李 鵬， 程 保 根， 宋 寅

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 引 言

地處深山峽谷地區(qū)的水電工程巖質(zhì)高邊坡往往具有坡高面廣、結(jié)構(gòu)面發(fā)育、地質(zhì)條件復(fù)雜、開挖穩(wěn)定問題突出等特點(diǎn)。一直以來，巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定與變形問題都是巖石力學(xué)界和地質(zhì)工作者研究的重大課題之一，但至今仍難找到準(zhǔn)確合理的評(píng)價(jià)方法[1-2]。巖質(zhì)高邊坡地質(zhì)條件的復(fù)雜程度決定了準(zhǔn)確界定其穩(wěn)定性的復(fù)雜程度，一般而言，限于邊坡內(nèi)部復(fù)雜的力學(xué)作用，邊坡巖體、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)及穩(wěn)定性不僅難以確定，而且受降雨、開挖等影響還在時(shí)時(shí)變化，因此，采用數(shù)值計(jì)算方法并不能準(zhǔn)確確定邊坡的穩(wěn)定性。邊坡安全監(jiān)測(cè)可真實(shí)反映邊坡內(nèi)部力學(xué)效應(yīng)、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠度及加固處理效果，大型工程一般都需要建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)邊坡的變形穩(wěn)定情況，如錦屏大奔溝料場(chǎng)邊坡、小灣電站工程邊坡、瀑布溝水電站料場(chǎng)邊坡等?；诤镒訋r水電站色龍溝料場(chǎng)高邊坡施工期監(jiān)測(cè)成果，擬對(duì)該巖質(zhì)料場(chǎng)邊坡的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以期為類似工程提供一定借鑒和參考。

1 工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境內(nèi)，工程采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 848.5 m，最大壩高223.5 m，電站庫(kù)容7.06億m3，電站裝機(jī)容量1 700 MW。

色龍溝料場(chǎng)位于壩址上游側(cè)，料場(chǎng)兩面臨空，距壩址約1 km，開采范圍1 750～1 960 m高程，地形坡度40°～50°，主要供應(yīng)大壩混凝土骨料、反濾料及墊層料。料場(chǎng)巖性為泥盆系薄-中薄層狀變質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾絹云鈣質(zhì)石英片巖，巖層產(chǎn)狀為N45°E/NW∠55°。地表基巖大多裸露，局部覆蓋殘積堆積物，推測(cè)厚度3～5 m，局部可達(dá)8～10 m，為剝離層?；鶐r主要發(fā)育有4組構(gòu)造裂隙，L1：N20°E/NW∠65°；L2：EW/N∠70°～75°；L3：N30W/NE∠65°～75°；L4：N15°W/SW∠45°。巖石弱風(fēng)化狀態(tài)：低高程(1 700～1 710 m)弱風(fēng)化上段水平深度一般為2～5 m，中高程(1 800 m)弱風(fēng)化上段水平深度一般為15～20 m，高高程(1 830～1 850 m)弱風(fēng)化上段水平深度一般為25～35 m，下游側(cè)緊臨色龍溝溝邊山體，三面臨空，巖體破碎，風(fēng)化卸荷強(qiáng)烈。邊坡巖體力學(xué)參數(shù)及結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)分別見表1、2。色龍溝料場(chǎng)施工時(shí)段為2013年3月～2016年5月。

表1 邊坡巖體力學(xué)參數(shù)

表2 巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)

3 邊坡監(jiān)測(cè)及成果分析

3.1 監(jiān)測(cè)布置

色龍溝料場(chǎng)邊坡最大開挖高度達(dá)220 m，且地質(zhì)條件復(fù)雜，為有效掌握邊坡開挖、爆破過程中潛在滑動(dòng)體變形發(fā)展的趨勢(shì)，了解錨索、錨桿等支護(hù)措施的有效性，在施工過程中采取多種監(jiān)測(cè)手段對(duì)邊坡變形穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要布置的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：

(1)采取表面變形測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)邊坡表面變形情況，以此反映邊坡整體宏觀變形。從2014年3月19日開始至2015年5月9日，隨著料場(chǎng)邊坡的開挖，分別在1 920 m、1 840 m高程各布置3個(gè)外觀觀測(cè)墩，構(gòu)成3個(gè)縱向觀測(cè)斷面。表面測(cè)點(diǎn)位置基本覆蓋了料場(chǎng)整體開采邊界，反映了不同高程的表面變形情況。

(4)采用錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)錨索受力情況，以此評(píng)價(jià)深層支護(hù)效果。至2014年5月24日全部安裝完成了3套錨索測(cè)力計(jì)，在1 901.5 m高程K0+095、K0+230剖面分別布設(shè)了PRSL-1、PRSL-3；在1 961 m高程K0+255剖面布設(shè)了PRSLXZ-3。

3.2 監(jiān)測(cè)成果分析

3.2.1 邊坡表面變形成果分析

各實(shí)測(cè)點(diǎn)石料場(chǎng)邊坡表面變形水平合位移過程線和石料場(chǎng)邊坡表面變形、垂直位移過程線分別見圖1、2。變形監(jiān)測(cè)結(jié)果表明水平合位移以朝向臨空面變形為主，垂直位移以下沉為主，變形趨勢(shì)表現(xiàn)為增長(zhǎng)和負(fù)增長(zhǎng)(或穩(wěn)定)相間，后期逐漸趨于穩(wěn)定的特點(diǎn)。具體體現(xiàn)如下：

