彭 紹 才，韋 國(guó) 書(shū)，鄭 棟

(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

烏東德水電站位于四川省會(huì)東縣和云南省祿勸縣交界的金沙江下游河段，是金沙江下游河段4個(gè)梯級(jí)中的第一個(gè)梯級(jí)電站，是我國(guó)繼三峽、溪洛渡之后建設(shè)的千萬(wàn)千瓦級(jí)的第三座巨型水電站。工程開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運(yùn)和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

烏東德水電站泄洪洞出口位于左岸導(dǎo)流洞和電站尾水左側(cè)，泄洪洞出口為采用封閉抽排結(jié)構(gòu)型式的水墊塘，水墊塘四周設(shè)置了基礎(chǔ)廊道。水墊塘左側(cè)即為泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡，該邊坡的安全及穩(wěn)定性對(duì)于保證工程的正常運(yùn)行至關(guān)重要。2016年11月泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡啟動(dòng)高程850 m以下開(kāi)挖施工，2016年12月24日邊坡高程830 m以下開(kāi)始爆破開(kāi)挖，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)邊坡部分表面變形和錨桿應(yīng)力突然增大；2017年3月底高程806 m以上開(kāi)挖完成，2017年3月25日停止爆破；2017年4月1日邊坡下部開(kāi)挖全面暫停，系統(tǒng)支護(hù)繼續(xù)實(shí)施，隨后邊坡變形速率趨緩?；佑?017年6月22日充水度汛后，邊坡開(kāi)挖支護(hù)停止，原先變形較大的表觀監(jiān)測(cè)墩變形速率趨于收斂，部分內(nèi)觀監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已收斂。

水電工程建設(shè)中的邊坡開(kāi)挖等，不可避免地會(huì)對(duì)邊坡的狀態(tài)產(chǎn)生擾動(dòng)，引起應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整、巖體松弛卸荷等[1-5]。泄洪水墊塘左側(cè)邊坡施工期也經(jīng)歷了較大的變形，嚴(yán)重威脅鄰近建筑物、下游河道甚至整個(gè)工程的安全性。有必要分析左側(cè)邊坡的變形和受力特性等，發(fā)現(xiàn)其變形規(guī)律并揭示變形機(jī)理，以指導(dǎo)邊坡施工和支護(hù)等。

大量的學(xué)者或工程師對(duì)我國(guó)一批重要的水電工程邊坡施工期的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行了分析，以評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定及安全性[6-11]。例如，石安池等[8]基于監(jiān)測(cè)資料分析了三峽船閘高邊坡的巖體變形受開(kāi)挖卸荷、地質(zhì)條件、施工爆破、錨固等的影響情況。趙明華等[9]分析了小灣電站高邊坡的表觀變形、測(cè)斜儀和多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)巖體變形、錨索錨固力等，并評(píng)價(jià)了邊坡的穩(wěn)定性。朱繼良等[10]研究了某水電站人工進(jìn)水口大坡比高邊坡施工期在強(qiáng)開(kāi)挖下的變形特性和規(guī)律。黃志鵬等[11]研究了錦屏一級(jí)水電站左岸開(kāi)挖邊坡的外觀變形和深部變形等，結(jié)果表明位移滿足安全控制標(biāo)準(zhǔn)，邊坡是穩(wěn)定的。

相比于上述工程邊坡[8-11]等，烏東德泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡具有特殊性：

(1) 高陡特性，邊坡開(kāi)口線至水墊塘底板高約180 m，人工邊坡單級(jí)開(kāi)挖坡比為1∶0.2。

(2) 地質(zhì)條件復(fù)雜，邊坡高程約925 m以下為褶皺基底地層，高程約925 m以上為沉積蓋層，左岸泄洪洞出口下游側(cè)約100 m分布一條規(guī)模較大的花山溝斷層(F6)，該斷層走向與河谷走向大角度相交。

