陳 睿

(畢節(jié)市勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 畢節(jié) 551700)

0 引 言

岔河水庫工程樞紐區(qū)邊坡的穩(wěn)定性受到多種因素的影響，需要明確工程邊坡變形機(jī)理和存在的不良地質(zhì)，保證治理措施有效。水利工程建設(shè)會(huì)對原有的土壤結(jié)構(gòu)造成擾動(dòng)，同時(shí)因?yàn)閹靺^(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，若處理不善則會(huì)對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅[1]。為此，有效防治庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害是重點(diǎn)。文章對工程地質(zhì)條件和滑坡特征進(jìn)行分析，并提出具體的治理方案。

1 工程概況

岔河水庫壩址位于大方縣高店鄉(xiāng)大山村岔河的梁子河段，工程主要任務(wù)是灌溉和供水，屬Ⅲ等中型水利工程。樞紐工程區(qū)主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、開敞式溢洪道、導(dǎo)流兼放空隧洞、引水隧洞及交通工程等。壩頂高程1448.1m、壩底高程1381.0m、最大壩高67.1m，上游側(cè)鋼筋混凝土防浪墻頂高程1449.3m，壩頂寬7.0m、長165.0m，上、下游壩坡1∶1.4。

2 樞紐邊坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)

2.1 邊坡的基本特征

2.1.1 巖體結(jié)構(gòu)特征

從巖體結(jié)構(gòu)來說，對于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響最大的就是結(jié)構(gòu)面，該工程中巖體結(jié)構(gòu)物理參數(shù)見表1。就以往工程勘查經(jīng)驗(yàn)來說，巖質(zhì)邊坡是物理力學(xué)變化較大且物理化學(xué)作用影響表現(xiàn)較為強(qiáng)烈的結(jié)構(gòu)。若存在結(jié)構(gòu)面，則會(huì)降低巖土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而增加巖體變形，這樣就會(huì)延長巖體流變力學(xué)特征和時(shí)間效應(yīng)，也會(huì)加深巖體的不均勻性。通常情況下，不穩(wěn)定巖體通常都是沿著一個(gè)結(jié)構(gòu)面或者是多個(gè)結(jié)構(gòu)面的組合邊界產(chǎn)生剪切滑移、張拉破裂或者是錯(cuò)動(dòng)，會(huì)對邊坡巖體的穩(wěn)定性造成不利影響。

表1 樞紐工程區(qū)邊坡巖體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值表

2.1.2 巖體應(yīng)力

各向同性條件下邊坡巖體應(yīng)力分布關(guān)系十分復(fù)雜，因?yàn)閹r體中存在著諸多的不連續(xù)面，并且會(huì)受到結(jié)構(gòu)面切割作用的影響，造成應(yīng)力分布變化。本次探討研究的邊坡位于地層表部，應(yīng)力水平較低。因?yàn)閼?yīng)力變化規(guī)律有跡可循，為此本次研究中不就巖體應(yīng)力對于邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2.1.3 地下水

水對于巖體有化學(xué)物理作用，主要表現(xiàn)為會(huì)侵蝕或溶解巖體，地下水滲流產(chǎn)生的掏蝕作用和滲流中的細(xì)粒物質(zhì)會(huì)不斷流失，使得巖體結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度不斷降低。地下水的存在也會(huì)造成巖體應(yīng)力變化，有效應(yīng)力的降低一方面會(huì)因?yàn)槠茐拿娴姆ㄏ驊?yīng)力降低，造成抗剪切能力弱化。但是因?yàn)槭艿降叵滤鲃?dòng)的影響，在對應(yīng)力參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，需要對這一因素進(jìn)行分析。同時(shí)，還可通過邊坡內(nèi)部的浸潤線以及庫水位反映出水對于邊坡穩(wěn)定性的影響。

2.1.4 爆破動(dòng)力因素

邊坡巖體在爆破過程中，爆破源周邊的巖體會(huì)受到強(qiáng)勁的沖擊力，巖體介質(zhì)會(huì)發(fā)生變形。當(dāng)邊坡巖體受到了質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的影響，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)荷載作用，這樣就會(huì)造成邊坡巖體剪應(yīng)力的提高。當(dāng)壓縮波傳播至自由面后，就會(huì)引發(fā)擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)，當(dāng)巖體受到了外部作用后，因?yàn)閮?nèi)部應(yīng)力差異，會(huì)出現(xiàn)裂縫[2]。

2.2 軟巖邊坡變形特征

軟巖邊坡變形主要有2種表現(xiàn)形式，即卸荷回彈以及蠕變兩種。在邊坡形成過程中，因?yàn)槠旅嫘遁d，坡體內(nèi)的彈性會(huì)不斷釋放，造成坡面位移，卸荷也會(huì)回彈。就卸荷回彈發(fā)生原因進(jìn)行分析，主要是巖體中的內(nèi)部能量作用造成的，當(dāng)失去了外部約束后內(nèi)部能量釋放結(jié)束，變形也隨即停止。坡體會(huì)隨著蠕變的不斷發(fā)生而松弛，影響范圍較大。當(dāng)軟巖邊坡在水中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軟化作用[3]。

3 水庫工程樞紐區(qū)邊坡治理設(shè)計(jì)

3.1 加強(qiáng)對邊坡的監(jiān)測

需要對邊坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，主要監(jiān)測內(nèi)容有坡體環(huán)境以及支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)里。其中，坡體環(huán)境監(jiān)測主要包括坡頂位移、地表裂隙發(fā)育、地下水運(yùn)動(dòng)、滲水現(xiàn)象等。支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力監(jiān)測主要是指各類結(jié)構(gòu)的應(yīng)力項(xiàng)目監(jiān)測。