(1)水平合位移累計(jì)量在12.50～36.38 mm之間，類比同類工程處于可控狀態(tài)；邊坡變形總體趨勢(shì)趨于平緩，日平均變形速率在0.086 mm/d以內(nèi)(2015年7月6日～2015年10月17日)，位移增長(zhǎng)率很?。皇墁F(xiàn)場(chǎng)開挖爆破影響，1 840 m高程馬道測(cè)點(diǎn)較1 920 m馬道測(cè)點(diǎn)變形更加顯著。

(2)垂直位移累計(jì)量在-7.90～13.90 mm之間，類比同類工程處于可控狀態(tài)；邊坡變形總體趨勢(shì)趨于平緩，日平均變形速率在0.067 mm/d以內(nèi)(2015年7月6日～2015年10月17日)，位移增長(zhǎng)率很??；垂直變形在2015年6～8月變化比較平穩(wěn)，9月出現(xiàn)整體上抬，最大上抬量為6.80 mm，普遍上抬量在4.60～5.00 mm之間，期間水平變形很小，這是由于在開挖爆破過程中，巖體應(yīng)力釋放導(dǎo)致表面松散巖體出現(xiàn)一定擠壓引起。

圖1 石料場(chǎng)邊坡表面變形水平合位移過程線

圖2 石料場(chǎng)邊坡表面變形垂直位移過程線(上抬為負(fù)，下沉為正)

3.2.2 邊坡深部變形成果分析

(1)孔口累計(jì)位移在8.27～26.18 mm之間，日平均變形率在0.065 mm/d以內(nèi)(2015年7月2日～ 10月21日)，變形基本趨于穩(wěn)定。在預(yù)裂爆破期間，低高程相對(duì)高高程位移增加更加顯著。

(2)從位移過程線可知，料場(chǎng)邊坡深部變形主要集中在20 m深度范圍內(nèi)，隨著料場(chǎng)的開挖和爆破，邊坡變形仍在持續(xù)緩慢增長(zhǎng)，與表面變形規(guī)律較一致，變形主要表現(xiàn)為淺層變形。

圖3 石料場(chǎng)邊坡1 901.50 m高程位移計(jì)位移過程線

圖4 石料場(chǎng)邊坡1 841.50 m高程位移計(jì)位移過程線

表3 石料場(chǎng)邊坡四點(diǎn)式位移計(jì)孔口位移成果表

3.2.3 邊坡淺層支護(hù)監(jiān)測(cè)成果分析

(1)孔口累計(jì)位移在8.27～26.18 mm之間，日平均變形率在0.065 mm/d以內(nèi)(2015年7月2日～10月21日)，變形基本趨于穩(wěn)定。在預(yù)裂爆破期間，低高程相對(duì)高高程位移增加更加顯著。

(2)從位移過程線可知，料場(chǎng)邊坡深部變形主要集中在20 m深度范圍內(nèi)，隨著料場(chǎng)的開挖和爆破，邊坡變形仍在持續(xù)緩慢增長(zhǎng)，與表面變形規(guī)律較一致，變形主要表現(xiàn)為淺層變形。

圖5 石料場(chǎng)邊坡1 901.50 m高程錨桿應(yīng)力計(jì)RrSL-1應(yīng)力過程線

圖6 石料場(chǎng)邊坡1 841.50 m高程錨桿應(yīng)力計(jì)RrSL-5應(yīng)力過程線

表4 石料場(chǎng)邊坡錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果表

3.2.4 邊坡深層支護(hù)監(jiān)測(cè)成果分析

色龍溝石料場(chǎng)邊坡錨索測(cè)力計(jì)設(shè)計(jì)噸位為2 000 kN，以超張拉鎖定，錨固力在1 776.24～1 881.98 kN之間(2015年7月2日～10月21日)，變化量在7.20～17.46 kN，主要是受料場(chǎng)下部開挖和爆破影響，錨索錨固力有較小幅度增加，巖體應(yīng)力在小幅度調(diào)整中，但總體趨于穩(wěn)定。石料場(chǎng)邊坡錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果見表5。

表5 石料場(chǎng)邊坡錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)成果表

4 結(jié) 論

大型水電工程石料場(chǎng)邊坡開挖穩(wěn)定問題突出，采用單一的數(shù)值計(jì)算方法——安全度度量，難以準(zhǔn)確確定邊坡穩(wěn)定性。為揭示猴子巖水電站色龍溝料場(chǎng)高邊坡施工期開挖穩(wěn)定性，對(duì)邊坡表面變形、多點(diǎn)位移、錨桿應(yīng)力及錨索荷載等方面，采用多種監(jiān)測(cè)方法相結(jié)合的手段對(duì)猴子巖水電站色龍溝料場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可初步得出以下結(jié)論：

(1)從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，色龍溝石料場(chǎng)邊坡在施工期變形趨于收斂，變形量值均在安全容許范圍內(nèi)，變形主要體現(xiàn)在淺層變形上。截至2021年底，色龍溝料場(chǎng)經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)約6年時(shí)間仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明邊坡滿足抗滑穩(wěn)定要求。

(2)從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，色龍溝料場(chǎng)邊坡施工期預(yù)裂爆破對(duì)周邊變形影響較大，底高程相對(duì)高高程位移增加更為顯著。