呂 赫，楊瑞剛，史海燕

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林長春 130021）

0 引言

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江干流黔江河段的大藤峽出口弩灘附近，是紅水河梯級規(guī)劃中最末一個梯級，工程任務(wù)為防洪、航運、發(fā)電、補水壓咸、灌溉等綜合利用。水庫正常蓄水位61.00 m，相應(yīng)庫容28.13億m3，裝機容量1 600 MW。樞紐由黔江主壩、黔江副壩、南木江副壩和船閘組成。通航建筑物布置于黔江左岸，由上游引航道、船閘和下游引航道組成。船閘緊靠主壩，下游引航道內(nèi)邊坡位于船閘下游，樁號為航下0+359 m～航下2+074 m。施工期間，由于施工區(qū)及上游流域遭遇持續(xù)強降雨，長時間的大流量，導(dǎo)致邊坡部分受損。為確保施工期通航安全，對下游引航道內(nèi)邊坡穩(wěn)定性進行分析，以保證航道正常運行。

1 地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

下游引航道內(nèi)邊坡位于黔江左岸一級階地，地形整體較平坦，地面高程一般37.9～45.6 m。沿線有多條溶蝕沖溝，其中3條規(guī)模較大，寬20.0～30.0 m，切割深10.0～15.0 m，沖溝兩側(cè)邊坡為20°～40°，常年有流水。下游引航道區(qū)域可見多處大小不一的巖溶洼地。

1.2 地層巖性

下游引航道出露的地層主要為第四系覆蓋層和泥盆系下統(tǒng)郁江階中段地層。第四系覆蓋層以回填土和晚更新統(tǒng)（Q3）為主，厚度為20.0～57.0 m?；靥钔梁穸葹?.0～15.0 m，主要為地勢低洼部位回填碾壓后的粘土，黃褐色或棕紅色，可塑～硬塑狀態(tài)，以硬塑為主。晚更新統(tǒng)（Q3）主要由沖洪積物（Q3pal）和殘積物（Q3el）組成，自上而下分為三大層。

第一大層，沖洪積細粒土層（Q3pal）。層厚10.0～34.0 m，分布在高程8.0 m 以上，土層連續(xù)，主要為次生紅粘土層，局部夾含砂粘土、含礫粘土、粘土質(zhì)砂、粉土質(zhì)砂和粘土質(zhì)礫。在樁號航下1+884 m～航下2+074 m，夾有厚2.4～5.0 m 的灰黑色粉土。粘土多為飽和，可塑，天然含水率較高，粘粒含量大，具有失水干裂、遇水微膨脹等特性。

第二大層，沖洪積巨粒土層（Q3pal）。層厚4.0～46.0 m，土層連續(xù)，分布在高程5.0～35.0 m，主要為卵石混合土、混合土卵石、局部有粘土、含砂礫粘土夾層或團塊，卵石成分混雜，含量變化較大，一般在10%～60%；混合土以粘土、含砂粘土為主，飽和，可塑～軟塑狀。粘土包裹卵石，粘土控制土層的抗剪強度。

第三大層，溶余殘土層（Q3el）。層厚2.0～25.0 m，土層基本連續(xù)，分布在高程22.0 m～基巖面。主要為含碎石角礫的粘土，部分為網(wǎng)紋狀粘土，層內(nèi)見有藍藻，是海相沉積物的重要標志。碎石角礫原巖白云巖，溶蝕風(fēng)化強烈。粘土飽和，可塑～軟塑狀態(tài)。

基巖為泥盆系下統(tǒng)郁江階中段（D1y2）的灰黑色白云巖夾泥巖，溶蝕風(fēng)化強烈，基巖面起伏陡起陡降，變化較大。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

下游引航道所在區(qū)域灰?guī)r產(chǎn)狀，走向N10°～20°E，傾向SE，傾角20°～25°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定。據(jù)開挖揭露，下游引航道主要發(fā)育3 組節(jié)理。

1）N60°～80°W，NE 或SW∠75°～80°，節(jié)理多平直光滑或平直粗糙，充填鈣質(zhì)或方解石，切層，間距多為50～100 cm，局部為20～30 cm。

2）N10°～30°E，NW 或SE∠70°～85°，節(jié)理面多平直粗糙或起伏粗糙，充填少量鈣質(zhì)或無充填，斷續(xù)不切層，間距多為50～100 cm。

3）N30°～40°W，NE 或SW∠80°～85°，節(jié)理面多平直粗糙，少量為平直光滑，切層（少量不切層），充填巖屑或鈣質(zhì)。

1.4 水文地質(zhì)條件

地下水類型主要有孔隙潛水和巖溶水兩種，孔隙潛水賦存第四系覆蓋層中，巖溶水分布于巖溶管道和巖溶裂隙中。下游引航道距離黔江較近，地下水與江水聯(lián)系密切。下游引航道開挖至底高程后，在航道底部局部有地下水出露。

1.5 巖溶

1.5.1 主要形態(tài)

下游引航道區(qū)域巖溶發(fā)育，主要有溶溝、溶槽、巖溶洼地、土洞和溶洞。黔江岸邊溶溝、溶槽發(fā)育，寬20.0～30.0 m，切割深10.0～15.0 m，呈不規(guī)則“V”型，主要展布方向呈N10°E向，延伸性差。黔江左岸一級階地上，可見多個巖溶洼地，直徑30.0～50.0 m，呈串珠狀展布，根據(jù)前期鉆孔揭露，覆蓋層中存在土洞，鉆孔中直徑1.8～2.1 m，表現(xiàn)為掉鉆，無充填。據(jù)地質(zhì)測繪和前期鉆孔揭露，基巖溶洞發(fā)育，遇洞率高，溶洞多為半充填或無充填，充填物以粘土和卵礫石為主。從開挖情況看，基巖表面溶蝕強烈，巖面起伏，陡起陡降，變化較大，表面巖石多被溶蝕成蜂窩狀，巖體破碎，土石混雜，性狀差異不定。

