李增平

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

1 概述

南水北調中線工程是一項跨流域、跨省市的特大型水利工程，經常遇到巖質邊坡開挖，邢石段作為該工程的一部分，全長65.7255km，共布置大型河渠交叉建筑物9座，長3.814km，鐵路交叉建筑物2座，長0.449km，渠道總長61.4625km。引水設計流量：進口樁號172＋000為220m3/s，出口樁號236＋934.9為170m3/s。其中邢石段巖質邊坡渠道長550m，樁號為190＋000～190＋550。

渠道設計要素：左邊坡設四級馬道，右邊坡設兩級馬道，一級馬道高程80.987～80.957m，二級馬道高程88.987～88.957m，三級馬道高程94.978～94.960m，四級馬道一般高程100.96m，一級馬道寬5m，二級馬道以上（包括二級馬道）寬2m；設計渠底高程73.437～73.407m，設計渠底寬度21.0m；二級馬道以下渠坡設計1∶1，二級馬道以上渠坡設計1∶1.5。

2 地質概況

2.1 地形地貌

本渠段地貌為低山丘陵地帶，地形起伏不平，該處為孤立的山體，渠道從山體NE方向坡面穿過，渠道左邊坡高，右邊坡低，左邊坡最大高程107.6m，右邊坡最大高程94m，渠道渠底高程73.437～73.407m，最大挖深34m。

2.2 地層巖性

石渠段渠道開挖揭露的地層主要為寒武系上統(tǒng)崮山組地層，上部局部分布厚度不大的第四系松散覆蓋層。

現由老至新分述如下：

2.2.1 寒武系上統(tǒng)崮山組（∈3g）

石渠段地層巖性變化較大，巖性復雜，總的概括為：進口段巖性為薄層青灰色泥質灰?guī)r夾中厚層紫紅色竹葉狀、鮞狀灰?guī)r，中間段上游為中厚層青灰色、褐紅色細晶灰?guī)r夾薄層青灰色泥質灰?guī)r，中間段下游為薄層青灰色泥質灰?guī)r夾中厚層細晶灰?guī)r，出口段為薄層灰黃、紫紅泥灰?guī)r夾頁巖。本層厚度大于50m。

2.2.2 第四系中更新統(tǒng)坡洪積（dl＋plQ2）

棕紅色、紅褐色粘土及含粘土碎石層。主要分布在石渠段基巖的上部，厚度0.5～3m。

2.2.3 上更新統(tǒng)中段沖洪積（al＋plQ23）

巖性為黃土狀壤土，淺褐黃色，干，硬塑，具大孔隙，含鈣核，厚度0～3m。主要分布石渠進口段左邊坡。

2.3 地質構造

參考原有資料及現場開挖實際情況，石渠段內未發(fā)現區(qū)域性或大規(guī)模斷裂，石渠段內地質構造以小斷裂及構造裂隙為主，小斷層及構造裂隙大部夾紅色粘泥，多為次生后期充填紅土，正是由于這些小的斷層發(fā)育，破壞了巖體的完整性，對渠道邊坡的穩(wěn)定構成不利影響。

2.4 水文地質條件

本渠段地下水主要為基巖裂隙水，地下水位埋深較大，渠道開挖深度內未見地下水，施工為干場地作業(yè)。

2.5 物理地質現象

該渠段為灰?guī)r地層，局部巖體溶蝕現象明顯，施工階段在一級馬道和渠底揭露直徑1～1.5m的溶洞有13個，最大直徑7～10m，洞口巖體破碎，具有一定的延伸。溶洞采取灌漿處理措施，對邊坡穩(wěn)定影響不大。