(3) 開(kāi)挖爆破擾動(dòng)大，邊坡開(kāi)挖過(guò)程中采用爆破等手段，會(huì)加劇巖體的卸荷松弛。

鑒于泄洪水墊塘左側(cè)邊坡在工程中的重要性，以及邊坡高陡、地質(zhì)條件復(fù)雜、開(kāi)挖爆破擾動(dòng)大等特性，本文旨在基于該邊坡開(kāi)挖期間的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)成果，結(jié)合地質(zhì)和物探資料等，分析邊坡表面變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特性，闡釋監(jiān)測(cè)成果與邊坡開(kāi)挖過(guò)程的相關(guān)性，揭示邊坡開(kāi)挖期間變形的機(jī)理。

1 地質(zhì)條件與開(kāi)挖后形象

1.1 地形地貌

泄洪洞出口左側(cè)邊坡位于花山溝出口下游側(cè)，原花山溝堆積體附近(見(jiàn)圖1)。

圖1 泄洪洞出口左側(cè)邊坡工程地質(zhì)示意Fig.1 Engineering geological map of the left slope of spillway exit

邊坡開(kāi)口線高程約970 m，至水墊塘底板高程790 m的人工邊坡高約180 m，邊坡走向約193°。人工邊坡單級(jí)開(kāi)挖坡比為1∶0.2(79°)，邊坡長(zhǎng)度250余m。

1.2 地層巖性

泄洪洞出口左側(cè)邊坡高程約925 m以下為褶皺基底地層；地層巖性為Pt2l灰色薄層白云巖、灰?guī)r。地層走向近EW向?yàn)?60°～280°，傾向S，傾角75°～85°(局部為73°)，即近橫河向展布，陡傾下游偏右岸。層面多平直粗糙，充填泥鈣質(zhì)，沿層面多見(jiàn)溶蝕色變現(xiàn)象。

邊坡高程約925 m以上為沉積蓋層，地層巖性主要為Z2d厚-巨厚層白云巖、Z2g薄層白云巖夾薄-極薄層粉砂質(zhì)泥巖頁(yè)巖、P2y厚層灰?guī)r、P3em玄武巖等；地層走向290°～320°、傾向NE、傾角16°～30°，即緩傾左岸偏上游。層面多平直粗糙，附泥鈣質(zhì)，沿層面多見(jiàn)溶蝕色變現(xiàn)象。

如圖2所示，邊坡頂部為反向坡，下部為橫向坡，邊坡中部設(shè)斜馬道，后期布置花山泥石流溝排導(dǎo)槽。

圖2 泄洪洞出口左側(cè)邊坡地層Fig.2 Stratum on left slope of spillway exit

泄洪水墊塘左側(cè)邊坡上部為土質(zhì)邊坡，穩(wěn)定性差。上下游側(cè)基巖邊坡均為順向坡，內(nèi)外側(cè)基巖邊坡均為斜橫向坡。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

左岸泄洪洞出口下游側(cè)約100 m分布一條規(guī)模較大的花山溝斷層(F6)。該斷層走向與河谷走向大角度相交，出露于花山溝附近，屬正斷層，蓋層被錯(cuò)開(kāi)，垂直錯(cuò)距約420 m。該斷層走向NEE、傾向150°～170°即傾S、傾角60°～80°(一般約70°)。該斷層寬度約3～15 m，從上至下寬度總體上逐漸變大。

邊坡左側(cè)高程在865 m以上，F(xiàn)6斷層寬度約2～5 m，局部更寬，總體上上部較窄，下部較寬。主斷面多見(jiàn)于上盤(pán)附近，斷面平直稍粗，一般充填1～3 cm寬斷層泥，由泥夾碎屑組成，斷層泥多呈可塑狀，手易剝落，黑色。其他構(gòu)造巖為碎裂巖，多由薄層-極薄層巖體組成，呈弱風(fēng)化狀，多呈灰色，部分呈灰黃色。高程865.0～786.5 m斷層帶寬約3～5 m，構(gòu)造巖特征與865.0 m高程以上基本一致。泄洪洞水墊塘左側(cè)底板至導(dǎo)墻建基面附近，該斷層逐漸變寬，由約5 m逐漸變?yōu)榧s15 m。

