某水利工程巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析及防治措施:赤平投影法

吳愛(ài)軍

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 743000)

在水利樞紐建設(shè)工程中潛在不穩(wěn)定邊坡是主要地質(zhì)災(zāi)害之一，在前期勘測(cè)階段對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，并提出防治措施建議，以便于設(shè)計(jì)方合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，施工組織更經(jīng)濟(jì)安全。筆者以工程實(shí)例對(duì)不穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡淺析并做簡(jiǎn)單防治措施建議，不足之處望指正探討。

1 工程概況

工程區(qū)位于侵蝕構(gòu)造中高山區(qū)，地貌類型由高山區(qū)、峽谷區(qū)和河谷平原區(qū)構(gòu)成。本工程區(qū)由庫(kù)區(qū)、壩址區(qū)、引水發(fā)電系統(tǒng)、放空洞兼生態(tài)基流放水洞、廠區(qū)及進(jìn)場(chǎng)道路六大部分組成。經(jīng)本次野外調(diào)查，潛在不穩(wěn)定邊坡共5段，均為巖質(zhì)邊坡。

2 工程區(qū)潛在不穩(wěn)定邊坡(Q)

該工程區(qū)初步調(diào)查潛在不穩(wěn)定邊坡5段(Q1－Q5)，均為自然形成。擬建工程壩址區(qū)下游發(fā)育 Q1、Q2兩段潛在不穩(wěn)定邊坡，擬建工程庫(kù)區(qū)段發(fā)育 Q3、Q4、Q5三段潛在不穩(wěn)定邊坡，Q1－Q5潛在不穩(wěn)定邊坡由石炭系板巖及大理巖構(gòu)成。

2.1 擬建工程壩址區(qū)下游發(fā)育潛在不穩(wěn)定邊坡

擬建工程壩址區(qū)下游發(fā)育潛在不穩(wěn)定邊坡兩段(Q1、Q2)，為巖質(zhì)邊坡，分布于峽谷區(qū)左岸谷坡處，微地貌呈陡崖，邊坡坡面形態(tài)為凹形，是自然形成的潛在不穩(wěn)定邊坡，坡高45 ～50 m，坡長(zhǎng)分別為 430 m、420 m，坡向?yàn)?285°、240°，坡度約70°～75°，坡體裸露，無(wú)植被生長(zhǎng)，組成該邊坡的巖性為大理巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度4～8 m，產(chǎn)狀110°∠70°。表面風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體表層節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育的節(jié)理有三組，節(jié)理 1，135°∠75°，延伸長(zhǎng)度一般 5～15 m，裂隙間距約 0.4 m，節(jié)理 2，240°∠70°，延伸長(zhǎng)度一般 4 ～12 m，裂隙間距約 0.6 m，節(jié)理 3，310°∠60°，延伸長(zhǎng)度一般 5 ～20 m，裂隙間距約0.2 m，坡頂有小型松動(dòng)危巖體分布，坡腳為陡崖，為斜交坡，巖體在以上節(jié)理切割影響下，破壞了原用結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，致使坡面危巖、危石較發(fā)育，時(shí)常有小規(guī)模崩塌、滑塌現(xiàn)象發(fā)生(見(jiàn)圖1、照片1)，據(jù)赤平投影圖(見(jiàn)圖1)，有2個(gè)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn)位于坡面投影線的一側(cè)，而且是坡面投影線的外側(cè)。綜上所述，該段潛在不穩(wěn)定邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性差。

2.2 擬建工程庫(kù)區(qū)段發(fā)育潛在不穩(wěn)定邊坡

擬建工程庫(kù)區(qū)段發(fā)育潛在不穩(wěn)定邊坡三段(Q3、Q4、Q5)。

1)Q3潛在不穩(wěn)定邊坡。分布于河谷右岸中高山前緣，微地貌呈陡崖，邊坡坡面形態(tài)為凹形，是自然形成的潛在不穩(wěn)定邊坡，坡高50 m，坡長(zhǎng)為 290 m，坡向?yàn)?170°，坡度 75°，山體裸露，無(wú)植被生長(zhǎng)，組成該邊坡的巖性為板巖、大理巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度7～8 m，產(chǎn)狀350°∠60°。表面風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體表層節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育的節(jié)理有二組，節(jié)理1，310°∠75°，延伸長(zhǎng)度一般 4～10 m，裂隙間距約0.2 m;節(jié)理 2 ，80°∠70°，延伸一般 10 m 左右，裂隙間距約0.1～0.2 m，坡頂有小型松動(dòng)危巖體分布，坡腳為陡崖，為反向邊坡，巖體在以上節(jié)理切割影響下，破壞了原用結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，致使坡面危巖、危石較發(fā)育，時(shí)常有小規(guī)模崩塌、滑塌現(xiàn)象發(fā)生(見(jiàn)照片2)。

