巖溪水庫取水口及工作橋后邊坡穩(wěn)定性分析

陳黎

（貴州省遵義水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州遵義563000）

巖溪水庫取水口及工作橋后邊坡穩(wěn)定性分析

陳黎

（貴州省遵義水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州遵義563000）

巖溪水庫取水口距大壩及溢洪道較近，邊坡結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其穩(wěn)定性對整個(gè)工程安全影響較大。故針對取水口及工作橋后邊坡穩(wěn)定性作專門穩(wěn)定評價(jià)。對取水口及工作橋后邊坡的邊坡穩(wěn)定進(jìn)行分析，利用赤平投影分析方法重點(diǎn)分析公路開挖施工對邊坡穩(wěn)定的影響和邊坡穩(wěn)定性。根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性分析和計(jì)算表明，取水口及交通橋后邊坡穩(wěn)定性較好，歷史未發(fā)生破壞及變形現(xiàn)象，施工時(shí)開挖邊坡穩(wěn)定性較好。理論分析結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果相符，可為邊坡的整治提供科學(xué)依據(jù)。

邊坡；穩(wěn)定性；地質(zhì)；投影

1 概述

巖溪水庫位于務(wù)川縣涪洋鎮(zhèn)西南面的當(dāng)陽村境內(nèi)，壩址處于洪渡河上游左岸一級支流羊崗河上游的張家寨河段。水庫壩址距涪洋集鎮(zhèn)22 km，距務(wù)川縣城45 km，現(xiàn)有303省道從水庫下游9 km處的當(dāng)陽村經(jīng)過，從當(dāng)陽村到水庫壩區(qū)有簡易鄉(xiāng)村公路通過，交通較方便。

水庫大壩樞紐建筑物布置包括砼面板堆石壩、溢洪道及取水建筑物等。大壩位于龍?zhí)翜吓c巖溪溝匯合處，兩支流呈Y字型展布。右岸龍?zhí)翜虾恿髁飨騈65°W，左岸巖溪溝河流流向N16°W。匯合口處河流轉(zhuǎn)彎流向N10°W。大壩為砼面板堆石壩，最大壩高60.00 m，壩頂高程782.50 m，壩頂長272.50 m，壩頂寬7.0 m，溢洪道布置于大壩右岸，由引水渠、溢流段、泄槽段、消力池段和出水渠段組成，總長486.71 m。堰頂高程778.00 m。取水兼放空隧洞利用導(dǎo)流隧洞改建而成，由閘門井段、龍?zhí)ь^段、無壓隧洞洞身共用段、放空壓力管道段、取水壓力管道段和消力池段組成，總長686.9 m。

取水口及工作橋位于大壩上游龍?zhí)翜嫌野?，距大壩上游趾板最近約50 m，距溢洪道進(jìn)口最近約25 m。該工程于2014年3月動工，2015年11月完成施工。考慮到該區(qū)域距大壩及溢洪道較近，邊坡結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其穩(wěn)定性對整個(gè)工程影響較大，故針對取水口及工作橋后邊坡穩(wěn)定性作專門穩(wěn)定評價(jià)。

2 巖溪水庫右岸取水口及工作橋后邊坡穩(wěn)定評價(jià)

2.1 邊坡結(jié)構(gòu)地質(zhì)條件

該區(qū)公路后側(cè)795.0 m高程以上為∈2g3薄層為主夾中厚層白云巖、泥質(zhì)白云巖。且開挖揭露夾薄層粉砂巖層，厚5 cm~8 cm，一般約70 cm夾一層。775 m~795.0 m高程分布∈2g2極薄至薄層泥質(zhì)白云巖夾少量泥巖。地形坡角40° ~45°，巖性較軟弱，受斷層影響產(chǎn)狀零亂產(chǎn)狀較零亂，靠近溢洪道附近產(chǎn)狀N70°~75°W/SW∠25°~28°，為順向坡，開挖階段對切腳巖體已進(jìn)行清除。下游側(cè)為順向坡結(jié)構(gòu)，順坡向?yàn)榍邢蚱陆Y(jié)構(gòu)；775.0 m高程以下為∈2g1-1極薄至薄層泥質(zhì)白云巖夾少量泥巖，巖性較軟弱，為取水口洞臉，地形坡度40°~45°，為切向坡結(jié)構(gòu)[1]。綜上本區(qū)邊坡結(jié)構(gòu)以切向坡為主，上部及下部較為軟弱，中部較堅(jiān)硬的多元混合結(jié)構(gòu)。