1.4 開(kāi)挖后的形象

開(kāi)挖前，高程1 070.0 m以下為花山溝堆積體形成的緩斜坡，坡度為10°～35°；高程1 070 m以上為自然裸露的巖質(zhì)邊坡，高程1 070.0 m至坡頂(1 760 m)為陡峻坡，平均坡度約55°。

開(kāi)挖后，原花山溝堆積體已全部挖除，形成的水墊塘左側(cè)邊坡往下游走向193°。高程1 070.0 ～970.0 m段為第四系覆蓋層剝離坡，高程970.0 ～940.0 m為基巖開(kāi)挖開(kāi)口線，緊鄰開(kāi)口線以上剝離坡約有10～40 m寬的緩坡(在緩坡上方靠近花山溝部位發(fā)育一脊?fàn)畹匦?，分布高程約970.0～1 050.0 m，其順江長(zhǎng)約40 m、面積約3 200 m2、平均坡度約43°)。開(kāi)口線以下至高程850 m開(kāi)挖坡比為1∶0.2(79°)，850.0 m以下至底板792 m(底板基礎(chǔ)廊道高程為786.5 m)開(kāi)挖坡比1∶0.3(73°)，開(kāi)挖后的綜合坡度約64°。

2 監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

泄洪洞出口左側(cè)邊坡已布置6個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面(見(jiàn)圖3)，共布置并實(shí)施了17套多點(diǎn)位移計(jì)，14個(gè)表觀監(jiān)測(cè)墩，21臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)，26支錨桿應(yīng)力計(jì)。監(jiān)測(cè)設(shè)施布置如圖3所示。

圖3 泄洪洞出口左側(cè)邊坡監(jiān)測(cè)設(shè)備布置Fig.3 Arrangement of monitoring equipments on the left side slope of the spillway exit

3 監(jiān)測(cè)成果分析

泄洪洞出口左側(cè)邊坡巖體質(zhì)量較差-差，在開(kāi)挖過(guò)程中，變形穩(wěn)定問(wèn)題是密切關(guān)注的重點(diǎn)。左側(cè)邊坡發(fā)生持續(xù)變形后，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了多次查勘，并對(duì)地表裂縫進(jìn)行了全面廣泛調(diào)查，同時(shí)對(duì)邊坡安全監(jiān)測(cè)成果、變化特性和機(jī)理等進(jìn)行了深入分析。

泄洪洞出口左側(cè)邊坡監(jiān)測(cè)設(shè)施主要有表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)、多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿測(cè)力計(jì)、錨索應(yīng)力計(jì)。下面利用不同監(jiān)測(cè)設(shè)施監(jiān)測(cè)的成果分析邊坡安全穩(wěn)定性狀態(tài)。

3.1 巖體變形

泄洪洞出口左側(cè)邊坡布置的17套多點(diǎn)位移計(jì)均布置于F6斷層下游；其中，F(xiàn)6斷層至高程850 m混凝土系統(tǒng)后緣邊坡之間共布置有11套，850混凝土系統(tǒng)后緣邊坡布置有6套。

各套多點(diǎn)位移計(jì)安裝后的首測(cè)時(shí)間不一，其中一期首測(cè)的最早時(shí)間為2013年5月5日，監(jiān)測(cè)深度一般為30 m，部分40 m。受現(xiàn)場(chǎng)施工等因素影響，多套多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在2015年5月至2017年3月出現(xiàn)缺失，只有M13、M14和M16捕捉到了相對(duì)較完整的變形過(guò)程(見(jiàn)圖4)。

圖4 多點(diǎn)位移計(jì)孔口變形量與開(kāi)挖過(guò)程關(guān)系曲線Fig.4 Relation between deformation of multi-point displacement gauge and excavation process

部分測(cè)值較大的多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)的孔口累計(jì)變形在空間上的分布如圖5所示。

