車孝安

（國電達(dá)拉河水電開發(fā)有限公司 甘肅 迭部 747000）

達(dá)拉河水電站左壩肩高邊坡是因修建庫區(qū)左岸溢洪道時(shí)，壩肩開挖形成的四級(jí)高邊坡，邊坡寬125m，長105m，高80m，斜坡平均坡度50°，南側(cè)部分坡面近直立狀，斜坡施工過程中被削坡呈四級(jí)坡面，每級(jí)坡面之間設(shè)1m～2.5m卸荷平臺(tái)，其中南側(cè)邊坡一、二、三級(jí)坡采用了掛網(wǎng)噴錨的支護(hù)措施，北側(cè)邊坡一級(jí)坡采用漿砌塊石護(hù)坡，二、三級(jí)坡采用掛網(wǎng)噴錨的支護(hù)措施。受“5·12”汶川大地震的影響，高邊坡坡面出現(xiàn)大量拉張裂縫。2013年岷縣嶂縣交界處的“7·22”地震，加劇了高邊坡的變形速度，部分裂縫寬度已達(dá)到30cm，如不及時(shí)治理，一旦高邊坡整體下滑，將嚴(yán)重影響達(dá)拉河水庫安全運(yùn)營。

1 工程區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)背景

工程區(qū)在大地構(gòu)造部位上隸屬秦嶺東西向構(gòu)造帶的西秦嶺南部印支皺褶帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡以大型的緊閉褶皺和大規(guī)模的壓性—壓扭性斷裂為基本特征，構(gòu)造線總體呈NWW向及NW向展布，并構(gòu)成區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造格架。與工程區(qū)密切相關(guān)的斷裂和褶皺為白龍江斷裂帶和白龍江復(fù)式背斜，白龍江斷裂帶從達(dá)拉河河口通過，距工程區(qū)約10km，大體沿白龍江呈NW 275°～285°方向延伸，傾向NW，傾角50°～70°，為一條近期活動(dòng)的壓扭性斷裂帶；白龍江復(fù)式背斜呈線狀橫貫工程區(qū)中北部，總體走向NW295°，南北寬25km左右，延伸長度百余千米。軸部地層主要為志留系千枚巖、板巖夾砂巖，北翼僅見泥盆系中統(tǒng)古道嶺灰?guī)r，南翼只有石炭系灰?guī)r、砂板巖和二疊系下統(tǒng)灰?guī)r。背斜軸面傾向NE，兩翼地層傾角一般50°～70°。

工程區(qū)出露地層較為簡單，主要為三疊系和第四系（見圖1）?？拐鹆叶葹棰鞫?。由于區(qū)內(nèi)屬北亞熱帶氣候帶向北溫帶氣候帶的過渡地帶，受大氣環(huán)流和地形影響，氣候濕潤，降水充沛，另一方面河谷切割較深，地面坡度大，致使降水迅速轉(zhuǎn)化為地表徑流，不利于地下水補(bǔ)給和聚集，因此基巖裂隙一般含水量變化較大。

1.2 邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)工程地質(zhì)測繪，工程區(qū)內(nèi)出露規(guī)模較小的斷層和一系列不對(duì)稱小褶皺及構(gòu)造透鏡體，巖體較破碎，巖層近直立，局部產(chǎn)狀變化較大。層間擠壓帶一般多發(fā)育在板巖帶內(nèi)，寬度10cm～30cm，由擠壓片狀巖、碎裂巖及少量斷層泥組成，未膠結(jié)，擠壓較緊密，斷裂面平直粗糙，延伸長度大于20m。

圖1 達(dá)拉河高邊坡工程地質(zhì)平面圖

該邊坡出露地層為三疊系上統(tǒng)（T3mss+sl）變質(zhì)砂巖夾板巖，巖體結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝顗K體結(jié)構(gòu)，巖層產(chǎn)狀變化較大，該邊坡巖層產(chǎn)狀受一褶皺控制，該褶皺為斜立背斜褶皺，北翼產(chǎn)狀為 235°∠30°，南翼產(chǎn)狀為 40°∠80°，該背斜致使北段邊坡巖體產(chǎn)狀平緩，產(chǎn)狀235°∠30°，發(fā)育三組主要節(jié)理：①40°∠65°，間距10cm，節(jié)理面平直、光滑、張開 1mm～2mm；②100°∠68°，間距 20cm，節(jié)理面起伏、粗糙；③120°∠70°，間距10cm，延伸30cm～100cm，節(jié)理面平直、光滑、張開1mm～2mm，巖體結(jié)構(gòu)呈碎裂結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。南段邊坡巖體產(chǎn)狀陡立，產(chǎn)狀40°∠86°，發(fā)育三組主要節(jié)理：①315°∠65°，②142°∠64°，③110°∠45°，間距 15cm～20cm，節(jié)理面平直、粗糙、無充填，巖體結(jié)構(gòu)呈層狀結(jié)構(gòu)或?qū)訝顗K體結(jié)構(gòu)。