3.2 控制爆破措施

3.2.1 嚴(yán)格控制藥量

通常是將安全質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為參考標(biāo)準(zhǔn)確定單個(gè)或者是一次允許的起爆總裝藥量。在施工中，需要依據(jù)邊坡的變形程度、振動(dòng)等監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理分析。

3.2.2 選擇合理微差間隔時(shí)間

微差爆破的最大優(yōu)勢體現(xiàn)在可以弱化地震效應(yīng)的不利影響，并且可以改善破碎質(zhì)量。當(dāng)爆破藥物用量一致使，微差爆破更具優(yōu)勢，振速較低，但是降低程度會(huì)因?yàn)楸谱鳂I(yè)方法不同而有所差異。為保證爆破效果，需對微差時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)置，微差時(shí)間的選取需要以相鄰起爆端之間產(chǎn)生的地震波形發(fā)生疊加為標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 避免累積位移

因?yàn)檫吰缕麦w物理力學(xué)性能較差，所以需要對爆破效應(yīng)下的位移進(jìn)行監(jiān)控，尤其是較小位移，可避免因?yàn)槎啻伪圃斐晌灰撇粩嗬鄯e，影響邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.2.4 爆破速度控制參考

穩(wěn)定邊坡速度<25cm/s；較穩(wěn)定邊坡速度<20cm/s；微風(fēng)化花崗巖：15-20cm/s；弱風(fēng)化花崗巖：10-20cm/s；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：10cm/s；小灣水電站高邊坡以爆區(qū)上一臺階坡腳來控制，II類巖體：10-15cm/s，III類巖體：5-10cm/s，IV類巖體：2-5cm/s。

3.2.5 避免共振

一般邊坡的固有頻率約<10Hz，故地震波的主頻率應(yīng)避開邊坡的固有頻率。在這種情況下，高頻成分衰減很快，傳播不遠(yuǎn)，對邊坡影響相對較小。

3.3 治理措施

采取的治理措施有以下幾個(gè)方面：

1)對于赤平投影分析可能產(chǎn)生的各種破壞形式，需要采用系統(tǒng)錨桿和隨機(jī)錨桿進(jìn)行支護(hù)，其錨固段應(yīng)放在弱風(fēng)化巖體內(nèi)。同時(shí)水庫運(yùn)行要精心管理和科學(xué)調(diào)度，防止庫水位的陡漲陡落產(chǎn)生的孔壓消散慢問題。

2)綜合極限平衡法和數(shù)值分析結(jié)果，表明軟巖邊坡的破壞，不僅有強(qiáng)度問題，還和位移相關(guān)。故對于右岸壩肩周邊邊坡，需要對庫區(qū)邊坡和馬道開挖進(jìn)行支護(hù)；對于趾板上部的邊坡，建議采用預(yù)應(yīng)力錨索支擋或加密錨桿間距及加大錨桿直徑的方式進(jìn)行錨固；對于強(qiáng)風(fēng)化泥巖容易發(fā)生滑動(dòng)的邊坡，需要支擋，建議采用預(yù)應(yīng)力錨索加固。

3)對于左岸壩肩周邊邊坡，需要對庫區(qū)邊坡進(jìn)行支護(hù)；對于趾板上部的邊坡，建議采用預(yù)應(yīng)力錨索支擋或加密錨桿間距及加大錨桿直徑的方式進(jìn)行錨固；對于已經(jīng)出現(xiàn)變形的坡體(側(cè)槽段和控制段交界位置)，需要在清理的基礎(chǔ)上增加錨固措施(如剛度稍大的鋼管樁或鋼筋樁)以保證側(cè)槽段基礎(chǔ)施工安全；另外為保證溢洪道的安全運(yùn)營，建議采用預(yù)應(yīng)力錨索來控制變形，以防止坡體變形松弛影響擋墻變形及地基強(qiáng)度；另外，溢洪道控制段開挖暴露時(shí)間長，需要對擋墻基礎(chǔ)及泄槽段基礎(chǔ)下部進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，并在擋墻基礎(chǔ)斷面尺寸突變的位置配置適量鋼筋。

4)泥巖需要進(jìn)行防水措施，以保證其原始結(jié)構(gòu)性，尤其對于右岸邊坡軟硬巖交界的位置，應(yīng)做好防排水，防止軟化泥巖；對左岸溢洪道的水工建筑(擋墻等)，應(yīng)做好相互連接處的防水，以保證基礎(chǔ)下部不被軟化和沖蝕。

4 結(jié) 語

綜上所述，岔河水庫工程樞紐區(qū)邊坡存在破壞隱患，需綜合采用多種處理措施進(jìn)行加固處理，保證水工建筑的穩(wěn)定性。處理后該工程運(yùn)行狀況良好，未出現(xiàn)病害。

[1]耍強(qiáng)強(qiáng)，陳釗鋒.三峽庫區(qū)某邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及治理[J].土工基礎(chǔ)，2012，26(02)：21-24.

[2]萬力，虞磊，楊長烜.夾巖水利樞紐工程庫區(qū)邊坡穩(wěn)定性評價(jià)與治理[J].資源環(huán)境與工程，2014，28(04)：381-385.

[3]管宏飛，肖詩榮，宋桂林，等.三峽庫區(qū)巫山某高邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及工程治理[J].土工基礎(chǔ)，2014，28(02)：64-67.