臧立超，石豫川，吉鋒

（成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，成都610059）

大渡河丹巴水電站壩址左岸危巖體發(fā)育規(guī)律與防治措施

臧立超，石豫川，吉鋒

（成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，成都610059）

危巖體的失穩(wěn)不僅會給水電施工安全帶來嚴重威脅，還可能造成樞紐區(qū)水工建（構）筑物的嚴重破壞，影響水電站正常運營。借助三維激光掃描技術，并通過精細的野外調查，查明大渡河上游丹巴水電站壩址區(qū)左岸危巖發(fā)育分布特征，通過與工程地質條件相關性分析，總結出危巖體的發(fā)育分布主要受地形地貌、巖體結構以及地層巖性的影響，并得出了危巖體發(fā)育的一般規(guī)律，最后結合危巖體穩(wěn)定性及其威脅對象，同時考慮危巖體處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為單元提出了相應的防治措施。

危巖體；發(fā)育規(guī)律；危巖片區(qū)；防治措施

引言

危巖體（Potential unstable rock mass）是指陡峭邊坡上被多組結構面切割，在重力、風化營力、地震、滲透壓力等作用下與母巖逐漸分離，穩(wěn)定性較差的巖體［1］。隨著近年來我國大規(guī)模水利工程建設的興起，巖質邊坡的安全性問題日益突出。其中，危巖體廣泛分布于河谷兩岸，對水電站的工程建設有較大危害，每年均造成不同程度的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

20世紀中期以來，我國對危巖體給予了高度重視，在危巖的失穩(wěn)模式、穩(wěn)定性計算方法以及防治措施等方面積累了豐富的資料和經(jīng)驗［1_3］。但這些成果在危巖防治措施與危巖分布特征及其穩(wěn)定性等的結合方面考慮欠佳。針對這些問題，本文以大渡河丹巴水電站壩址區(qū)左岸邊坡為基礎，分析地形地貌、巖體結構以及地層巖性與危巖發(fā)育的關系，從而得出邊坡范圍內危巖發(fā)育的一般規(guī)律，并有效結合危巖的穩(wěn)定性、危險性、威脅對象及其處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為基本單元提出針對性的防治措施，具有實際工程指導意義。

1 地質環(huán)境背景與調查工作概況

1.1 地質環(huán)境背景

丹巴水電站位于大渡河上游丹巴縣境內，為大渡河干流22級梯級開發(fā)中的第S級梯級電站，裝機容量為1196.6 MW，工程采用低壩引水方式開發(fā)。

已有調查表明，壩址區(qū)河谷深切，兩岸邊坡高陡。左岸山坡地形總體較完整，短淺溝谷相間，主要發(fā)育雌央溝、雄央溝、羅日溝和羅寨溝等，基巖多裸露，坡度一般為45°～60°，個別陡崖地段坡度在75°以上（圖1）。

壩址區(qū)位于春牛場背斜的東翼，為一單斜構造，地層總體產狀N25～40°W，NE∠50～75°。邊坡范圍內無區(qū)域性構造斷裂通過，次級構造較發(fā)育，主要構造形跡由斷層、破碎帶和構造裂隙組成，其中斷層和層間擠壓破碎帶較發(fā)育，走向以NNW向中～陡傾角居多；節(jié)理（裂隙）較發(fā)育～發(fā)育，除NNW向層面節(jié)理外，主要以NNE、NEE、NWW向中～陡傾角為主（圖2）。

圖1壩址左岸邊坡全貌圖

圖2巖體結構面赤平投影圖

圖3壩址左岸地層分布圖

區(qū)內出露的中厚～厚層狀變粒巖、石英巖，中厚～塊狀大理巖屬堅硬巖，抗風化能力強，風化較淺，地表多呈弱風化狀。中薄～薄層狀云母石英片巖巖質較軟弱，抗風化能力弱，風化相對較深，地表一般呈強風化狀。據(jù)地表調查和勘探揭示，左岸強卸荷帶以NNW向順層或順坡向卸荷為主，水平深度一般在1.S～20.0 m以內，垂直深度一般小于17.0 m；弱卸荷帶一般為沿順層隨機發(fā)育，水平深度一般為27.0～39.5 m，垂直深度一般為2S.0～37.0 m。

1.2 危巖體調查工作概況

在前期工作中以地質調查為主，地質人員調查范圍上至山頂，下至大渡河邊，工作覆蓋了整個工程區(qū)，除部分陡立基巖地段外，其余部位皆調查到位，在陡立部位采用徠卡三維激光掃描進行測量、解譯，其可輔助進行節(jié)理精細測量、精度達Smm。在可行性研究階段投入大量勘測工作，結合邊坡平洞、施工便道，通過對丹巴水電站壩址左岸高邊坡危巖體進行詳細調查。