1.5.2 土洞塌陷

下游引航道共出現(xiàn)5 處塌陷（見表1），其中4處位于大包線內(nèi)，僅TX11 位于大包線范圍以外。下游引航道沿線地表存在串珠狀的巖溶洼地，分析部分洼地可能為老的塌陷坑。

表1 下游引航道塌陷一覽表

從地層地質(zhì)條件分析，下游引航道地段為有利形成土洞（塌陷）的區(qū)域：下伏基巖為可溶性的碳酸鹽巖巖層，且具有開口面向覆蓋層的溶洞、溶隙或斷裂裂隙；巖溶地層上部分布有一定厚度的覆蓋層土；此地區(qū)地下水豐富，活動頻繁。

開挖期及運行期，水位由于地下水動力條件和排泄運移條件的變化，可能產(chǎn)生巖溶塌陷的氣爆、吸蝕和潛蝕作用，原有塌坑可能復(fù)活或產(chǎn)生新的塌坑，但規(guī)模不會太大，強度也不高。

2 邊坡穩(wěn)定分析

2.1 工程地質(zhì)條件

施工期和運行期邊坡的抗滑穩(wěn)定為最主要的工程地質(zhì)問題。從前期勘察資料和施工期開挖情況看，第二大層沖積巨粒土（Q3pal）對邊坡穩(wěn)定影響最大。這是因為這一層土由粘性土和卵礫石組成，粘土包裹卵石，使土層的抗剪強度不高；卵礫石使土的密度增大并且成為主要含水層，缺少中間顆粒，土層易于產(chǎn)生滲透破壞，進而引起邊坡的變形和失穩(wěn)。

在口門區(qū)發(fā)現(xiàn)有2.0～5.0 m 的灰黑色粉土，分布高程30.0～35.0 m，對這一段的邊坡穩(wěn)定有不利影響。

總體講，土層分布、厚度、物理力學(xué)性質(zhì)變化均較大，邊坡穩(wěn)定條件較為復(fù)雜，設(shè)計和施工過程中結(jié)合各段邊坡的地質(zhì)情況，采取了相應(yīng)的工程措施。

下游引航道表部粘土層，在失水干燥后，尤其在高溫和陽光照射下，會發(fā)生干裂，一般深度在3.0～5.0 m 范圍內(nèi)，地表裂縫寬度多在5～10 mm，樹枝狀延伸。一旦形成干裂縫，裂縫處土的抗剪強度幾乎全部喪失，對邊坡穩(wěn)定有一定的不利影響。干裂縫形成后遇到強降雨，雨水灌入裂縫，形成裂縫水壓力，對邊坡的穩(wěn)定亦產(chǎn)生不利影響。因此，在施工和運行期均應(yīng)采取必要的防護措施，防止邊坡土體產(chǎn)生干裂縫，影響邊坡穩(wěn)定。

下游引航道溶余殘積土中含有部分黃白相間網(wǎng)紋狀粘土，根據(jù)取樣試驗，其最大無荷載膨脹率達到2.45%，自由膨脹率達到50%，按廣西地方標準屬中膨脹土。天然狀態(tài)下該土層埋藏在地表以下10.0～20.0 m，其膨脹性基本無體現(xiàn)。但下游引航道開挖后，該土層在邊坡直接出露，變?yōu)闊o荷載狀態(tài)，施工期排水又使其含水率降低。下游引航道通水運行時，土層浸泡在水下，會發(fā)生飽和膨脹，有可能對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

2.2 邊坡支護情況

下游引航道具體支護形式：1）25.2 m 高程以上（均為土質(zhì)邊坡）為無紡布+30 cm 厚雷諾護墊+10 cm 厚腐殖土并綠化；2）25.2 m 高程以下（土質(zhì)邊坡）為20 cm 厚混凝土板；3）25.2 m 高程以下（巖質(zhì)邊坡）為20 cm 厚混凝土板+φ25 mm 錨桿。

2.3 邊坡穩(wěn)定分析

計算工況：運行期，計算水位降落期，計算水位：①最高通航水位41.24 m 降至8 臺機發(fā)電水位29.50 m；②8 臺機發(fā)電水位29.50 m 降至汛期最低水位22.40 m。施工期，坡內(nèi)水位32.00 m，坡外水位15.35 m。計算結(jié)果見表2。

表2 邊坡抗滑穩(wěn)定計算

正常運用條件邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15～1.20，非常運用條件邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15～1.10，根據(jù)表2 可以看出，邊坡抗滑穩(wěn)定均能滿足規(guī)范要求。

3 結(jié) 語

下游引航道內(nèi)邊坡樁號航下0+359 m～航下2+074 m，通過現(xiàn)場勘查，提出邊坡表部粘土層會失水干裂，溶余殘積粘土遇水膨脹對邊坡穩(wěn)定不利等問題，但坡面已經(jīng)采取了防護措施，通過計算和分析，認為邊坡整體是穩(wěn)定的。該邊坡的穩(wěn)定評價，也可為同類型的邊坡穩(wěn)定性分析提供參考和經(jīng)驗借鑒。