2 邊坡變形基本特征

根據(jù)邊坡坡向分為南段和北段兩部分（見圖1），其中北段邊坡長約50m，坡面傾向東，坡度50°～60°，受構(gòu)造影響，巖層低角度反傾，巖體結(jié)構(gòu)為層狀碎裂結(jié)構(gòu)；南段邊坡長約75m，坡面傾向南東，坡度60°～75°，受構(gòu)造影響，巖層傾角變化較大，向南側(cè)巖層近直立。

2.1 北段邊坡變形特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，北段邊坡主要變形特征為坡面擋土墻一級(jí)墻頂出現(xiàn)擠壓破壞，變形長度4.6m，外錯(cuò)寬度3cm；北段與南段拐角處有鼓脹裂縫發(fā)育，寬2cm～3cm，延伸長度約3m。

2.2 南段邊坡變形特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該段邊坡變形最為嚴(yán)重，坡面掛網(wǎng)噴錨混凝土層開裂變形嚴(yán)重，鋼筋外露，多處混凝土塊掉落，坡面發(fā)育6條裂縫，裂縫寬10cm～40cm，3級(jí)坡面裂縫與坡頂平臺(tái)裂縫貫通，形成南側(cè)2級(jí)邊坡與3級(jí)邊坡形成變形體，帶動(dòng)坡面混凝土層下錯(cuò)外鼓（見圖2）。

圖2 達(dá)拉河高邊坡工程地質(zhì)剖面圖

綜上所述，北段邊坡變形較小，南段邊坡雖采取了一定的防治措施，但已出現(xiàn)嚴(yán)重的變形跡象，已無法滿足要求，在現(xiàn)狀條件下，該邊坡坡面掛網(wǎng)噴錨層可能大范圍剝落，進(jìn)而致使邊坡失穩(wěn)，威脅水庫安全運(yùn)行，需對(duì)該邊坡進(jìn)行加固處理。

3 邊坡變形破壞模式分析

根據(jù)野外調(diào)查和節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，采用赤平極射投影法，通過各段邊坡上發(fā)育的結(jié)構(gòu)面和邊坡臨空面的空間組合關(guān)系，確定邊坡上可能不穩(wěn)定巖體幾何形態(tài)，規(guī)模大小，空間位置與分布，以及可能位移方向，并對(duì)各段邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 北段邊坡破壞模式分析

依據(jù)北段邊坡的結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)結(jié)果知，該段邊坡共發(fā)育3組主要結(jié)構(gòu)面，C、L1和L2，見表1。這3組結(jié)構(gòu)面與邊坡坡面之間的關(guān)系如圖3所示。

表1 北段邊坡結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)

圖3 北段邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

由圖3可以看出，巖體層面C與坡面傾向相反，呈小角度反傾，L2節(jié)理傾向與坡面一致，為外傾結(jié)構(gòu)面，但其傾角略大于整體坡面傾角，故邊坡局部較陡處可能發(fā)生小范圍的順坡滑移；另外，由于節(jié)理L2與層面C發(fā)育較密集，間距10cm～20cm，受L1節(jié)理切割后，巖體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)，極易發(fā)生坡面掉塊、淺層滑移現(xiàn)象。

3.2 南段邊坡破壞模式分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該段邊坡穩(wěn)定性較差，坡面及平臺(tái)發(fā)育6條裂縫，坡面多處混凝土防護(hù)層外鼓剝落，鋼筋外露。

依據(jù)該段邊坡的結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)結(jié)果知，該段邊坡共發(fā)育3組主要結(jié)構(gòu)面，C、節(jié)理L1、L2和L3，見表2。這4組結(jié)構(gòu)面與邊坡坡面之間的關(guān)系如圖4所示。

表2 南段邊坡結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)

