某工程边坡的稳定性分析

2012-12-19曹建平谷江波

水电站设计 2012年4期

关键词：卸荷裂隙断层

曹建平，谷江波

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前言

表1 地表小断层一览表

据勘探平硐揭示及相关地质调查，该边坡强卸荷水平深度一般为51～66m、弱卸荷水平深度一般为110～167m。边坡地下水为基岩裂隙水和覆盖层孔隙水。

2 自然边坡稳定性分析

工程边坡以上的自然边坡坡度45°～55°，岩性以斜长花岗岩为主，弱风化、强卸荷，无规模较大的控制性软弱结构面分布，边坡内发育f4、f5、f6、f38、f39、f40断层及4组NE、NW走向的优势裂隙。此外，坡体内部分布一条宽约10m的辉绿玢岩岩脉破碎带，呈北西向延伸，倾角65°～75°。地表、平硐地质调查及结构面发育特征显示，该边坡岩体完整性差，主要呈镶嵌结构、部分为块裂结构、局部为次块状结构，断层带、岩脉破碎带和裂隙密集带附近岩体为碎裂或碎块状结构。

经分析，除f38、f39外，该自然边坡地表所发育的断层多倾向坡体内部，且发育部位相距较远，延伸长度有限，对边坡稳定性影响较小。以f38断层与4组NE、NW走向的优势裂隙为例，对自然边坡进行赤平投影图分析(见图1)，结果表明自然边坡局部存在以下变形破坏类型：

(1)以f38断层为底滑面，J1、J3等陡倾角结构面为后缘拉裂面，J4组裂隙为侧向切割面，构成潜在平面滑移拉裂破坏；

(2)沿J1、J3等顺坡陡倾角结构面发生倾倒拉裂，甚至崩塌破坏;

(3)(J3，J4)、(J2，f38)、(J3，f38)、(J4，f38)构成楔形滑移拉裂破坏的不利组合。

综上，该工程自然边坡整体基本稳定，但浅表层卸荷岩体由于结构面的不利组合，存在滑移(压致)拉裂、倾倒拉裂、崩塌等多种破坏型式。这对下部工程边坡、建筑物施工及运行安全有不利影响，需采取适当的工程措施进行处理。

编号边坡和结构面产状不利组合交棱线产状J1N19°W/NE∠85°J2,f38N41°E/NW∠35°J2N37°W/SW∠73°J3,f38N39°W/SW∠28°J3N34°E/NW∠61°J4,f38N35°W/SW∠30°J4N63°E/SE∠76°J3,J4N36°W/SW∠32°f38N10°E/NW∠39°自然边坡SN/W∠51°

图1该工程自然边坡优势裂隙赤平投影

3 工程边坡稳定性分析

该工程部位工程边坡总体走向为N22°E，基岩边坡设计开挖坡比1∶0.5。

3.1 边坡岩体结构特征

该边坡岩性以斜长花岗岩为主，岩石以弱风化、强卸荷为主，部分弱卸荷。地表断层不发育，可见f1断层，由于发育高程低，且倾向坡内偏，不影响边坡稳定性。据平硐揭示，卸荷岩体中的小断层和挤压破碎带较发育(见表2)。此外，坡体内部分布一条宽约10m的辉绿玢岩岩脉破碎带，呈北西向延伸，倾角65°～75°。边坡中裂隙发育组数、方位及性状与自然边坡基本一致(见图1)。

地表、平硐地质调查及结构面发育特征显示，该工程边坡岩体完整性差，主要呈镶嵌结构、部分为次块状结构、块裂结构，断层带、岩脉破碎带和裂隙密集带附近岩体为碎裂或碎块状结构。

表2 勘探平硐小断层及挤压破碎带发育特征一览表

3.2 边坡稳定条件

经地表及平硐调查，该工程边坡坡体未见规模较大的断层分布，边坡及平硐岩体变形破坏迹象不明显，边坡整体基本稳定，但由于受地形地貌、岩体结构的控制，局部存在岩体拉裂～崩塌，以及受中、小断层、挤压破碎带等构造控制的小规模潜在不稳定块体。

3.3 边坡稳定性评价

结合平硐内卸荷岩体中结构面发育部位、性状及该工程相关横剖面，选取代表性的结构面对该工程边坡进行赤平投影图分析(见图2)，结果表明边坡局部存在以下变形破坏类型：

编号边坡和结构面产状编号边坡和结构面产状J1N19°W/NE∠85°g01-3N20°W/SW∠20°J2N37°W/SW∠73°f08-1N30°E/NW∠10°J3N34°E/NW∠61°g08-3SN/W∠40°J4N63°E/SE∠76°f03-3EW/N∠40°工程边坡N22°E/NW∠63°

图2工程边坡优势裂隙赤平投影

(1)以g01-3、f08-1、g08-3断层或挤压破碎带为底滑面，J4、f03-3等结构面为侧向切割面，J3组裂隙、f8-2或其它卸荷带内随机分布的拉张裂缝为后缘拉裂面，构成潜在平面滑移拉裂破坏；

(2)沿J3等顺坡陡倾角结构面发生倾倒拉裂，甚至崩塌破坏;

(3)(J3，J4)、(J4，g01-3)等构成楔形滑移拉裂破坏的不利组合。

综上，该工程边坡整体基本稳定，但在浅表层卸荷岩体因结构面的不利组合，存在滑移(压致)拉裂、倾倒拉裂、崩塌等多种破坏型式,对其下方的建筑物施工及运行安全有不利影响，需采取处理措施。

4 自然边坡及工程边坡稳定性计算

该工程计算剖面选取勘探平硐纵剖面(图3)，采用中国水利水电科学研究院编制的岩质边坡稳定分析程序(EMU)，对该工程自然边坡及工程边坡进行稳定性计算。边坡破坏控制面及其组合模式见图3，结构面连通率按40%～73.5%考虑。岩体及结构面计算参数：Ⅳ级斜长花岗岩体(天然状况、地震、暴雨三种工况)：φ′=38.7°，c′=0.5MPa，ρ=2.60 g/cm3；结构面(岩屑夹泥、天然状况、地震两种工况)：φ=21.8°，c=0.0MPa，ρ=2.35 g/cm3；结构面(岩屑夹泥、暴雨工况)：φ=19.3°，c=0.0MPa，ρ=2.35g/cm3；地震烈度按Ⅷ度考虑。不同工况下的计算结果见表3。