張仲靚

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院新疆烏魯木齊830091）

水庫邊坡不穩(wěn)定體穩(wěn)定分析及處理

張仲靚

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院新疆烏魯木齊830091）

高邊坡及不穩(wěn)定體是水利水電工程中常見的地質(zhì)問題，對水庫大壩的安全有重大隱患，尤其是面板壩，對邊坡的要求極高，本論文以下天吉水庫為例，在詳實的勘測成果上，結(jié)合工程竣工地質(zhì)報告以及各階段的勘察資料，從左岸高邊坡地形地質(zhì)條件、以及結(jié)構(gòu)面性質(zhì)及組合等方面入手，進行綜合分析，提出處理意見。

不穩(wěn)定體穩(wěn)定系數(shù)底滑面穩(wěn)定性分析

高邊坡及不穩(wěn)定體是水利水電工程中常見的地質(zhì)問題，對水庫大壩的安全有重大隱患，尤其是面板壩，對邊坡的要求極高，以下從五個方面對不穩(wěn)定體進行分析并提出處理意見。

1　不穩(wěn)定體的地質(zhì)條件

不穩(wěn)定體處于壩址左岸邊坡，大致以趾板線方向分界，分別出露凝灰?guī)r、粉砂巖兩個巖組，趾板線以上多為厚層塊狀凝灰?guī)r夾粉砂巖，下游方向多為薄層狀粉砂巖，由于巖體耐風化程度不同，前者多表現(xiàn)為陡坎，后者多呈溝谷。

通過測繪資料分析，主要發(fā)育NW向和NE向兩組斷層，其中NW向斷層從左壩肩及左岸趾板線通過，表現(xiàn)為陡傾角順層擠壓斷層，該組斷層規(guī)模較大，對左岸趾板邊坡影響較大；NE向斷層規(guī)模較小，對左岸影響也小。

2　對主要結(jié)構(gòu)面的認識

F2斷層為出露于河谷左岸的一組NW向低序次的緩傾角斷層，它是一組與巖層面產(chǎn)狀走向近一致的扭性結(jié)構(gòu)面。地表出露長度約100m，上游為F9一組NW向陡傾角斷層截斷，下游延伸至河床。

F9斷層，斷面有厚3cm綠色糜棱巖，下盤巖體相對較完整，其上盤巖體已沿F9產(chǎn)生過滑動，斷層帶有5m厚的滑坡破碎帶，呈散體結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在對不穩(wěn)定體敘述如下：靠岸里發(fā)育一傾坡外的F9斷層，其構(gòu)成了不穩(wěn)定巖體后緣及南側(cè)切割面，與F2底滑面組合構(gòu)成了左岸不穩(wěn)定體。

3　不穩(wěn)定體穩(wěn)定分析

以節(jié)理裂隙面產(chǎn)狀、發(fā)育情況及其可能的不利組合做為穩(wěn)定分區(qū)原則，以745m高程上下和F2斷層上、下盤為界做以下穩(wěn)定分區(qū)。

（1）穩(wěn)定性差的Ⅰ區(qū)

①范圍：F2斷層面以下至趾板線范圍。

②巖性：凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖及粉砂巖，巖體呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)。

③出露斷層：傾坡外的一組緩傾角斷層F2

④變形方式：F2這組緩傾坡外斷層，是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性最差的，極大可能被順層擠壓斷層以及層面切割，產(chǎn)生拉裂及滑塌變形。

（2）穩(wěn)定性極差的Ⅱ區(qū)

①范圍：自745m高程平臺至F2斷層的上盤巖體。

②巖性：凝灰?guī)r和粉砂巖，呈碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)。

③出露斷層：主要為一組走向NNW傾向岸里的中等傾角斷層。

④變形方式：主要可產(chǎn)生拉裂變形，該區(qū)發(fā)育NNW傾坡內(nèi)中等傾角斷層的分布，在平硐中遇到該組斷層就產(chǎn)生塌方，帶內(nèi)物質(zhì)松散無膠結(jié)，使Ⅱ區(qū)巖體呈現(xiàn)“軟弱相間”狀態(tài)，該組斷層極易與F2組合產(chǎn)生塌滑。