分析多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)成果可看出：

(1) 截至2018年7月，17套多點(diǎn)位移計(jì)中，13套的孔口累計(jì)變形量小，在25 mm以下，占76.5%；有3套的變形量較大，在70 mm以上，最大92.2 mm，為M11號(hào)點(diǎn)。

(2) 多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)的局部變形量較大的部位(M10～M12)主要位于F6斷層下游側(cè)一期4-4斷面，即開(kāi)口線剝離坡脊?fàn)畹匦胃浇?見(jiàn)圖5)。該區(qū)域的較大變形與F6斷層有關(guān)，主要由該區(qū)域的開(kāi)挖所引起的巖體卸荷松弛產(chǎn)生的。

圖5 泄洪洞出口左側(cè)邊坡變形較大區(qū)域Fig.5 Large deformation area on the left side slope of the spillway exit

(3) 17套多點(diǎn)位移計(jì)中，只有M11和M03顯示水平向埋深30 m處仍有較大變形(但30 m處的變形量比20 m處的大，數(shù)據(jù)異常)，其他15套的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明距坡面30 m處邊坡巖體無(wú)變形或變形量很小，故泄洪洞出口左側(cè)邊坡巖體變形深度基本在20～30 m。

(4) 對(duì)于不同巖質(zhì)邊坡，巖體變形階段劃分可能不同。依據(jù)該邊坡的巖體變形速率和速率變化過(guò)程，基于人為判定，該邊坡的巖體變形速率總體上可分為3個(gè)階段，即變形加劇階段、變形趨緩階段、變形收斂或趨于收斂階段。對(duì)于該邊坡，變形加劇階段變形速率隨時(shí)間逐漸增大；變形趨緩階段變形速率逐漸減小。變形加劇階段和趨緩階段的分割點(diǎn)，一般也是巖體變形曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的地方；由于不同多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)巖體變形出現(xiàn)拐點(diǎn)的地方不盡相同，所以進(jìn)一步結(jié)合施工過(guò)程等，綜合確定整體上拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置。變形收斂或趨于收斂階段，變形速率接近于零，或進(jìn)一步明顯較小。

第一階段為變形加劇階段。M13、M14和M16的曲線變形過(guò)程顯示，變形加劇發(fā)生在2016年12月24日至2017年3月25日，前后時(shí)間點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)高程830.0 m以下開(kāi)挖和停止爆破開(kāi)挖。該階段有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)備共有8套，分別為M01～M03、M07、M10、M13、M14和M16。其中有3套孔口變形速率在0.1 mm/d以下，有5套孔口變形速率在0.1 mm/d以上，最大為0.37 mm/d(M10)。

第二階段為變形趨緩階段，即發(fā)生在2017年3月25日現(xiàn)場(chǎng)停止爆破開(kāi)挖后。在停止爆破開(kāi)挖后一周內(nèi)，該階段前述8套監(jiān)測(cè)儀器中的7套孔口變形速率在0.1 mm/d以下，僅有1套的孔口變形速率在0.1 mm/d以上，最大即M13亦只有0.1 mm/d。M11、M12、M15雖然在2017年3月25日現(xiàn)場(chǎng)停止爆破后一周內(nèi)變形速率在0.1 mm/d以上，但由于它們?cè)诘谝浑A段被損壞，無(wú)法比較說(shuō)明停止爆破前后的變形速率變化情況，故不計(jì)入相關(guān)統(tǒng)計(jì)。

第三階段為收斂或明顯趨于收斂階段。8月的變形增量和速率表明，17套多點(diǎn)位移計(jì)中，8套變形己收斂，另外9個(gè)皆明顯趨于收斂(其中M12、M15兩個(gè)點(diǎn)分別于8月1日和8月3日才明顯趨于收斂)。各點(diǎn)收斂或明顯趨于收斂的時(shí)間點(diǎn)相差較大，絕大部分大約在停止爆破開(kāi)挖半個(gè)月即2017年4月中旬后才逐漸收斂或明顯趨于收斂，其中開(kāi)口線附近脊?fàn)畹匦胃叱?87.7 m附近M12以及高程830.3 m F6斷層附近M15兩個(gè)點(diǎn)的趨于收斂的時(shí)間最晚，而高程850.0 m混凝土系統(tǒng)后緣M04～M09收斂的時(shí)間則最早。