圖1 Q1潛在不穩(wěn)定邊坡赤平面圖及剖面圖

2)Q4潛在不穩(wěn)定邊坡。均分布于河谷右岸中高山前緣，微地貌呈陡崖，邊坡坡面形態(tài)為凸形，是自然形成的潛在不穩(wěn)定邊坡，坡高80 m，坡長(zhǎng)為380 m，坡向?yàn)?0°，坡度45°，坡體裸露，無(wú)植被生長(zhǎng)，組成該邊坡的巖性為板巖、大理巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度6～9 m，產(chǎn)狀200°∠60°。表面風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，節(jié)理有三組，(1)120°∠75°，延伸長(zhǎng)度 4 ～7 m，裂隙寬度 0.2 ～0.4 cm;(2)245°∠60°，延伸長(zhǎng)度 4 ～11 m，裂隙寬度 0.1 ～0.15 cm;(3)178°∠70°延伸長(zhǎng)度 3 ～10 m，裂隙寬度 0.1 ～0.2 cm。坡頂有小型松動(dòng)危巖體分布，坡腳為陡崖，為斜向邊坡，巖體在以上節(jié)理切割影響下，破壞了原用結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，致使坡面危巖、危石較發(fā)育，時(shí)常有小規(guī)模崩塌、墜石等現(xiàn)象發(fā)生(見(jiàn)圖2、照片3)。據(jù)赤平投影圖(見(jiàn)圖2)，有1個(gè)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn)位于坡面投影線的一側(cè)，而且是坡面投影線的外側(cè)。綜上所述，該段潛在不穩(wěn)定邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性差。

圖2 Q4潛在不穩(wěn)定邊坡

3)Q5潛在不穩(wěn)定邊坡。均分布于河谷右岸中高山前緣，微地貌呈陡崖，邊坡坡面形態(tài)為凸形，是自然形成的潛在不穩(wěn)定邊坡，坡高 100 m，坡長(zhǎng)為 510 m，坡向?yàn)?195°，坡度55°，坡體裸露，無(wú)植被生長(zhǎng)，組成該邊坡的巖性為大理巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度7～10 m，產(chǎn)狀60°∠70°。表面風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，坡頂有小型松動(dòng)危巖體分布，坡腳為陡崖，為斜向邊坡，巖體在以上節(jié)理切割影響下，破壞了原用結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，致使坡面危巖、危石較發(fā)育，時(shí)常有小規(guī)模崩塌、滑塌現(xiàn)象發(fā)生，(見(jiàn)照片4)。

照片1 Q1潛在不穩(wěn)定邊坡

3 邊坡失穩(wěn)防治措施

工程挖方地段，由于受地形、構(gòu)造節(jié)理及巖層強(qiáng)風(fēng)化等不利因素影響，施工中或工程建成后可能產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)，引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害，其規(guī)模和危害程度與開(kāi)挖邊坡的巖性與高度有關(guān)。

包括壩基基建面的強(qiáng)風(fēng)化巖層清理，左、右壩肩表層強(qiáng)風(fēng)化巖帶的開(kāi)挖、導(dǎo)流洞(放水洞)進(jìn)出口洞臉開(kāi)挖及溢洪堰開(kāi)挖。

1)壩基基建面開(kāi)挖形成邊坡失穩(wěn)的防治措施。按合理邊坡比進(jìn)行開(kāi)挖，及時(shí)清除坡面發(fā)育的危石，設(shè)專人對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。并根據(jù)需要進(jìn)行必要支護(hù)工程措施。

2)左右壩肩開(kāi)挖形成邊坡失穩(wěn)的防治措施。左右壩肩對(duì)強(qiáng)風(fēng)化層清理工程，應(yīng)采用自上而下手風(fēng)鉆打孔，爆破清除施工方式，并且標(biāo)高每下降10 m，預(yù)留寬2 m左右臺(tái)階，按合理邊坡比進(jìn)行開(kāi)挖，坡面進(jìn)行噴漿，或采用下?lián)跎献o(hù)措施，必要時(shí)可采用預(yù)應(yīng)力錨索加固手段。

3)溢洪洞、導(dǎo)流洞進(jìn)口引渠段、出口引渠段、進(jìn)出口洞臉開(kāi)挖及放空洞洞臉及明渠開(kāi)挖形成邊坡失穩(wěn)的防治措施。在工程施工中，按合理邊坡比進(jìn)行開(kāi)挖，對(duì)開(kāi)挖后形成的巖質(zhì)邊坡坡面發(fā)育的危巖、危石，采取清除處理，并根據(jù)需要進(jìn)行噴漿或支護(hù)工程措施。開(kāi)挖后形成的土質(zhì)邊坡經(jīng)坡面整平后，噴10 cm厚砼支護(hù)。開(kāi)挖過(guò)程中設(shè)專人對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，并在坡頂部位做好防、排水工程，避免地表水滲入巖土體內(nèi)。

照片2 Q3潛在不穩(wěn)定邊坡

照片3 Q4潛在不穩(wěn)定邊坡

照片4 Q5潛在不穩(wěn)定邊坡

4 結(jié)語(yǔ)

潛在不穩(wěn)定邊坡在建設(shè)工程項(xiàng)目中同其他地質(zhì)災(zāi)害一樣，應(yīng)提前預(yù)測(cè)分析，根據(jù)整個(gè)工程區(qū)和危險(xiǎn)性提出想要的有效防治措施建議，貫徹“以防為主，防治結(jié)合”的原則，以達(dá)到加快項(xiàng)目工程建設(shè)、增加經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)地質(zhì)環(huán)境、避免和減少災(zāi)害損失的目的。

[1]楊玲，等.青海省海西州巴音河蓄集峽水利樞紐建設(shè)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告[R].2012.

[2]地質(zhì)災(zāi)害防治條例[S].2004.