（3）基本穩(wěn)定區(qū)Ⅲ區(qū)

①范圍：745m高程平面以上部分，地形相對高差50～60m。

②出露凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖和少量厚層塊狀凝灰?guī)r。

③據(jù)地表測繪，僅出露少量傾坡內(nèi)的斷層。

④該區(qū)已到不穩(wěn)定體邊緣，傾坡內(nèi)斷層無崩塌可能，只能是風化卸荷影響，產(chǎn)生小的局部變形，對趾板無任何影響。

4　不穩(wěn)定體穩(wěn)定計算

按平行斷面法計算不穩(wěn)定體總體積11萬m3，巖體天然容重取27KN/m3，則巖體自重W＝2.97×106KN。

①基本荷載作用下由剛體極限平衡原理計算邊坡安全系數(shù)

（其中天然狀態(tài)下取C=59KPa，φ=25°）：

②特殊荷載作用下由剛體極限平衡原理計算邊坡安全系數(shù)：

其中Fi為水平向地震慣性力，其計算公式：

由計算可以看出，不考慮水的作用和地震慣性力作用時，在基本荷載作用下Fs=1.25；在考慮地震影響時Fs=1.05，不穩(wěn)定體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，均不能滿足巖質(zhì)邊坡安全系數(shù)1.3～1.25的要求，需及時處理。

5　不穩(wěn)定體處理意見

（1）穩(wěn)定性差的Ⅰ區(qū)（F2斷層面以下至趾板線范圍）

該區(qū)發(fā)育F2緩傾坡外斷層，且處于庫水位以下，是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性最差的，極大可能被順層擠壓斷層以及層面切割，產(chǎn)生拉裂及滑塌變形。但F2斷層下盤巖體結(jié)構(gòu)面相對較少，節(jié)理面閉合，平直，巖體完整性相對較好，對該區(qū)的處理建議以錨固處理措施為主，并做好不穩(wěn)定體表面的排水以及布置邊坡變形觀測系統(tǒng)。

（2）穩(wěn)定性極差的Ⅱ區(qū)（自745m高程平臺至F2斷層的上盤巖體）

據(jù)分析F2斷層上盤巖體有可能沿一些后緣切割面產(chǎn)生局部滑塌。且745m平臺到趾板線距離為50m，相對高差較大，因此根據(jù)不穩(wěn)定體的規(guī)模及穩(wěn)定現(xiàn)狀，建議對高程745m以下至F2底滑面巖體應繼續(xù)清除處理，在清除過程中，注意爆破控制，以防已滑動的破碎巖體，在爆破過程中進一步破壞。并對面板進行封蓋處理，以防開挖過程中不穩(wěn)定體危及面板安全，并對開挖坡面及時噴錨處理，在開挖坡面上設(shè)置馬道。

（3）基本穩(wěn)定區(qū)Ⅲ區(qū)（745m高程平面以上部分）

該區(qū)主要斷層極少，未形成不利組合，該區(qū)已到不穩(wěn)定體邊緣，傾坡內(nèi)斷層，無大的崩塌可能，但該段巖坡長時間暴露在外，風化強烈，依然存在一些小的不穩(wěn)定體，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，該區(qū)對水工建筑物影響不大，但Ⅱ區(qū)處理后，此處可能會產(chǎn)生滑塌，建議在處理Ⅱ區(qū)前將該處削坡處理，并對邊坡做一些噴錨支護。

6　結(jié)語

邊坡巖體的穩(wěn)定并不是由單一因素造成的，而是與邊坡的構(gòu)造環(huán)境特征、地形地貌特征及結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征等方面密切相關(guān)，各種因素是相互作用、相互影響的。地形條件決定了邊坡形態(tài)，結(jié)構(gòu)面組合是巖體邊坡穩(wěn)定的控制因素。

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

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

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

[4]陳祖煜等.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析.北京：中國水利水電出版社，2005.

[5]谷德振.巖體工程地質(zhì)學基礎(chǔ).北京：科學出版社，1979.

TV[文獻碼]A

1000-405X（2015）-7-410-1