(5) 2017年6月24日，出口水墊塘充水后，變形速率基本無(wú)變化。

綜上所述，該坡段自停止爆破開(kāi)挖至今，所有多點(diǎn)位移計(jì)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均已收斂或明顯趨于收斂。

3.2 表面變形

泄洪洞出口左側(cè)邊坡共布置表觀監(jiān)測(cè)墩14個(gè)，均布置于F6斷層下游，F(xiàn)6斷層與至高程850.0 m混凝土系統(tǒng)后緣邊坡之間共布置有11個(gè)，850混凝土系統(tǒng)后緣邊坡布置有3個(gè)，布置位置示于圖3。

各表觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝后的首測(cè)時(shí)間最早為2013年9月16日，受現(xiàn)場(chǎng)施工等因素影響，多組表觀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在2015年4月至2017年4月出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間缺失，只有TP01、TP04、TP13～TP16和TN13W捕捉到了較完整的變形過(guò)程(見(jiàn)圖6)。

圖6 表觀監(jiān)測(cè)總變形量與開(kāi)挖過(guò)程對(duì)比曲線Fig.6 Relation between total surface deformation and excavation process

部分測(cè)值較大的表面位移測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)的邊坡表面位移在空間上的分布如圖5所示。圖5同時(shí)展示了邊坡出現(xiàn)較大表面位移和較大巖體變形的區(qū)域。

(1) 截至2017年8月10日，各累計(jì)變形量分量中，向臨空面方向累計(jì)變形量最大，一般達(dá)50.00～140.00 mm，最大223.75 mm(TP11)；沉降量稍小，一般為14.00～80.00 mm，最大214.50 mm(TP11)；向下游方向累計(jì)變形量最小，一般為8～23 mm，最大54.63 mm(TP03)。根據(jù)表面變形分量特征，邊坡主要發(fā)現(xiàn)為向坡外的變形和鉛直向的沉降，以向坡外變形為主。

邊坡表面變形較大區(qū)域與巖體較大變形區(qū)域具有一致性，表面變形較大區(qū)域主要位于F6斷面下游側(cè)高程925.0～985.0 m范圍，該區(qū)域緊鄰F6斷層，位于開(kāi)口線剝離坡脊?fàn)畹匦胃浇?，較大的表面變形與該斷層和巖性較差有關(guān)，由施工期開(kāi)挖施工引起。

(2) 截至2017年8月10日，14組表面位移數(shù)據(jù)中，累計(jì)總變形量大于200.00 mm有3組(TP11、TP12、TP16)，其中TP11最大(312.50 mm)；累計(jì)總變形量為200.00～150.00 mm的有2組(TP10和TP15)；累計(jì)總變形量為150.00～100.00 mm的有4組(TP03和TP13～TP14、TN13W)；累計(jì)總變形量為100.00～50.00 mm的有2組(TP01～TP02)；累計(jì)總變形量為小于50.00 mm的有3組(TP04～TP05和TP07)，其中TP05最小，僅為2.35 mm。

(3) 2016年12月24日高程830.0 m以下邊坡爆破開(kāi)挖后，各組表觀監(jiān)測(cè)變形分量和變形總量出現(xiàn)陡增，變形速率加快；2017年3月25日后，停止爆破開(kāi)挖，變形速率明顯降低，截至2017年8月10日，14個(gè)表觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，有5個(gè)點(diǎn)已收斂，大部分測(cè)點(diǎn)變形速率已明顯降低，趨于收斂。