2.2 取水口及交通橋后邊坡穩(wěn)定分析

取水口及交通橋后邊坡以巖質(zhì)切向邊坡為主，僅突出狀山體下游受沖溝切割部分為順向坡結(jié)構(gòu)，施工時(shí)開挖邊坡穩(wěn)定性較好。取水洞洞臉邊坡開挖階段該區(qū)域僅洞臉表層呈出現(xiàn)局部掉小塊石及碎石現(xiàn)象，其后對洞臉邊坡進(jìn)行錨固處理，在完成洞臉邊坡錨固及鎖口襯砌后至今已經(jīng)兩年，歷經(jīng)隧洞開挖爆破震動及暴雨邊坡均未出現(xiàn)變形及破壞現(xiàn)象。該區(qū)上部公路內(nèi)側(cè)后邊坡開挖對邊坡階段出現(xiàn)過裂縫，發(fā)育高程778 m~792 m，可見寬度約1 m~3 cm。

2.2.1 計(jì)算參數(shù)

巖土參數(shù)取值表見表1

表1 巖土參數(shù)取值表

2.2.2 赤平投影分析

（1）1-1'剖面

1-1'剖面位于右岸取水口及交通橋北側(cè)山坡，該剖面取坡體最高臨空面位置切入，坡體為斜向坡形式，巖層面在剖面視傾角近水平，考慮坡體東側(cè)受斷層f2影響，巖體破碎，水庫蓄水后，邊坡中下部位于水面下，巖體強(qiáng)度降低，針對剖面現(xiàn)狀特性，剖面穩(wěn)定性分析時(shí)考慮施工階段及蓄水后邊坡的穩(wěn)定性。

1-1'剖面赤平投影分析（見圖1和表2）：

圖11-1'剖面赤平投影圖

表21 -1'剖面赤平投影分析表

單組結(jié)構(gòu)面的分析：①巖層層面與坡向大角度相交，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面；②節(jié)理1、節(jié)理3傾向與坡向大角度相交，傾角小于坡角，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面；③節(jié)理2傾向與坡向相交角度為70°，傾角大于坡角，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。

組合結(jié)構(gòu)面的分析：從各結(jié)構(gòu)面組合交線與邊坡的關(guān)系來看,節(jié)理1、節(jié)理2及節(jié)理3所形成的楔形體交于坡面外側(cè)，由于自然坡面有局部為近直立坡面，故坡面易形成小型楔形體巖塊，但坡面整體穩(wěn)定。

通過赤平投影分析，1-1'剖面（圖2）無不利外傾結(jié)構(gòu)面，但坡體受構(gòu)造風(fēng)化作用，坡體破碎，需按圓弧滑動法做進(jìn)一步的定量分析。

圖21-1'剖面

（2）2-2'剖面

2-2'剖面位于右岸交通橋北側(cè)山坡，考慮到巖層真傾角為22°，而坡體存在局部突出巖體，凸出巖體在巖層傾向方向存在兩面臨空的可能，應(yīng)分析其巖層面滑動的可能性。該剖面沿層面傾向方向切入，穿過凸出部分巖體頂點(diǎn)，滑動面位于蓄水位之下，故該剖面考慮天然狀態(tài)及蓄水后沿層面的滑動破壞，分析方法采用平面滑動面邊坡穩(wěn)定性分析。

2-2'剖面赤平投影分析：

單組結(jié)構(gòu)面的分析：①巖層層面與坡向交角為21°，傾角小于坡角，為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面；②節(jié)理1、節(jié)理2傾向與坡向大角度相交，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面；③節(jié)理3傾向與坡向相反，為最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。

