀大理巖屬堅(jiān)硬巖，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，風(fēng)化較淺，地表多呈弱風(fēng)化狀。中薄～薄層狀云母石英片巖巖質(zhì)較軟弱，抗風(fēng)化能力弱，風(fēng)化相對較深，地表一般呈強(qiáng)風(fēng)化狀。據(jù)地表調(diào)查和勘探揭示，左岸強(qiáng)卸荷帶以NNW向順層或順坡向卸荷為主，水平深度一般在1.S～20.0 m以內(nèi)，垂直深度一般小于17.0 m；弱卸荷帶一般為沿順層隨機(jī)發(fā)育，水平深度一般為27.0～39.5 m，垂直深度一般為2S.0～37.0 m。

1.2 危巖體調(diào)查工作概況

在前期工作中以地質(zhì)調(diào)查為主，地質(zhì)人員調(diào)查范圍上至山頂，下至大渡河邊，工作覆蓋了整個工程區(qū)，除部分陡立基巖地段外，其余部位皆調(diào)查到位，在陡立部位采用徠卡三維激光掃描進(jìn)行測量、解譯，其可輔助進(jìn)行節(jié)理精細(xì)測量、精度達(dá)Smm。在可行性研究階段投入大量勘測工作，結(jié)合邊坡平洞、施工便道，通過對丹巴水電站壩址左岸高邊坡危巖體進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。

查明壩址左岸邊坡共發(fā)育危巖55處，危巖總方量約52S4 m3。危巖體多沿巖層走向呈條帶狀展布，且主要發(fā)育于山脊以及邊坡坡度較大的陡崖（陡壁）等臨空條件優(yōu)越的部位。以中型危巖為主，單處危巖方量一般＜100 m3；最小規(guī)模危巖方量為3 m3，最大規(guī)模危巖方量約為1620 m3（圖4）。

圖4壩址左岸危巖體分布圖

2 危巖體發(fā)育規(guī)律

2.1 地形地貌與危巖體發(fā)育關(guān)系

地形地貌對壩址左岸邊坡危巖體發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在地形坡度以及邊坡高程兩方面［3］。地形條件是危巖體形成并造成最終失穩(wěn)的必要條件，易發(fā)于坡度較陡的斜坡地形處；從高程上看，危巖體多分布于邊坡中低高程或坡腳附近的應(yīng)力集中帶。

地形坡度對危巖體分布影響顯著。通過對壩址區(qū)左岸邊坡危巖發(fā)育數(shù)量與地形坡度的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖5）。結(jié)果顯示，危巖體的分布隨地形的坡度的增加有先增多再減少的趨勢，主要集中發(fā)育于50°～S0°坡度段，當(dāng)坡度增大到一定程度時（大于S0°）危巖體大多已失穩(wěn)崩落，僅殘留少量的危巖體，較緩坡段處（小于50°）危巖體不發(fā)育。

圖5危巖體數(shù)量與坡度關(guān)系統(tǒng)圖

危巖體的分布受高程影響較大。通過對壩址區(qū)左岸邊坡危巖發(fā)育數(shù)量與邊坡高程的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知（圖6），左岸邊坡危巖主要發(fā)育于的中低高程或邊坡坡腳處，即高程2015～2165 m。在這些區(qū)域?yàn)閼?yīng)力差或最大剪應(yīng)力最高的部位，在臨空面附近常造成應(yīng)力集中帶，巖體易發(fā)生變形和破壞，最終形成危巖體。

圖6危巖體數(shù)量與高度關(guān)系統(tǒng)圖

2.2 巖體結(jié)構(gòu)與危巖體發(fā)育關(guān)系

危巖體發(fā)育與巖體結(jié)構(gòu)關(guān)系緊密，不同類型巖體結(jié)構(gòu)條件下危巖體發(fā)育分布狀況存在著顯著差別［3］。

壩址左岸危巖體，巖體結(jié)構(gòu)包括次塊狀結(jié)構(gòu)、次塊～鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌～碎裂結(jié)構(gòu)及碎裂結(jié)構(gòu)5種，巖體結(jié)構(gòu)與危巖體發(fā)育數(shù)量與規(guī)模關(guān)系統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖7所示。

