新疆和田玉龍喀什水利樞紐工程右岸單薄山梁穩(wěn)定性分析

【摘要】玉龍喀什水利樞紐工程為混凝土面板堆石壩，右岸單薄山梁是主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一。利用YCW程序進(jìn)行右岸單薄山梁節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，分析右岸單薄山梁的整體穩(wěn)定性；再利用極限平衡法，分析斷層f3和f4為底滑面形成的潛在不穩(wěn)定體，分析其局部穩(wěn)定性，提供處理依據(jù)。【關(guān)鍵詞】單薄山梁；YCW程序；赤平投影；斷層；極限平衡1、工程概況玉龍喀什水利樞紐工程是一項(xiàng)具有生態(tài)、防洪、灌溉、發(fā)電等綜合利用任務(wù)的水利工程，是玉龍喀什河山區(qū)河段的控制性水利樞紐工程。水庫(kù)最大壩高230.5m，總庫(kù)容5.37億m3，正常蓄水位2170.0m，相應(yīng)庫(kù)容5.28億m3，死水位2080m，死庫(kù)容1.01億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容4.27億m3，電站裝機(jī)容量435MW（其中，生態(tài)電站裝機(jī)容量35MW），設(shè)計(jì)年發(fā)電量11.14億kW·h，屬大（2）型Ⅱ等工程。 工程壩址處地層較為單一，主要為早元古界灰黑色的二云母石英片巖，片理總體產(chǎn)狀40～60°NW∠25～40°，微波狀起伏，小褶曲發(fā)育，呈片理面結(jié)合牢固的薄層狀結(jié)構(gòu)，片理間咬合力好。2、基本地質(zhì)條件壩址右岸為一魚(yú)脊?fàn)顔伪∩搅海▓D片1），山脊走向NW向（327°），梁頂高程2210～2290m，河拔240～320m。梁頂寬20～60m，正常蓄水位2170m高程，梁頂寬大于170m。山梁NE側(cè)（壩基側(cè)）岸坡臨河分布Ⅲ級(jí)階地，高程2010～2017m，階面寬30～80m，表部覆蓋厚2～19m的風(fēng)積粉土，階地前緣至河床為高35～45m的基巖陡坎；階地后緣至坡積后緣2100m高程段岸坡較緩，自然坡度30～35°，表部堆積有崩、坡積的碎塊石土，其厚度4～8m，結(jié)構(gòu)松散；坡積后緣以上（2040m～2150m高程范圍內(nèi)）為一高20～100m陡坎，順山脊展布，坡度55～70°。梁前端側(cè)坡地形較緩，自然坡度28～32°，岸坡表部堆積有坡、風(fēng)積的粉土及碎石土層，厚度2～4m，中部Ⅳ級(jí)階地（階面頂2035m）覆蓋層厚6m左右。山梁SW側(cè)（庫(kù)區(qū)側(cè)） 岸坡自然坡度35～60°，受片理面和NW向結(jié)構(gòu)面組合切割，順片理面剝蝕形成溝梁相間地貌，大部分基巖裸露，局部覆蓋含碎石土層；岸坡臨河分布Ⅲ級(jí)階地，階面寬8～30m，砂礫石大部分被侵蝕，現(xiàn)堆積厚2～10m的風(fēng)積粉土，階地前緣至河床為高30～45m的基巖陡坎。3、 單薄山梁巖體的構(gòu)造特征右岸單薄山梁主要發(fā)育NWW～NNW向裂隙，產(chǎn)狀290～350°NE∠65～85°，延伸長(zhǎng)一般20～50m，傾向岸外；局部還發(fā)育產(chǎn)狀為40～50°NW∠20～40°的NE向裂隙，與片理面近平行。通過(guò)地表測(cè)繪和平洞揭露，山梁淺表層，垂直深約20～25m范圍裂隙較發(fā)育，裂隙面多閉合、可見(jiàn)銹染。山梁前端坡腳附近，高程2035m以下段發(fā)育小斷層f3和f4。f3為層間擠壓小斷層，產(chǎn)狀40～45°NW∠27～30°，主斷層帶寬3～5cm，帶內(nèi)充填碎裂巖和斷層泥，影響帶寬50cm；f4產(chǎn)狀17～22°NW∠70～75°，為垂直河向小斷層，主斷層帶寬3～8cm，帶內(nèi)為碎裂巖及斷層泥，斷層面波狀起伏。4、 單薄山梁穩(wěn)定性分析4.1整體山梁穩(wěn)定性分析從地表測(cè)繪、平洞、鉆孔及井下電視等分析，山梁淺表層20～25m范圍巖體破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，有順片理面小斷層，切腳后容易形成沿?cái)鄬用娴幕?