侯守杰（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧沈陽110006）

朱隈水庫導流洞進水口邊坡穩(wěn)定性研究

侯守杰
（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧沈陽110006）

由于導流洞對后續(xù)施工有直接影響等特點，而邊坡穩(wěn)定是保證導流洞穩(wěn)定運行的重要條件之一。文中以朱隈水庫左岸導流洞進水口為實例，結合實際地質條件，通過對邊坡進行數值模擬分析來判斷其穩(wěn)定性，以此來指導邊坡開挖及加固方式的施工。

朱隈水庫；導流洞；邊坡；穩(wěn)定性；研究

1 工程概況

朱隈水庫位于遼東半島南端，大連莊河市境內，水庫樞紐工程主要由主壩、副壩（一、二、三副壩）、溢洪道、輸水洞（第一、二輸水洞）組成。大壩現狀防洪標準為100年一遇洪水設計，2000年一遇洪水校核，屬大（2）型水庫，主要用于防洪、灌溉、工業(yè)和城市供水，兼顧養(yǎng)魚等。朱隈水庫于1958年3月動工興建，同年7月竣工，水庫至今已運行50余年。在2011年7月，有關部門決定對朱隈水庫進行除險加固，而導流洞則是該工程最先開始的項目之一。

2 導流洞進水口的邊坡地質條件

2.1 進水口邊坡地質情況

朱隈水庫庫區(qū)處于中朝準地臺南部，膠遼臺隆二級構造單元之上，三級構造單元分屬復州臺陷，四級構造單元分屬復州—大連凹陷。根據相關標準，該工程區(qū)抗震設防烈度為Ⅵ度，設計基本地震加速度值為0.05g，地震動反應譜特征周期區(qū)劃為0.25s。朱隈水庫導流洞進水口邊坡的地質條件詳情如下：

1）進水口明挖段。該區(qū)域大面積裸露早侏羅紀侵入的斑狀花崗巖，地表被全風化巖層覆蓋，厚度變化較大，范圍在6~12 m。進水口明挖段為自然切向邊坡，角度在50°左右，裂隙發(fā)育明顯，巖石類別屬于Ⅳ類。

2）進口段。導流洞口基巖為斑狀花崗巖，厚度為4~5m，基巖上部為1.3 m厚的風化砂土，巖層產狀為20°∠52°，引水洞和巖層走向的夾角約為30°，圍巖類別同屬Ⅳ類。

2.2 邊坡巖體結構特征

結合這次地質勘查結果和之前的相關地質資料，分析得出朱隈水庫導流洞進水口的邊坡巖體結構類型，主要以順向層狀巖體和層面和裂隙面共同控制為主。

2.3 邊坡巖體破壞特征現狀

朱隈水庫導流洞進水口邊坡巖體以自然變形為主，巖體有較明顯的滑移拉裂和松動破碎現象，且越往上部程度越嚴重。在該項目的邊坡開挖中，上部巖體存在4條主要裂縫，產狀、規(guī)模差別較大，其中1號和3號裂隙對巖體穩(wěn)定性有較大影響。綜合分析，該項目導流洞進水口邊坡巖體的最可能破壞形式為裂隙結構面的滑移—崩落破壞。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 邊坡巖體的模型建立

通過綜合分析水庫水量及其他經濟因素，最終確定導流洞實際開挖終止線。而根據地質勘探結果，技術人員將導流洞進水口邊坡巖體力學結構分為3大區(qū)域，其中區(qū)域1為潛在滑移—崩落區(qū)，而區(qū)域2和區(qū)域3穩(wěn)定性較好。區(qū)域1的巖體因地段不同其風化程度也有差別，因此穩(wěn)定性也會不同。

3.2邊坡穩(wěn)定性計算方法及結果分析

當前關于邊坡穩(wěn)定性計算的辦法包括三種：條分法、畢肖普法、簡布法。為了了解邊坡在不同情況下的穩(wěn)定性，該項目共設置了4類工況：Ⅰ類為天然；Ⅱ類為暴雨；Ⅲ類為地震；Ⅳ類為暴雨+地震[4]。針對不同工況，技術人員通過調整相關參數來進行模擬，包括巖石內聚力、內摩擦角等。該項目對進水口邊坡穩(wěn)定性的模擬結果，見下表1所示。

表1 導流洞邊坡穩(wěn)定性計算結果（部分）

通過分析表1中的數據可知：在設定的四種工況下，邊坡的最不理想穩(wěn)定性系數范圍在0.9~ 1.0之間，該數值在安全允許范圍，因此可以初步判定朱隈水庫導流洞進水口邊坡巖體穩(wěn)定性較好，但為了保險起見，可適當對巖體破碎嚴重地段進行必要的加固[5]。

3.3 局部邊坡穩(wěn)定性計算分析

1）導流洞洞臉邊坡。導流洞洞臉邊坡位置極其重要，是重點防護對象，該項目洞臉邊坡結構產狀為N60°W/NE∠62°，出現拉裂破壞的可能性較大，其洞臉邊坡穩(wěn)定性赤平投影圖見下圖1所示。由圖中可看出：②-1和L2裂隙是滑移拉裂塊體的主要控制點；L3是側向巖體失穩(wěn)控制點。

2）上、下游側邊坡。導流洞上、下游側邊坡基本一致，為N15°E/SE∠46°，其穩(wěn)定性赤平投影見下圖2所示。由圖中可知上游側邊坡穩(wěn)定性較好；下邊坡傾角較大，可能發(fā)生局部滑移拉裂破壞，而主要控制點為②-1和①組裂隙[6]。

4 結語

導流洞作為水利工程的前期項目，既要求工期又要求質量。經過計算分析，朱隈水庫左岸導流洞進水口邊坡整體穩(wěn)定性較好，而局部出現滑落的可能性存在，為避免超挖量過多，需要炸藥埋放點距離主要裂縫較遠，而且建議在開挖完成后對局部進行必要的錨桿或錨索加固。計算機模擬技術只是對巖體整體穩(wěn)定作出了預測，而具體措施也要充分結合現場施工，臨時作出相應調整。

圖1 洞臉邊坡穩(wěn)定性赤平投影

［1］李樹武，何曉東，劉勇等.烏弄龍水電站風化巖體邊坡穩(wěn)定性分析［J］.水資源與水工程學報，2011（4）：42-46.

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［3］陳全明，任光明，張海平等.巖質邊坡穩(wěn)定性有限元數值模擬分析［J］.中國農村水利水電，2010（10）：19-23.

［4］徐衛(wèi)亞，宋曉晨，周維垣等.水電站進水口巖石高邊坡及壩坡與洞室相互作用的三維數值分析［J］.巖石力學與工程學報，2014（10）：28-32.

［5］周時，黃宜勝，張希等.瑪爾擋水電站導流洞進口邊坡三維極限平衡穩(wěn)定性分析［J］.水電能源科學，2013（9）：17-22.

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2016-08-20