組合結(jié)構(gòu)面的分析：從各結(jié)構(gòu)面組合交線與邊坡的關(guān)系來看,節(jié)理2與巖層面交線形成的楔形體位于坡體內(nèi)，為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，易形成楔形體破壞，節(jié)理1、節(jié)理2及節(jié)理3交線所形成的楔形體交于坡體外側(cè)，為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，節(jié)理3與巖層面交線形成于坡面附近，故綜合以上因素，坡面有楔形體形成，易形成落石、崩塌等。

通過赤平投影分析，2-2'剖面（圖3）存在巖層面為不利外傾結(jié)構(gòu)面的情況，需按平面滑動法及圓弧滑動法做進(jìn)一步的定量分析。

圖32-2'剖面

（3）3-3'剖面

3-3'剖面位于右岸臨時(shí)公路北側(cè)山坡，與2-2'剖面類似，考慮到巖層真傾角為22°，而坡體在該處恰為一凸出山脊，凸出巖體在巖層傾向方向存在兩面臨空的可能，應(yīng)分析其巖層面滑動的可能性。該剖面沿層面傾向方向切入，穿過凸出山脊部分，滑動面位于蓄水位之山，故該剖面只考慮天然狀態(tài)邊坡沿層面的滑動破壞，分析方法采用平面滑動面邊坡穩(wěn)定性分析。

圖43-3'剖面

通過赤平投影分析，3-3'剖面（圖4）存在巖層面為不利外傾結(jié)構(gòu)面的情況，需按平面滑動法及圓弧滑動法做進(jìn)一步的定量分析。

2.2.3 定量分析及計(jì)算成果

依據(jù)前述分析，1-1'剖面無外傾結(jié)構(gòu)面，僅考慮圓弧滑動破壞；2-2'剖面及3-3'受外傾結(jié)構(gòu)面影響，除考慮圓弧滑動破壞外，還需考慮由層面引起的外傾結(jié)構(gòu)面的平面滑動破壞，由于3-3'剖面坡面位置在蓄水位778 m以上，故該剖面僅考慮施工期穩(wěn)定性。如表4為穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表。

表4 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

3 結(jié)論與建議

（1）取水口及交通橋后邊坡穩(wěn)定性較好，歷史未發(fā)生破壞及變形現(xiàn)象，施工時(shí)開挖邊坡穩(wěn)定性較好。取水洞洞臉邊坡開挖階段該區(qū)域僅洞臉表層呈出現(xiàn)局部掉小塊石及碎石現(xiàn)象，邊坡整體至今未出現(xiàn)變形及破壞現(xiàn)象。該區(qū)上部公路內(nèi)側(cè)后邊坡開挖對邊坡階段出現(xiàn)過裂縫。該裂縫形成后經(jīng)觀測未見進(jìn)一步發(fā)展，其后公路內(nèi)側(cè)修建擋墻對后邊坡進(jìn)行加固，建成至今已兩年，目前未見變形及破壞。

（2）在該段坡體上通過選取的三個(gè)斷面進(jìn)行的邊坡穩(wěn)定計(jì)算，現(xiàn)邊坡安全系數(shù)均在1.33～1.95，蓄水后邊坡安全系數(shù)均在1.32～1.34，均處于邊穩(wěn)定狀態(tài)。且該區(qū)上部公路邊坡已修建擋墻[2]，洞臉邊坡完成噴錨支護(hù)處理，下游修建混凝土支墩，增加邊坡穩(wěn)定性。

[1]趙建軍，黃潤秋，巨能攀．某水庫溢洪道邊坡變形破壞特征及治理對策研究［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，34（2）：190～195

[2]陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

TV62；TV223

B

1673-9000（2017）03-0121-03

2017-02-07

陳黎（1979年-），男，貴州遵義人，高級工程師，主要從事水利水電勘測設(shè)計(jì)工作。