(4) 由于邊坡表面變形和巖體變形具有一致性，表面變形也可分為3個(gè)階段：變形加劇階段、變形趨緩階段、收斂或明顯趨于收斂階段。

3.3 錨索錨固力

泄洪洞出口左側(cè)邊坡共布置錨索測(cè)力計(jì)21臺(tái)，其中F6斷層上游布置4臺(tái)，F(xiàn)6斷層下游與850系統(tǒng)后緣邊坡之間布置17臺(tái)，布置位置見(jiàn)圖3。錨索的測(cè)點(diǎn)位置、錨固力及損失率列于表1。

各錨索測(cè)力計(jì)安裝后首測(cè)時(shí)間不一，其中一期首測(cè)的最早時(shí)間為2013年10月4日，監(jiān)測(cè)成果如圖7和表1所示。分析錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果統(tǒng)計(jì)可知：

表1 錨索錨固力及鎖定后損失率Tab.1 Anchorage forces of anchor cables and loss rates after locking

圖7 錨索測(cè)力計(jì)鎖定后損失率與開(kāi)挖過(guò)程對(duì)比Fig.7 Relation between loss rate of force of anchor cable dynamometer after locking and excavation process

(1) 截至2017年8月10日，錨索錨固力增長(zhǎng)率超過(guò)50%的有1臺(tái)(MS18)，增加了52.4%，錨固力變化量為414.94 kN；錨固力增加15%～50%的有7臺(tái)(MS04、MS06、MS11、MS13～MS15和MS22)；錨固力增加15%～5%的有4臺(tái)(MS05、MS09～MS10、MS12)；錨索應(yīng)力增加-10%～5%的有9臺(tái)(MS01～MS03、MS07、MS16～MS17、MS19、MS21和MS24)，其中MS17錨固力損失最大，為7.4%。

在錨固力增長(zhǎng)率超過(guò)15%的測(cè)點(diǎn)中，MS04、MS13～MS15主要集中在圖5所示的邊坡變形較大區(qū)域，錨固力的增大和邊坡的變形基本一致；MS18、MS06、MS11和MS22主要分布在F6斷層上下游附近高程840.0～890.0 m范圍內(nèi)，較大的錨固力增長(zhǎng)率主要受F6斷層及邊坡開(kāi)挖等因素影響。

(2) 2016年12月24日高程830.0 m以下邊坡爆破開(kāi)挖后，各錨索測(cè)力計(jì)錨固力增加率及變化速率陡增，2017年3月25日停止爆破開(kāi)挖后，變化速率明顯降低。截至2017年12月，共21臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)中，絕大部分即已收斂，MS05、MS10和MS11應(yīng)力增速已明顯降低，趨于收斂。

3.4 錨桿應(yīng)力

泄洪洞出口左側(cè)邊坡共布置錨桿應(yīng)力計(jì)26套，均布置于F6斷層下游，其中F6斷層至高程850.0 m混凝土系統(tǒng)后緣邊坡之間共布置有18支，850系統(tǒng)后緣邊坡布置有8支(見(jiàn)圖2)。

各錨桿應(yīng)力計(jì)安裝后首測(cè)時(shí)間不一，其中一期首測(cè)的最早時(shí)間為2013年5月5日。監(jiān)測(cè)成果如圖8所示。由錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果可知：

圖8 錨桿應(yīng)力計(jì)應(yīng)力變化與開(kāi)挖過(guò)程對(duì)比Fig.8 Relation between stress of anchor bolt gauge and excavation process

(1) 截至2017年8月10日，錨桿應(yīng)力計(jì)應(yīng)力超過(guò)150 MPa的有3支，為R19、R24和R29，其中R29最大，達(dá)283.6 MPa；錨桿應(yīng)力為150～30 MPa的有5支，為R06、R21～R23和R27；其余錨桿應(yīng)力均小于30 MPa，有17支，其中R05最小，僅為-27.3 MPa。

(2) 2016年12月24日高程830 m以下邊坡爆破開(kāi)挖后，各錨桿應(yīng)力計(jì)應(yīng)力變化速率陡增，2017年3月25日后，停止爆破開(kāi)挖，除R24應(yīng)力增速仍較大外，其它錨桿應(yīng)力計(jì)應(yīng)力增速明顯降低。截至2017年12月30日，26支錨桿應(yīng)力計(jì)中，絕大部分已收斂，應(yīng)力增速已明顯降低且趨于收斂。