3 影響巖質邊坡穩(wěn)定性因素分析

影響巖質邊坡穩(wěn)定性因素很多，主要有巖體本身物理、力學指標、構造發(fā)育程度、結構面、巖體風化程度、地表水及地下水作用等。

3.1 巖體本身物理力學指標

巖性差異及巖石的抗壓強度、密度、軟化性質、耐崩解性、耐風化程度、礦物成分等對巖質邊坡穩(wěn)定性有很大影響。

由于組成邊坡的巖性不同，巖石的邊坡穩(wěn)定性不同，根據其抗壓強度可分為軟巖及硬巖，一般情況下，硬巖的邊坡穩(wěn)定性好于軟巖，但受到巖石構造、完整性、風化程度、坡高、地下水作用等諸多因素影響，即使是同一類巖石，其穩(wěn)定性也有很大差別，該段渠道巖性分別為薄層青灰色泥質灰?guī)r夾中厚層紫紅色竹葉狀、鮞狀灰?guī)r，中厚層青灰色、褐紅色細晶灰?guī)r夾薄層青灰色泥質灰?guī)r，薄層青灰色泥質灰?guī)r夾中厚層細晶灰?guī)r，及薄層灰黃、紫紅泥灰?guī)r夾頁巖，由于本身物理力學性質的差異及受構造影響，薄層巖石穩(wěn)定性較差。

3.2 巖體完整性及風化程度

本渠段左邊坡最高達34m，渠底高程73.437～73.407m，分為5級邊坡，坡高6～8m，最大挖深34m。過水斷面坡比采用1∶1，一級馬道以上根據巖石完整性及風化程度坡比采用1∶1～1∶1.5。

巖體風化使巖體強度降低，邊坡穩(wěn)定性變差，加之巖體結構面不利組合、地表水作用，促使巖石風化程度較高的巖體邊坡穩(wěn)定更加不利。

3.3 巖體構造發(fā)育程度及結構面對邊坡的影響

本段巖體為層狀構造，巖層產狀大部為走向NE10°～30°傾SE，傾角25°～40°，渠道軸線走向NW319°與邊坡交角50°～70°，傾角小于坡角，且部分層面夾泥，對左邊坡穩(wěn)定不利，對右邊坡穩(wěn)定較好。經計算左邊坡雖自穩(wěn)，但接近極限平衡狀態(tài)，建議采用穿層錨桿對巖層進行加固，作為各種運行工況的安全儲備。

受構造影響，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育2組節(jié)理：①走向SN～NE30°，傾NW，傾角50°～75°。②走向NW280°～290°，近直立；局部節(jié)理走向EW，傾N，傾角60°～80°。節(jié)理間距大部0.3～1.0m，與層面之間形成對左邊坡穩(wěn)定不利的組合，左邊坡穩(wěn)定性較差。

巖體地質構造發(fā)育程度、風化程度、結構面產狀對邊坡的穩(wěn)定性起著控制性作用。綜上所述本渠段左邊坡的穩(wěn)定性較差，是采取工程措施對重點部位進行固坡。

3.4 地下水及地表水

本段渠道在開挖深度內未見地下水，由于渠段巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體多切割成5～40cm塊狀，裂隙面多充填0.1～3cm的紅粘土，雨季地表水沿層面、節(jié)理裂隙面入滲，使得巖層層面及紅粘土抗剪強度降低，對邊坡造成不利影響，因此邊坡支護的同時，要采取必要的工程措施封堵地表水、坡水對邊坡的入滲。

4 結語

影響巖質邊坡穩(wěn)定的因素很多，如巖體完整性、巖石類別、風化程度、巖石強度、結構面組合及結構面與邊坡的關系、結構面的粗糙、起伏、裂隙充填情況、地下水與地表水作用等，在工程設計與施工中，在工程地質測繪的基礎上，要充分對上述因素進行綜合分析，合理選擇適宜具體地質條件的邊坡坡比及噴錨支護等固坡措施，確保邊坡的安全穩(wěn)定。

［1］李建林，王樂華，等.巖石邊坡工程［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［2］孫玉科.邊坡巖體穩(wěn)定性分析［M］.北京：科學出版社，1988.

［3］河北省水利水電勘測設計研究院.南水北調中線一期工程總干渠（邢石界至古運河南渠段）初步設計報告（第一篇綜合說明）［R］.2009.

［4］GB50487—2008，水利水電工程地質勘察規(guī)范［S］.