，穩(wěn)定性差；順片理面延伸位于河床基巖面以上，被河槽切腳部分，以片理面為底滑面，飽和后c值0.65MPa，ψ值35°，采用極限平衡理論，按照巖質(zhì)邊坡平面型滑面穩(wěn)定分析計(jì)算，不考慮地震影響和考慮地震影響時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)均大于1.25，山梁不會(huì)順片理面滑動(dòng)；深部山梁巖體較完整，順片理面延伸進(jìn)入河床覆蓋層以下基巖，根基穩(wěn)定。為進(jìn)一步分析右岸單薄山梁結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，本次利用YCW程序進(jìn)行右岸單薄山梁節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)及赤平投影圖繪制，通過(guò)裂隙統(tǒng)計(jì)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)面分組（表4.1），在結(jié)構(gòu)面分組的基礎(chǔ)上進(jìn)行了穩(wěn)定性分析（圖4.1.1）。穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，右岸單薄山梁庫(kù)區(qū)側(cè)岸坡和前端側(cè)坡均是穩(wěn)定的，壩體側(cè)坡可能的失穩(wěn)模式是結(jié)構(gòu)面2：295～320°SW∠ 65～85°切割形成的傾倒破壞。通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪及平洞揭露，該組裂隙發(fā)育很少，僅個(gè)別地方發(fā)育，且延伸短、連通性差，不會(huì)對(duì)邊坡整體穩(wěn)定構(gòu)成大的影響。4.2局部斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以f3斷層為底滑面，f4斷層為后緣，形成向河床滑動(dòng)的潛在不穩(wěn)定體，分布高程1970～2080m，長(zhǎng)度180m，寬度130m，平均厚度25m，估算方量為58萬(wàn)m3。f3斷層被f4斷層截?cái)?，未發(fā)現(xiàn)明顯向坡上延伸跡象，向下延伸至河床下部基巖與覆蓋層界線部位，部分被切腳（圖4.2.1）。式中：Ks—穩(wěn)定系數(shù)；Ri—第i塊滑動(dòng)面上抗滑力（KN/m）；Ti—第i塊滑動(dòng)面上下滑力（KN/m）；ψi—第i塊剩余下滑力傳遞至i+1塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）；Fi—水平力地震在各條塊產(chǎn)生的分力（KN/m）；Wi—第i塊滑體重力（KN/m）；i—第i塊滑面與水平面夾角（°）；i—第i塊滑面內(nèi)摩擦角（°）；ci—第i塊滑面黏聚力（KPa）；li—第i塊滑面長(zhǎng)度（m）；A—地震加速度。按巖屑夾泥型結(jié)構(gòu)面，取值c=65KPa，=22°，r=26.9KN/m3，A=0.227g。假定河床部位完全被切腳且不考慮砂礫石蓋重，經(jīng)計(jì)算，在不考慮地震影響和考慮地震影響時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)分別為0.99和0.64，均不滿(mǎn)足規(guī)范要求，存在整體滑移的可能性，作為趾板基礎(chǔ)須采取處理措施。5、結(jié)語(yǔ)右岸為單薄山梁，自然邊坡整體穩(wěn)定，山梁淺表層發(fā)育順片理面小斷層，局部有滑動(dòng)可能，建議結(jié)合水工建筑物處理；山梁前端坡腳由f3斷層和f4斷層組合形成的潛在不穩(wěn)定體，在不考慮地震影響和考慮地震影響兩種工況下，安全系數(shù)均不滿(mǎn)足規(guī)范要求，穩(wěn)定性差，作為趾板基礎(chǔ)須采取處理措施。參考文獻(xiàn)： [1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50487.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 [GB].中國(guó)計(jì)劃出版社.2008[2] 玉龍喀什水利樞紐工程地質(zhì)勘察報(bào)告.2016作者簡(jiǎn)介：馬琪，男，1989年03月03日生，回族，新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)專(zhuān)業(yè)工作，助理工程師。