3.5 變形特征綜述

雖然部分變形監(jiān)測(cè)儀器2015年3月至2017年3月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失，但通過(guò)地表裂縫專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查和少數(shù)幾個(gè)完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，以及2017年3月后陸續(xù)修復(fù)的監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)仍可揭示泄洪洞出口左側(cè)邊坡變形特征。

目前泄洪洞出口左側(cè)邊坡變形處于收斂或明顯趨于收斂階段；變形量最大部位處于4-4’變形監(jiān)測(cè)斷面，即凸出脊?fàn)畹匦翁貏e是該處開(kāi)口線頂部附近，邊坡中部區(qū)域次之，850混凝土系統(tǒng)后方邊坡及邊坡其他區(qū)域累計(jì)變形量??；2016年12月24日至2017年3月25日期間，即泄洪洞出口左側(cè)邊坡進(jìn)行高程830.0 m以下的高強(qiáng)度爆破開(kāi)挖期，邊坡的變形量和變形速率較大，其后邊坡變形逐漸收斂。

4 邊坡變形機(jī)理分析

在長(zhǎng)期的地質(zhì)演化過(guò)程中，邊坡巖體內(nèi)部積聚了一定的應(yīng)變能，在工程活動(dòng)作用之前，坡體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)[1-5]。工程開(kāi)挖和爆破等擾動(dòng)了邊坡的初始狀態(tài)，改變邊坡邊界條件，巖體遂發(fā)揮其自組織功能而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，先前積累的應(yīng)變能一部分被釋放，一部分轉(zhuǎn)移至巖體深部，產(chǎn)生應(yīng)力重分布并伴隨著坡體的變形[3-5]。

由開(kāi)挖導(dǎo)致的應(yīng)變能釋放意味著卸荷松弛，由卸荷產(chǎn)生的瞬時(shí)變形即為回彈，對(duì)邊坡產(chǎn)生靜、動(dòng)力擾動(dòng)及巖體損傷，引起巖體內(nèi)原有結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)、錯(cuò)動(dòng)，以及原生節(jié)理裂隙的擴(kuò)展或新生裂隙。特別是在F6斷層等地質(zhì)弱面附近或破碎的強(qiáng)卸荷松弛區(qū)，邊坡巖體質(zhì)量、力學(xué)參數(shù)及承載能力和穩(wěn)定性可能會(huì)降低。

泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡F6斷層下游側(cè)巖體主要為Ⅳ2類(lèi)，巖體質(zhì)量較差，該類(lèi)巖體占整個(gè)邊坡的32.6%(見(jiàn)圖9)。在緊鄰F6斷層的下游側(cè)高程891.6 m處，利用錨索孔進(jìn)行物探檢測(cè)(編號(hào)為7號(hào))，發(fā)現(xiàn)松弛深度約為16.4 m，松弛帶聲波波速在2 600～3 200 m/s，非松弛帶聲波波速在3 100～5 000 m/s。

圖9 泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡巖體質(zhì)量圖9 Rock mass quality of the left side slope of the spillway exit

為了驗(yàn)證開(kāi)挖引起巖體卸荷松弛的松弛深度，圖10給出了7號(hào)物探孔附近位置多點(diǎn)位移計(jì)M10的實(shí)測(cè)的巖體變形。可以看出，巖體的拉伸變形主要發(fā)生深度在0～20 m之間，完成開(kāi)挖后的相對(duì)變形量在73.00 mm左右?；?號(hào)物探孔確定的松弛卸荷深度16.4 m在巖體變形深度范圍0～20 m之內(nèi)，證實(shí)了巖體卸荷松弛存在于該區(qū)域及卸荷松弛的深度。由于開(kāi)挖等引起卸荷松弛，且該區(qū)域位于F6斷層下游側(cè)巖體質(zhì)量較差，故導(dǎo)致F6斷層下游側(cè)一期4-4＇斷面附近發(fā)生較大的巖體拉伸變形和表面變形。