圖7統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)類型危巖體發(fā)育數(shù)量不同，依次從次塊狀結(jié)構(gòu)、次塊～鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌～塊裂結(jié)構(gòu)、塊裂～碎裂結(jié)構(gòu)到碎裂結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢，且以鑲嵌和鑲嵌～碎裂裂結(jié)構(gòu)的危巖體為主，所占總比例分別為31.57%和41.1S%。

圖7危巖體數(shù)量與巖體結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

2.3 地層巖性與危巖體發(fā)育關(guān)系

不同巖性及其組合對危巖體的發(fā)育密度以及形成危巖體的規(guī)模具有顯著影響［3］。壩址區(qū)左岸出露的巖層主要有石英巖和變粒巖、大理巖以及石英巖夾云母石英片巖，表1為各巖性區(qū)危巖體的分布情況統(tǒng)計(jì)。

表1不同巖性區(qū)危巖體發(fā)育密度統(tǒng)計(jì)表

從表1可看出，大理巖區(qū)和石英巖夾石英云母片巖區(qū)危巖體發(fā)育密度分別為22S.57塊/km2和275.S6塊/ km2，明顯大于變粒巖和石英巖區(qū)危巖發(fā)育密度（53塊/ km2）。其原因主要為，研究區(qū)內(nèi)大理巖區(qū)多形成坡度較大的陡崖或陡坡地形，危巖體易發(fā)育于邊坡坡度較大地形處；石英巖夾石英云母片巖區(qū)為軟硬巖相間，巖體的差異性風(fēng)化使得坡面呈“溝”、“梁”相間的微地貌特征，巖體臨空條件優(yōu)越，有利于危巖體的形成。

地層巖性對危巖發(fā)育規(guī)模的影響表現(xiàn)在，石英巖夾云母石英片巖區(qū)的危巖體形成主要受巖體差異性風(fēng)化的影響，其分布形態(tài)為沿層面方向呈窄條帶狀展布，面積較大，但厚度小，形成的危巖體規(guī)模較小。變粒巖和石英巖區(qū)，巖體結(jié)構(gòu)以次塊～鑲嵌為主，危巖體形成及其規(guī)模受巖體卸荷深度影響較大，在卸荷較為強(qiáng)烈且深度較大的區(qū)域易發(fā)育較大規(guī)模危巖體。大理巖區(qū)由于巖體卸荷較為充分，加之受邊坡范圍內(nèi)陡傾角結(jié)構(gòu)面控制，邊坡整體較陡，多發(fā)育較陡的巖壁，坡度較大處形成的危巖體具一定規(guī)模時易失穩(wěn)崩落，而存留下來的危巖一般規(guī)模較小。

3 危巖體防治措施

危巖體的防治在查明危巖體的分布狀況，掌握危巖體發(fā)育規(guī)律基礎(chǔ)上，分析其穩(wěn)定性，同時從危巖體規(guī)模、危險(xiǎn)性及其威脅對象角度出發(fā)，綜合考慮危巖處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為基本單元進(jìn)行。

首先，根據(jù)左岸工程布置，將邊坡劃分為壩前區(qū)、壩肩區(qū)以及壩后區(qū)三大功能區(qū)，各區(qū)基本信息見表2。其次，根據(jù)危巖體規(guī)模、穩(wěn)定性將壩前區(qū)、壩肩區(qū)以及壩后區(qū)分別劃分為Za～Zg、Zh～Zl、Zm～Zn共14個危巖片區(qū)單元，采取清除、錨固、噴漿、主動防護(hù)網(wǎng)以及被動防護(hù)網(wǎng)及其相應(yīng)組合的防治措施（表3）。其中危巖穩(wěn)定性方面，按照《水電水利工程邊坡工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程》（DT/L 5337-2006）和《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 021S-2006）相關(guān)規(guī)定，對危巖體的穩(wěn)定性分級與評價(jià)主要采取定性分析的方式，輔以定量計(jì)算，在此將定性結(jié)果分為較差、差和極差三個級別，較差穩(wěn)定性系數(shù)與基本穩(wěn)定狀態(tài)一致，差和極差穩(wěn)定性系數(shù)以1.05為界對應(yīng)欠穩(wěn)定狀態(tài)［4_5］。危巖防治方面，針對工程區(qū)危巖特征，首先對穩(wěn)定性極差的松小塊體進(jìn)行清除，對穩(wěn)定性較差塊度較大的巖體采取錨桿加固；對分布面積較大的危巖，影響建筑等級較低采用“局部清除+主動防護(hù)網(wǎng)”，影響建筑物等級較高的采用“局部清除+掛網(wǎng)噴漿+錨桿加固”的系統(tǒng)防護(hù)，此外在地形較緩處設(shè)置多道被動防護(hù)網(wǎng)以進(jìn)一步確保安全［6_S］。

