方海艷 胡相波 劉棟臣

齊熱哈塔爾水電站調壓井后邊坡穩(wěn)定性分析

方海艷 胡相波 劉棟臣

齊熱哈塔爾水電站調壓井后邊坡坡高107 m，綜合坡比1∶1。邊坡巖體以薄層狀板巖為主，且呈碎裂鑲嵌結構。利用施工期地質編錄的成果，采用宏觀判斷和赤平投影的方法對邊坡的整體穩(wěn)定進行了分析，得出了邊坡整體穩(wěn)定，但存在局部崩塌或垮落的可能，同時提出了采取適當?shù)募庸檀胧龊门潘⒓訌姳O(jiān)測的建議。

齊熱哈塔爾水電站 調壓井 后邊坡 宏觀判斷法 赤平投影法

高邊坡在水利水電工程建設中非常常見，如小灣水電站700 m高邊坡，錦屏水電站540 m高邊坡等。工程高邊坡的穩(wěn)定性分析和支護設計是勘察設計工作的重要內容，利用工程地質分析方法，結合施工期揭露的地層情況，對邊坡的穩(wěn)定性進行定性分析是進行邊坡穩(wěn)定性定量分析的重要基礎，進一步為支護設計提供參數(shù)。本文以齊熱哈塔爾水電站調壓井后邊坡為研究對象，結合邊坡巖體條件和結構面的分布及組合關系，采用工程地質分析的方法對邊坡穩(wěn)定性進行定性分析。

1 工程概況及地層巖性

齊熱哈塔爾水電站位于新疆喀什地區(qū)塔什庫爾干河上，為該河流開發(fā)的第二級水電站。調壓井后邊坡設計高程2 904～2 795 m，高度107 m，分9級開挖，每級設2 m寬馬道，綜合坡比1∶1。

勘察資料和實際開挖揭露的地層情況表明：調壓井后邊坡地層為第四系坡積物與風積物（）和奧陶-志留系第1段（O-S1）基巖為主。第四系地層為松散堆積的坡積物和風積砂土等，含少量碎塊石；基巖巖性以角閃斜長板巖、片巖為主，夾薄—中厚層大理巖。邊坡巖體全—強風化帶厚度達20 m，弱風化帶厚度為20～30 m。巖體卸荷較為強烈，局部巖層已蠕變傾倒。見表1。

表1 邊坡巖體力學指標

2 施工揭露工程地質條件

2.1 坡面產狀

調壓井后邊坡走向NE8°，傾SE，上部1～4級坡比為1∶1，傾角45°；5～7層坡比為1∶0.75，傾角為53°；8～9層坡比為1∶0.5，傾角為63°。坡面總高度107 m，綜合坡比1∶1。

2.2 地層分布

開挖揭露邊坡介質由碎石土和薄層—中厚層（以薄層為主）狀板巖構成。1～3層及4層邊坡的上部地層以松散堆積物為主，邊坡坡面為全—強風化的薄層狀板巖；4層下部為強—中等風化的薄層狀板巖，5層以下邊坡坡面為中等風化薄層狀板巖，且局部發(fā)育中厚層的白色或灰白色大理巖條帶。

總體看來，1～3層邊坡和4層邊坡上部的全—強風化板巖中層間夾有大量碎石及細顆粒，呈碎裂結構；以下部位薄層狀板巖層結構面多閉合，局部充填碎塊石或無充填，邊坡底部巖體基本呈碎裂鑲嵌結構。

從開挖揭露的地層情況來看，開挖高度107 m范圍內除局部存在層間擠壓帶或層間錯動外，未見有明顯變形位移跡象。

2.3 邊坡結構面狀況

邊坡開挖范圍內結構面以層面為主，傾向與邊坡傾向相反，且傾角一般大于60°，局部發(fā)育層間擠壓帶，產狀與層面基本保持一致。無明顯的斷層和切斷層面的擠壓破碎帶。結構面等密度圖、走向玫瑰花圖和傾角分布直方圖見圖1～3。

2.4 結構面分組及描述

根據地質編錄情況，結合走向玫瑰圖將邊坡范圍內發(fā)育的結構面分為5組。

各組結構面的產狀和特性描述如下：

（1）產狀 240°～280°∠60°～70°，間距 5～10 cm，密集發(fā)育，延伸長，幾乎貫穿邊坡橫斷面，局部巖體呈碎裂結構。在1～9層邊坡均有發(fā)育，為優(yōu)勢結構面，包括多條擠壓帶，擠壓帶產狀同該組結構面產狀。擠壓帶內物質已糜棱巖化。

圖1 邊坡開挖范圍內結構面等密度圖

圖2 邊坡范圍內結構面走向玫瑰圖

圖3 邊坡范圍內結構面傾角分布直方圖

（2）產狀0°～60°∠61°～80°，結構面密集發(fā)育，間距在10～20 cm之間，延伸不長，多呈張開狀，碎屑充填或無充填。與第1組結構面垂直或大角度相交，且傾向于坡外和下游。

（3）產狀194°～215°∠30～70°，結構面發(fā)育較少，寬度5～10 cm，延伸較短，巖屑充填或無充填，結構面面起伏差較小。

（4）產狀220°∠40°，結構面貫通性較好，在8層和9層坡面上基本貫通整個坡面，延伸較長。結構面內充填白色鈣質物，充填物強度很低，寬度在3～5 cm，發(fā)育間距在30～40 m。

（5）產狀113°～180°∠40°～70°，結構面延伸較短，在1～2 m，局部延伸達5 m，發(fā)育間距大于1 m，且僅局部發(fā)育，走向與坡面平行，傾向坡外。面多平直光滑，局部充填有泥質物質。

3 穩(wěn)定性分析與評價

3.1 宏觀判斷

從勘察資料和實際揭露的邊坡地層情況來看，邊坡巖體以板巖和千枚巖為主，除強卸荷帶巖體呈碎裂結構外，其余部位均為碎裂鑲嵌結構，巖體完整性差。

中等風化巖石點荷載試驗成果表明，垂直片理面加載時其單軸抗壓強度在58.57～337.99 MPa，平均141.88 MPa；平行片理面加載時單軸抗壓強度45.65～175.16 MPa，平均值為96.22 MPa，可見中等風化狀態(tài)的板巖為堅硬巖，且抗壓強度上存在明顯的各向異性。另外，由表1看出板巖的軟化系數(shù)較高。

邊坡內發(fā)育的結構面產狀走向與坡面平行，傾向與坡面相反且屬陡傾角結構面。

由此可見，該邊坡為呈碎裂鑲嵌結構，局部碎裂結構的巖質邊坡，邊坡巖體為堅硬巖，主要結構面產狀有利于邊坡穩(wěn)定，開挖范圍內無明顯變形位移跡象，因此，可以宏觀判斷邊坡整體穩(wěn)定。

3.2 赤平投影法

根據2.4描述的5組結構面，繪制的赤平投影圖如圖4，分析結果如表2所示。

圖4 邊坡穩(wěn)定分析赤平投影投影圖

從表中可以看出，5組結構面形成的10個組合中，第（2）組和第（3）組結構面組合以及第（2）組和第（5）組結構面組合形成不穩(wěn)定的楔形體，其余組合均為穩(wěn)定塊體。

3.3 整體穩(wěn)定性評價

上述分析可見，從宏觀判斷法和赤平投影分析方法得出以下結論：

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