圖4 南段邊坡結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

由圖4可以看出，巖體層面C與坡面垂直相交，L2、L3節(jié)理與坡面傾向近似，為外傾結(jié)構(gòu)面，傾角均小于坡面，L1節(jié)理傾向與坡面相反，為高傾角反傾結(jié)構(gòu)面。由于節(jié)理L1、L2和L3發(fā)育間隔大于30cm，且節(jié)理面平直光滑，與層面C組合切割后，在中厚層變質(zhì)砂巖地段容易發(fā)生傾倒或順坡滑移破壞，薄層板巖地段容易發(fā)生掉塊現(xiàn)象。

綜上所述，北段邊坡的整體穩(wěn)定性較差，變形破壞模式主要為淺層滑移和掉塊破壞。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于該段邊坡采用了漿砌塊石擋土墻和掛網(wǎng)噴錨支護(hù)措施，擋土墻墻頂出現(xiàn)擠壓變形破壞。該段邊坡北側(cè)未防護(hù)段坡面掉塊、淺層滑移現(xiàn)象十分普遍；南段邊坡的整體穩(wěn)定性差，變形破壞模式為傾倒和順坡滑移。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于近直立巖體沿結(jié)構(gòu)面向破外傾倒滑移變形，致使多處混凝土防護(hù)層與坡面剝離外鼓，鋼筋外露，各平臺(tái)均可見拉張裂縫，位移達(dá)10cm～40cm。另外，坡頂未防護(hù)段巖塊傾倒掉落嚴(yán)重。

4 邊坡發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 北段邊坡發(fā)展趨勢(shì)分析

北段邊坡坡度約55°左右，為4級(jí)平臺(tái)削坡，底部1級(jí)坡面采用漿砌石擋墻，高20m，中部2、3級(jí)坡面采用掛網(wǎng)噴錨，上部未防護(hù)。該段邊坡整體穩(wěn)定性較好，未見大規(guī)模裂縫及變形跡象，僅在坡腳擋墻墻頂可見小范圍鼓脹現(xiàn)象。

4.2 南段邊坡發(fā)展趨勢(shì)分析

該段邊坡目前坡面及平臺(tái)發(fā)育多條裂縫，拉裂下錯(cuò)明顯，坡面多處混凝土防護(hù)層外鼓剝落，鋼筋外露，且裂縫貫通性好，臨空條件好，可能發(fā)生較大規(guī)?；破茐?，需盡快采取治理措施。

5 治理方案建議

通過對(duì)達(dá)拉河高邊坡的工程地質(zhì)環(huán)境條件研究、邊坡變形破壞模式及發(fā)展趨勢(shì)分析，提出以下治理方案建議：

（1）由于目前邊坡穩(wěn)定性差，建議對(duì)該邊坡盡快實(shí)施治理工程。

（2）在坡面裂縫發(fā)育區(qū)設(shè)計(jì)裂隙注漿，采用上行式注漿，即由下向上注漿。

（3）北側(cè)邊坡穩(wěn)定性較好，保留原有漿砌塊石護(hù)坡，對(duì)局部出現(xiàn)裂縫進(jìn)行填補(bǔ)即可。

（4）南側(cè)邊坡一、二、三級(jí)坡在原有掛網(wǎng)錨噴坡面上設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索錨固工程，根據(jù)邊坡裂縫發(fā)育及變形體特征，一級(jí)坡建議錨索長度大于10m，二、三級(jí)坡建議錨索長度大于15m。

（5）在邊坡平臺(tái)和北側(cè)布設(shè)排水渠，平臺(tái)排水渠呈“瓦片狀”，斜坡北側(cè)用于排泄平臺(tái)匯集流水。陜西水利

[1]鄧輝,巨能攀,涂國祥,某高邊坡變形破壞機(jī)制及整治對(duì)策探討,地球與環(huán)境,2005,33,0147-0420.

[2]張倬元,王士天,王蘭生,工程地質(zhì)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

[3]王士天,四川某水庫大壩左壩肩邊坡變形破壞機(jī)制及整治對(duì)策探討,地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),l999,10(3):1-5.

[4]黃潤秋,巖石高邊坡的時(shí)效變形分析及其工程地質(zhì)意義,工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2000,8(2)148-153.

[5]黃潤秋,張倬元,王士天,論巖體結(jié)構(gòu)的表生改造,水文地質(zhì)工程地質(zhì),1994,21(4):17.

[6]孫玉科,李建國,巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究[J];地質(zhì)科學(xué);1965,04.