表2危巖體工程分區(qū)表

表3壩址左岸危巖體治理措施一覽表

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)危巖體集中分布于50°～S0°坡度較陡段，坡度過陡（大于S0°）或較緩處（小于50°）危巖體不發(fā)育。

（2）巖體結(jié)構(gòu)從次塊狀結(jié)構(gòu)、次塊～鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、鑲嵌～塊裂結(jié)構(gòu)、塊裂～碎裂結(jié)構(gòu)到碎裂結(jié)構(gòu)，危巖體發(fā)育密度呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢，且以鑲嵌和鑲嵌～碎裂裂結(jié)構(gòu)的危巖體為主。

（3）大理巖區(qū)和石英巖夾石英云母片巖區(qū)危巖體發(fā)育密度顯著明顯高于變粒巖和石英巖區(qū)危巖體發(fā)育密度。

（4）危巖體的治理以危巖片區(qū)為單元，從危巖體的發(fā)育規(guī)律、規(guī)模、穩(wěn)定性、危險(xiǎn)性以及威脅對象角度出發(fā)，同時考慮危巖體處治效果和施工的方便，采取清除、錨固、噴漿、主動防護(hù)網(wǎng)以及被動防護(hù)網(wǎng)及其相應(yīng)組合的防治措施。

［1]陳洪凱，王蓉，唐紅梅.危巖研究現(xiàn)狀及趨勢綜述［J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22(3):18_22.

［2]唐紅梅，王昌賢，陳洪凱，等.三峽庫區(qū)陡崖形成及長期穩(wěn)定性初步研究——以萬州區(qū)太白巖為例［J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(6):104_107.

［3]劉衛(wèi)華，黃潤秋，裴向軍.高陡邊坡危巖體發(fā)育特征研究［J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，19:80_84.劉衛(wèi)華，黃達(dá)，羅倩，等.溪洛渡水電站壩址區(qū)高位邊坡危巖體分類及穩(wěn)定性評價(jià)［J].水利水電科技進(jìn)展，2008，28(4):48_51.

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［6]黃小剛.危巖體發(fā)展破壞機(jī)理與防治措施的可靠性研究［D].重慶:重慶交通大學(xué)，2011.

［7]劉衛(wèi)華.高陡邊坡危巖體穩(wěn)定性、運(yùn)動特征及防治對策研究［D].成都:成都理工大學(xué)，2008.

［8]姜永玲.重慶某高速鐵路沿線危巖體發(fā)育特征及防治措施研究［D].成都:成都理工大學(xué)，2011.

Development Regularity and Prevention Measures of Unstable Rock Mass at the Left Bank of Dadu River Danba Hydropower Station Dam

ZANG Lichao，SHIYuchuan，JIFeng
（State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenviroment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The destabilization of unstable rock not only Pose a serious threat for hydroelectric construction secure，may also cause serious damage for hydraulic buildings in hub zone（reconstruction），affecting the normal oPerations of hydroPower station.By using three dimensional laser scanning technologies，and through the fine field investigation，the characteristics of develoPment and distribution of unstable rock mass at the left bank of the uPPer reaches of the Dadu River hydroPower station dam in Danba，are ascertained.Through relevance analysis of engineering geological conditions，it summed uP that the unsta_ ble rock distribution ismainly affected by toPograPhy，rock mass structure and lithology，and the general rule of develoPment for unstable rock is obtained.Finally from the stability and threat objects of unstable rock mass，meanwhile the treatment effect and construction convenience of dangerous rock mass are considered，with dangerous rock area as the basic unit，the corresPonding Prevention measures are Put forward.

unstable rock mass；develoPment laws；unstable rock area；Prevention and controlmeasures

TB115

A

1673_1549(2014)02_0073_05

10.11863/j.suse.2014.02.16

2011_11_29

地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自由探索課題（SKLGP2011Z009）

臧立超（19SS_），男，四川西昌人，碩士生，主要從事地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)與預(yù)測方面的研究，（E_mail）631733260@qq.com