新疆某水電站邊坡危巖體穩(wěn)定計(jì)算

張仲貴

摘 要：河段山勢(shì)高陡的水電站，如何測(cè)算其邊坡危巖體的穩(wěn)定性？本文通過(guò)對(duì)新疆某水電站的工程地質(zhì)條件、邊坡穩(wěn)定、局部坍塌區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)分解。

關(guān)鍵詞：水電站 邊坡危巖體 穩(wěn)定計(jì)算

新疆某水電站隸屬新疆北部阿勒泰地區(qū)富蘊(yùn)縣境內(nèi)，工程區(qū)河段山勢(shì)高陡，河道曲折，河谷狹窄呈“V”型，河道為“S”型，具有裁彎取直引水發(fā)電開(kāi)發(fā)的良好條件。電站主要由引水樞紐大壩、溢洪洞、導(dǎo)流兼泄洪洞、引水發(fā)電系統(tǒng)、調(diào)壓井、地下廠房、尾水調(diào)壓室、尾水洞等主要建筑物組成。

1.尾水洞出口工程地質(zhì)條件

根據(jù)對(duì)尾水洞出口邊坡現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)地面測(cè)繪調(diào)查分析，在尾水洞出口邊坡范圍內(nèi)主要發(fā)育有4組節(jié)理（見(jiàn)表1），其中NW向3組，NE向1組，節(jié)理均為硬性結(jié)構(gòu)面，局部充填有方解石及巖脈，無(wú)軟弱夾層。

第①組NW向：

L1：產(chǎn)狀340°SW∠42°該組節(jié)理最長(zhǎng)延伸長(zhǎng)約3 5m，出露于高程825～852m處。節(jié)理面平直、閉合局部有方解石、巖脈充填，間距0.3～3m平行發(fā)育。該節(jié)理傾向坡外，對(duì)邊坡穩(wěn)定有一定影響。

L2： 產(chǎn)狀300°NE∠70°該節(jié)理延伸長(zhǎng)約20m，出露于高程849～865m處。節(jié)理面波狀、最大開(kāi)裂寬度約5cm。該節(jié)理傾向岸坡內(nèi)，在高程849m處被L1截?cái)?，高?60m處與節(jié)理面L4相交。

L4：產(chǎn)狀340°SW∠42°該節(jié)理延伸長(zhǎng)約37m，出露于高程840～871m處。節(jié)理面平直、傾向岸坡外，在邊坡表面形成規(guī)模較大的光滑節(jié)理面。

第②組NE向：

L3產(chǎn)狀70°NW∠85°該節(jié)理延伸長(zhǎng)約30m，節(jié)理面粗糙、閉合，該節(jié)理在高程840～857m處被L4截?cái)唷?/p>

尾水洞出口邊坡在不同傾角結(jié)構(gòu)面的切割下，岸坡前緣易出現(xiàn)小規(guī)模的崩塌現(xiàn)象，并在坡腳形成塊碎石崩積倒石錐，局部地段則形成一定規(guī)模的松動(dòng)卸荷巖體。根據(jù)地面地質(zhì)調(diào)查結(jié)果分析，該邊坡存在一處不穩(wěn)定巖體SL1（詳見(jiàn)圖1）。

2.尾水洞出口邊坡穩(wěn)定分析

據(jù)調(diào)查該不穩(wěn)定巖體位于尾水洞出口后邊坡，自然坡度35°～40°。該邊坡雖然是結(jié)構(gòu)面組合已崩塌后形成的目前較穩(wěn)定邊坡，但從邊坡結(jié)構(gòu)面組合條件分析看，在該邊坡下部仍存在一組傾向坡外的緩傾角結(jié)構(gòu)面L1、背部拉裂面L2規(guī)模不大，未將巖體切穿、陡傾角L3未切至巖體下部，在高程840～857m處被光滑節(jié)理面L4截?cái)唷Ｒ虼?，該處雖受裂隙相互切割，但并未形成獨(dú)立巖體。該巖體呈厚層狀結(jié)構(gòu)，頂部高程873m，底部高程824m。

假設(shè)巖體被裂隙切割形成獨(dú)立巖體，根據(jù)平面圖及剖面圖計(jì)算過(guò)程列表如表2、表3。

不穩(wěn)定體抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由以上計(jì)算可以看出，在假設(shè)裂隙將SL1切割成獨(dú)立巖體的條件下，不考慮水的作用和地震慣性力作用時(shí)，在基本荷載作用下Fs=2.68，滿足巖質(zhì)邊坡安全系數(shù)1.30～1.50的要求（對(duì)工程安全等級(jí)為一級(jí)的邊坡工程，F(xiàn)s值宜采用1.30～1.50；工程安全等級(jí)為二級(jí)的邊坡工程，宜采用1.15～1.30；工程安全等級(jí)為三級(jí)的邊坡工程，宜采用1.05～1.15。巖土工程勘察規(guī)范[2009年版]），該邊坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。但邊坡陡壁處靠近河道臨空面L4節(jié)理面下部局部發(fā)育平行于L1、L2的短小裂隙，在物理風(fēng)化作用下易形成局部邊坡產(chǎn)生小的崩塌。

3.尾水洞出口邊坡A區(qū)局部崩塌體

該區(qū)分布于L 1與L 4之間，分布高程820m～859m，順坡長(zhǎng)度約31.7m，寬度6.7～12.2m，厚度7.6～13.4m，主要發(fā)育平行于L1、L2的短小裂隙，產(chǎn)狀分別為：340°SW∠42°、300°NE∠70°，受裂隙相互切割，該范圍巖體呈層狀結(jié)構(gòu)，在風(fēng)化作用及后期爆破施工過(guò)程中易出現(xiàn)小的崩塌現(xiàn)象，對(duì)尾水洞出口施工期和運(yùn)行期產(chǎn)生危害，建議進(jìn)行錨固處理。

4.新尾水洞出口右側(cè)邊坡

該區(qū)位于尾水洞出口右側(cè)坡腳，巖性為片麻巖，屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化層，巖體較破碎，設(shè)計(jì)在該邊坡采用直坡開(kāi)挖，對(duì)邊坡產(chǎn)生擾動(dòng)，形成邊坡局部垮塌或掉塊。建議開(kāi)挖過(guò)程中采用短進(jìn)尺、弱爆破，并加強(qiáng)錨固處理。

5.結(jié)論及建議

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪、編錄及邊坡穩(wěn)定分析、計(jì)算，尾水洞出口邊坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但邊坡陡壁處靠近河道臨空面（A區(qū)）發(fā)育的短小裂隙在物理風(fēng)化作用及后期施工擾動(dòng)影響下易使局部邊坡產(chǎn)生小的崩塌，對(duì)尾水洞出口施工期和運(yùn)行期產(chǎn)生危害，須對(duì)該范圍（A區(qū)）進(jìn)行錨固處理。

尾水洞出口右側(cè)邊坡在直坡開(kāi)挖過(guò)程中，易對(duì)邊坡產(chǎn)生擾動(dòng)影響，形成邊坡局部垮塌或掉塊，建議在施工過(guò)程中采取合理施工措施，降低人為因素對(duì)邊坡巖體的擾動(dòng)，并加強(qiáng)邊坡巖體的錨固處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50487-2008.水利水電工程地質(zhì)勘查規(guī)范.

[2]水利水電部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編.水利水電工程地質(zhì)手冊(cè).北京：水利電力出版社， 1985.

[3]陸兆溱等.工程地質(zhì)學(xué).第二版.北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

[4]新疆某水電站工程地質(zhì)竣工報(bào)告（內(nèi)部資料）， 2017.