圖10 高程925 m處多點(diǎn)位移計(jì)M10實(shí)測(cè)的巖體變形Fig.10 Deformation of rock mass measured by multi-point displacement meter M10 on 925 m

邊坡變形演化是巖體微觀損傷破裂發(fā)展、宏觀力學(xué)強(qiáng)度不斷降低和滑面孕育、發(fā)展和貫通形成的過(guò)程[5-7]。對(duì)于具有時(shí)效變形特征的漸變型巖質(zhì)邊坡，其滑動(dòng)面是經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的孕育才逐漸形成。由開(kāi)挖卸荷引起的漸進(jìn)演化變形邊坡，如果沒(méi)有顯著的失穩(wěn)破壞控制性結(jié)構(gòu)面，則保持穩(wěn)定的關(guān)鍵在于控制變形發(fā)展，變形控制到位的話深層滑動(dòng)面的發(fā)展就會(huì)在孕育或發(fā)展階段結(jié)束，而不會(huì)進(jìn)入最終大變形累計(jì)破壞階段；若任由變形充分發(fā)展，滑動(dòng)面演化則進(jìn)入不可逆狀態(tài)。截至2017年8月10日，泄洪洞出口左側(cè)邊坡尚處于變形階段，未形成統(tǒng)一的潛在滑動(dòng)面。烏東德泄洪洞出口左側(cè)邊坡特點(diǎn)包括：斷層F6反傾切割、開(kāi)挖形成的邊坡高陡卸荷松弛深度大。

5 結(jié) 論

本文分析了烏東德水電站泄洪洞水墊塘左側(cè)邊坡開(kāi)挖期間的表面變形、巖體變形、錨桿應(yīng)力和錨索錨固力變化特性，闡釋了該變化與邊坡開(kāi)挖過(guò)程的相關(guān)性，揭示了邊坡開(kāi)挖期間變形的機(jī)理，主要結(jié)論如下。

5.1 邊坡變形和受力特性

邊坡的巖體變形和表面變形與地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造等緊密相關(guān)。巖體變形和表面變形具有一致性，主要發(fā)生在F6斷層下游側(cè)且?guī)r體質(zhì)量較差的高程925.0～985.0 m范圍，該區(qū)域開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)了較大的變形，其余部位的變形量相對(duì)較小。

邊坡的變形與施工過(guò)程緊密相關(guān)，可總結(jié)為3個(gè)階段：變形加劇階段、變形趨緩階段、收斂或明顯趨于收斂階段。施工中出現(xiàn)了變形陡增和變形速率加快的情況，但停止爆破開(kāi)挖后，變形速率明顯降低，變形逐漸收斂。

邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)受力主要受施工開(kāi)挖影響；邊坡爆破開(kāi)挖，巖體松弛卸荷，錨桿應(yīng)力和錨索錨固力大部分呈增大趨勢(shì)；停止開(kāi)挖后，結(jié)構(gòu)受力逐漸趨于穩(wěn)定。

5.2 影響邊坡變形的主要原因

該高陡邊坡總體巖體質(zhì)量較差及大規(guī)模開(kāi)挖卸荷，是引起局部坡體出現(xiàn)較大變形的主要原因。較大表面變形和巖體變形的區(qū)域主要位于F6斷面下游側(cè)高程925.0～985.0 m范圍，該區(qū)域緊鄰F6斷層，較大的表面變形與該斷層和較差巖體質(zhì)量有關(guān)，由施工期開(kāi)挖施工卸荷引起。

5.3 施工期穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

結(jié)合地質(zhì)條件、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和判斷、物探檢測(cè)成果等，邊坡變形總體上已收斂，且坡體內(nèi)不存在傾向坡外的規(guī)模較大的斷層等結(jié)構(gòu)面，邊坡不存在整體穩(wěn)定問(wèn)題。