蒙江流域冗各水电站大坝右岸边坡稳定性分析

2012-06-26王银军贵州省水利水电勘测设计研究院

河南水利与南水北调 2012年18期

关键词：泥化产状卸荷

□王银军（贵州省水利水电勘测设计研究院）

1.工程概况

蒙江冗各水电站位于贵州南部罗甸县境内，蒙江流域冗各河段。拟建最大坝高70m，坝型为碾压混凝土重力坝。坝址右岸边坡在465m高程以下为高11～17 m的陡坎，465 m高程以上地形坡度30～45°边坡高90m左右，为石质边坡。

2.边坡地质概况

边坡地层为三叠系中统凉水井组(T2L)中至厚层灰岩、白云质灰岩。岩层平均产状为325∠24°，为顺向坡；岩体强溶蚀风化水平深11～24 m，弱溶蚀风化水平深21～35 m，其风化深度主要受溶蚀、卸荷影响，不同部位存在差异。

地下水为岩溶裂隙水，横向补给河水，近岸250 m左右地下水位低平，水力坡降约为2%～3%，以后水力比降增至8%～9%。

3.风化卸荷裂隙及软弱泥化夹层发育情况

3.1 风化卸荷裂隙发育情况

据地表地质测绘及硐探揭露，岸坡卸荷裂隙发育，法向发育最深下限17～20m。地表可见宽0.3～1.5m、深2～5m、延伸长度为20～45m的较大张裂楔形宽缝9条（坝线下游200～500 m右岸坡范围），顺层面错动，局部坡积物充填。越靠近下坝线，地表卸荷裂隙越明显。卸荷裂隙分布遍及整个斜坡体中，其后缘直达坡顶。

据右岸平硐 PDc-2、PDc-4、PDc-5、PDc-13及 PDkb-右揭露，右岸风化卸荷裂隙发育主要有5组：第一组N33-40°E/SE∠85°，发育27条，裂隙光滑平直，部分呈楔形，张开度0～15.0cm，可见延伸长度3～4 m，次生红粘土及岩屑充填，局部闭合无充填；第二组N55-75°E/NW∠20-30°，发育10条，裂隙光滑，张开度1～1.2 cm，可见延伸长度1～10 m，红粘土夹碎石充填；第三组N87°E/SE∠85°，发育5条，裂隙光滑平直，闭合，可见延伸长度1～2 m，无充填；第四组N15-40°W/NE∠70-85°，发育43条，裂隙光滑，波状起伏，闭合，可见延伸长度0.5～5m，无充填；第五组N65-80°W/NE∠80-83°，发育32条，裂隙光滑，波状起伏，张开度1～30cm，可见延伸长度0.2～2 m，方解石脉及红粘土充填或夹岩屑充填。其中以一、二、四组裂隙最为发育。

3.2 软弱泥化夹层发育情况

据布置于右岸的 PDc-2、PDc-4、PDc-5及 PDkb-右揭露的泥化夹层空间几何形状分析，软弱泥化夹层顺层间发育，初步统计，共发育9组：第一组J1共发育1条，产状345∠25°，夹层厚3～20cm，可见延伸长度约8m，起伏差3～8cm，泥夹岩屑型，连续性好；第二组J2共发育1条，产状345∠27°，夹层厚1～3 cm，可见延伸长度约2 m，起伏差1～2 cm，夹泥型，连续性较好；第三组J3共发育1条，产状345∠25°，夹层厚0～1 cm，可见延伸长度约1.5m，起伏差0～1cm，夹泥型，连续性较差；第四组J4共发育1条，产状335∠20°，夹层厚2～5cm，可见延伸长度约12 m，起伏差2～3 cm，泥夹岩屑型，连续性好，有渗水现象；第五组J5共发育1条，产状335∠30°，夹层厚20～25 cm，可见延伸长度约12.5 m，起伏差5～10 cm，泥夹岩屑型，连续性好，有渗水现象；第六组J6共发育1条，产状325∠24°，夹层厚0.3～2cm，可见延伸长度约3～5m，起伏差2～3cm，夹泥型，连续性较好；第七组J7共发育1条，产状325∠24°，夹层厚15～25 cm，可见延伸长度约5～6 m，起伏差3～5 cm，夹泥型，连续性好，有渗水现象；第八组J8共发育3条，产状340∠20～25°，夹层厚2～3 cm，可见延伸长度约3～15 m，起伏差2～3 cm，泥夹岩屑型，连续性好；第九组J9共发育1条，产状310∠26°，夹层厚0.3～2 cm，可见延伸长度约1～3 m，起伏差1～2 cm，夹泥型，连续性较好。泥化夹层向深部至弱风化中下部逐渐尖灭，产状与岩层总体一致，倾向310～345°，倾角15～45°，且软弱泥化夹层面具有一定起伏差，其中 J1、J2、J6、J8、J9泥化夹层在天然状态下在河床以上出露。据勘探平硐及地质雷达扫描发现，层间泥化夹层连续性好，因层间错动及溶蚀风化作用而形成。软弱夹层厚度0～35 cm，由浅至深随岩体风化程度减弱泥化现象减弱，由夹泥型、泥夹岩屑型渐变为岩屑夹泥型。

4.边坡稳定性分析

边坡坡面产状取342°∠45°，岩层(层间泥化夹层)产状取325°∠24°，节理面产状分别为：①N33-40°E/SE∠85°，②N55-75°E/NW∠20-30°，③N87°E/SE∠85°，④N15-40°W/NE∠70-85°，⑤N65-80°W/NE∠80-83°。

从边坡结构面的极射赤平投影图表中可以看出，岩层倾向与边坡坡向基本一致，边坡结构为顺向坡，且岩层倾角小于坡角。发育的几组裂隙中，第二组裂隙与岩层产状基本一致，为层间泥化夹层，包括第二组裂隙在内的层间泥化夹层，向深部至弱风化中下部逐渐尖灭。第四组裂隙走向与坡面走向基本垂直，其余裂隙走向与坡面走向均小角度相交，倾角为75～85°(大于坡角45°)。因此，单一结构面对边坡稳定产生的影响不大。

在不同结构面的相互组合中，会形成一系列的不稳定体。由于坡面产状取342°∠45°，在结构面相互组成的交棱体的交棱线的倾向与坡面倾向夹角＜90°的时候，即交棱线倾向在252°～72°间，且交棱线的倾角小于坡角(45°)，其结构面组成的交棱体存在不稳定隐患。在表1中，除①－③、①－④、①－⑤、③－④、③－⑤、④－⑤交棱体不能满足上述条件外，其余交棱体－即其他结构面与包括第二组裂隙在内的层间泥化夹层组成的交棱体均满足上述条件。因此，右岸坡潜在不稳定体界线主要由层间泥化夹层(C、②)构成底滑面、其他结构面构成后缘拉裂面或侧滑面。现阶段右岸边坡稳定，但在各种外应力作用下，沿着结构面的不利组合面可能将产生滑坡。