查明壩址左岸邊坡共發(fā)育危巖55處，危巖總方量約52S4 m3。危巖體多沿巖層走向呈條帶狀展布，且主要發(fā)育于山脊以及邊坡坡度較大的陡崖（陡壁）等臨空條件優(yōu)越的部位。以中型危巖為主，單處危巖方量一般＜100 m3；最小規(guī)模危巖方量為3 m3，最大規(guī)模危巖方量約為1620 m3（圖4）。

圖4壩址左岸危巖體分布圖

2 危巖體發(fā)育規(guī)律

2.1 地形地貌與危巖體發(fā)育關系

地形地貌對壩址左岸邊坡危巖體發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在地形坡度以及邊坡高程兩方面［3］。地形條件是危巖體形成并造成最終失穩(wěn)的必要條件，易發(fā)于坡度較陡的斜坡地形處；從高程上看，危巖體多分布于邊坡中低高程或坡腳附近的應力集中帶。

地形坡度對危巖體分布影響顯著。通過對壩址區(qū)左岸邊坡危巖發(fā)育數(shù)量與地形坡度的關系進行統(tǒng)計（圖5）。結果顯示，危巖體的分布隨地形的坡度的增加有先增多再減少的趨勢，主要集中發(fā)育于50°～S0°坡度段，當坡度增大到一定程度時（大于S0°）危巖體大多已失穩(wěn)崩落，僅殘留少量的危巖體，較緩坡段處（小于50°）危巖體不發(fā)育。

圖5危巖體數(shù)量與坡度關系統(tǒng)圖

危巖體的分布受高程影響較大。通過對壩址區(qū)左岸邊坡危巖發(fā)育數(shù)量與邊坡高程的關系進行統(tǒng)計可知（圖6），左岸邊坡危巖主要發(fā)育于的中低高程或邊坡坡腳處，即高程2015～2165 m。在這些區(qū)域為應力差或最大剪應力最高的部位，在臨空面附近常造成應力集中帶，巖體易發(fā)生變形和破壞，最終形成危巖體。

圖6危巖體數(shù)量與高度關系統(tǒng)圖

2.2 巖體結構與危巖體發(fā)育關系

危巖體發(fā)育與巖體結構關系緊密，不同類型巖體結構條件下危巖體發(fā)育分布狀況存在著顯著差別［3］。

壩址左岸危巖體，巖體結構包括次塊狀結構、次塊～鑲嵌結構、鑲嵌結構、鑲嵌～碎裂結構及碎裂結構5種，巖體結構與危巖體發(fā)育數(shù)量與規(guī)模關系統(tǒng)計結果如圖7所示。

圖7統(tǒng)計結果表明，不同結構類型危巖體發(fā)育數(shù)量不同，依次從次塊狀結構、次塊～鑲嵌結構、鑲嵌結構、鑲嵌～塊裂結構、塊裂～碎裂結構到碎裂結構呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢，且以鑲嵌和鑲嵌～碎裂裂結構的危巖體為主，所占總比例分別為31.57%和41.1S%。

圖7危巖體數(shù)量與巖體結構關系圖

2.3 地層巖性與危巖體發(fā)育關系

不同巖性及其組合對危巖體的發(fā)育密度以及形成危巖體的規(guī)模具有顯著影響［3］。壩址區(qū)左岸出露的巖層主要有石英巖和變粒巖、大理巖以及石英巖夾云母石英片巖，表1為各巖性區(qū)危巖體的分布情況統(tǒng)計。

表1不同巖性區(qū)危巖體發(fā)育密度統(tǒng)計表

從表1可看出，大理巖區(qū)和石英巖夾石英云母片巖區(qū)危巖體發(fā)育密度分別為22S.57塊/km2和275.S6塊/ km2，明顯大于變粒巖和石英巖區(qū)危巖發(fā)育密度（53塊/ km2）。其原因主要為，研究區(qū)內大理巖區(qū)多形成坡度較大的陡崖或陡坡地形，危巖體易發(fā)育于邊坡坡度較大地形處；石英巖夾石英云母片巖區(qū)為軟硬巖相間，巖體的差異性風化使得坡面呈“溝”、“梁”相間的微地貌特征，巖體臨空條件優(yōu)越，有利于危巖體的形成。

地層巖性對危巖發(fā)育規(guī)模的影響表現(xiàn)在，石英巖夾云母石英片巖區(qū)的危巖體形成主要受巖體差異性風化的影響，其分布形態(tài)為沿層面方向呈窄條帶狀展布，面積較大，但厚度小，形成的危巖體規(guī)模較小。變粒巖和石英巖區(qū)，巖體結構以次塊～鑲嵌為主，危巖體形成及其規(guī)模受巖體卸荷深度影響較大，在卸荷較為強烈且深度較大的區(qū)域易發(fā)育較大規(guī)模危巖體。大理巖區(qū)由于巖體卸荷較為充分，加之受邊坡范圍內陡傾角結構面控制，邊坡整體較陡，多發(fā)育較陡的巖壁，坡度較大處形成的危巖體具一定規(guī)模時易失穩(wěn)崩落，而存留下來的危巖一般規(guī)模較小。

3 危巖體防治措施

危巖體的防治在查明危巖體的分布狀況，掌握危巖體發(fā)育規(guī)律基礎上，分析其穩(wěn)定性，同時從危巖體規(guī)模、危險性及其威脅對象角度出發(fā)，綜合考慮危巖處治效果和施工的方便，以危巖片區(qū)為基本單元進行。

首先，根據(jù)左岸工程布置，將邊坡劃分為壩前區(qū)、壩肩區(qū)以及壩后區(qū)三大功能區(qū)，各區(qū)基本信息見表2。其次，根據(jù)危巖體規(guī)模、穩(wěn)定性將壩前區(qū)、壩肩區(qū)以及壩后區(qū)分別劃分為Za～Zg、Zh～Zl、Zm～Zn共14個危巖片區(qū)單元，采取清除、錨固、噴漿、主動防護網(wǎng)以及被動防護網(wǎng)及其相應組合的防治措施（表3）。其中危巖穩(wěn)定性方面，按照《水電水利工程邊坡工程地質勘察技術規(guī)程》（DT/L 5337-2006）和《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 021S-2006）相關規(guī)定，對危巖體的穩(wěn)定性分級與評價主要采取定性分析的方式，輔以定量計算，在此將定性結果分為較差、差和極差三個級別，較差穩(wěn)定性系數(shù)與基本穩(wěn)定狀態(tài)一致，差和極差穩(wěn)定性系數(shù)以1.05為界對應欠穩(wěn)定狀態(tài)［4_5］。危巖防治方面，針對工程區(qū)危巖特征，首先對穩(wěn)定性極差的松小塊體進行清除，對穩(wěn)定性較差塊度較大的巖體采取錨桿加固；對分布面積較大的危巖，影響建筑等級較低采用“局部清除+主動防護網(wǎng)”，影響建筑物等級較高的采用“局部清除+掛網(wǎng)噴漿+錨桿加固”的系統(tǒng)防護，此外在地形較緩處設置多道被動防護網(wǎng)以進一步確保安全［6_S］。

表2危巖體工程分區(qū)表

表3壩址左岸危巖體治理措施一覽表

4 結論

（1）研究區(qū)危巖體集中分布于50°～S0°坡度較陡段，坡度過陡（大于S0°）或較緩處（小于50°）危巖體不發(fā)育。

（2）巖體結構從次塊狀結構、次塊～鑲嵌結構、鑲嵌結構、鑲嵌～塊裂結構、塊裂～碎裂結構到碎裂結構，危巖體發(fā)育密度呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢，且以鑲嵌和鑲嵌～碎裂裂結構的危巖體為主。

（3）大理巖區(qū)和石英巖夾石英云母片巖區(qū)危巖體發(fā)育密度顯著明顯高于變粒巖和石英巖區(qū)危巖體發(fā)育密度。

（4）危巖體的治理以危巖片區(qū)為單元，從危巖體的發(fā)育規(guī)律、規(guī)模、穩(wěn)定性、危險性以及威脅對象角度出發(fā)，同時考慮危巖體處治效果和施工的方便，采取清除、錨固、噴漿、主動防護網(wǎng)以及被動防護網(wǎng)及其相應組合的防治措施。

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Development Regularity and Prevention Measures of Unstable Rock Mass at the Left Bank of Dadu River Danba Hydropower Station Dam

ZANG Lichao，SHIYuchuan，JIFeng
（State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenviroment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The destabilization of unstable rock not only Pose a serious threat for hydroelectric construction secure，may also cause serious damage for hydraulic buildings in hub zone（reconstruction），affecting the normal oPerations of hydroPower station.By using three dimensional laser scanning technologies，and through the fine field investigation，the characteristics of develoPment and distribution of unstable rock mass at the left bank of the uPPer reaches of the Dadu River hydroPower station dam in Danba，are ascertained.Through relevance analysis of engineering geological conditions，it summed uP that the unsta_ ble rock distribution ismainly affected by toPograPhy，rock mass structure and lithology，and the general rule of develoPment for unstable rock is obtained.Finally from the stability and threat objects of unstable rock mass，meanwhile the treatment effect and construction convenience of dangerous rock mass are considered，with dangerous rock area as the basic unit，the corresPonding Prevention measures are Put forward.

unstable rock mass；develoPment laws；unstable rock area；Prevention and controlmeasures

TB115

A

1673_1549(2014)02_0073_05

10.11863/j.suse.2014.02.16

2011_11_29

地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室自由探索課題（SKLGP2011Z009）

臧立超（19SS_），男，四川西昌人，碩士生，主要從事地質災害評價與預測方面的研究，（E_mail）631733260@qq.com