蒙江冗各水电站边坡失稳原因分析及防治措施

王 力

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

蒙江冗各水电站边坡失稳原因分析及防治措施

王 力

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

随着我国经济的发展和社会的进步，水利工程建设越来越多。我国是一个多山的国家，一系列国家大型水利工程的建设，导致边坡问题逐渐增多，边坡问题的出现严重阻碍了水利工程的发展和进步，为了避免这种现象的发生，必须要对边坡失稳工程进行研究，挖掘边坡失稳的原因，并找出相应的治理措施，这对于水利工程的发展和国民经济的进步都有着非常重要的意义。文章以蒙江冗各水电站为例分析了边坡失稳原因及提出了防治措施。

蒙江冗各水电站;边坡失稳;原因;防治措施

1 工程概况

蒙江冗各水电站位于贵州南部罗甸县境内，坝段河床高程443～448 m，多年平均流量101 m3/s，拟建水库雍水高53 m，正常蓄水位495 m，坝型为碾压混凝土重力坝，最大坝高70 m，坝址以上流域面积5 158 km2，正常蓄水位以下库容3 290万 m3，有效库容1 140万m3。装机容量90 MW，左岸布置发电引水系统、地下厂房，右岸布置导流系统。

坝址右岸边坡为顺向坡，坡脚受蒙江切割，形成临空面。

边坡岩体内卸荷裂隙、层间软弱泥化夹层发育。

在坝址右岸边坡形成了以泥化夹层为底滑面，卸荷裂隙为后缘拉裂面及侧滑面的潜在不稳定体。

由于边坡距离大坝及其他水工构筑物较近，施工中及水库蓄水后对水工建筑物安全构成严重威胁，须进行工程处理［1］。

表1 永久性挡水及泄水建筑物的洪水设计标准表

2 蒙江冗各右岸边坡失稳原因分析

2.1 边坡地质

边坡结构为顺向坡，详见图1。边坡岩溶较发育，形态主要有溶沟溶槽、溶蚀破碎带及溶蚀裂隙等。

边坡地层属碳酸盐岩含水层，水力坡降约为2%～3%，以后水力比降增至8% ～9%。物理地质现象主要表现为风化与卸荷作用。岩体强风化水平深11～24 m。

2.2 风化卸荷裂隙及软弱泥化夹层发育情况

2.2.1 风化卸荷裂隙发育情况

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:

2.2.2 软弱泥化夹层发育情况

根据工程之前的调查发现，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，泥化夹层发育详情见表2。

图1 坝址右岸边坡工程地质图

表2 右岸泥化夹层统计表

3 蒙江冗各边坡失稳处理措施

3.1 前期处理方案研究

右坝段经考虑最不利情况，沿层面的泥化夹层滑出，后缘裂隙全部张开，单面滑动，安全系数不满足要求，原设计对右坝段基础进行锚固处理，采用100t级预应力锚索13根。坝下游右岸边坡，即消力池上部边坡，经计算整体安全系数达到1.15，需要外加263 218 kN阻滑力。预可阶段设计对右岸边坡采取锚索+抗滑桩，即93根300 t级预应力锚索+13根2×3 m抗滑桩。

可研阶段，根据咨询意见，抗滑桩施工难度大，改为全预应力锚索方案:以300 t级预应力锚索，共计341根(考虑1.05系数)。锚索间排距4 m，上部一直处理到泥化夹层顶部，锚索向下倾20°锚索长26～43 m不等。边坡设计见图2。设计中考虑部分随机锚杆和挂网喷护工程量。

为保证工程区公路施工的安全，结合料场的开采，需对上坝公路以上的边坡减载(该部位为原初设料场)。

减载方量约20万m3，满足坝体石料要求。对公路下方的边坡及消力池上部边坡进行锚固。右坝段基础经复核计算，K值由原设计的1.1，提高到1.15，需采用200t级预应力锚索9根。

3.1.1 最优锚固角选择

在边坡锚固设计中，最优角度的选择是难点，由于边坡锚固会受到多方面因素的影响和限制，因此，很难找到最优角度，只有通过不断的计算和优化才能够达到预期的目的［2］。经计算最优锚固角为20°(与水平面夹角)。

图2 边坡设计

3.1.2 锚固力计算

锚索锚固力计算公式:

式中:F为滑坡体剩余下滑力，kN;Pt为设计锚固力，kN;φ为滑动面内摩擦角，°;α为锚索与滑动面相交处滑动面倾角，°;β为锚索与水平面的夹角;式中锚索下倾时取“-”，上仰时取“+”。

3.1.3 钢绞线计算

每孔锚索钢绞线的根数n:

式中:Fs1为安全系数，取1.7～2.0;Pu为锚索钢绞线极限张拉强度，kN;n为每孔锚索钢绞线的根数;本设计中选取(7φ5)的钢绞线13根，其设计应力1 570 N/mm2，则钢绞线极限张拉强度 Pu=277.8kN。

3.1.4 锚固段计算

锚固段长度计算公式为:

式中:la为锚固段长度，m;dh为锚固体(钻孔)直径，m;Fs2为安全系数，取2.5～3.0;τ为锚孔壁对砂浆的极限剪应力，kPa;经计算锚固段长度为9 m。

3.2 坡面排水及裂隙处理

右岸边坡处于消能防冲区，经水工模型试验，大坝泄洪时，消能雾化严重，因此需加强坡面防护措施。

目的在于防止坡面冲刷，控制和减少雨水下渗。在边坡处理范围内的裂隙，进行C10混凝土回填处理，并做好坡面有组织的排水，开挖边坡外侧布置截水沟(0.4 m×0.6 m)，边坡马道布置矩形断面排水沟(0.4 m ×0.4 m)。

靠近马道位置的排水孔孔径0.1 m，孔深10 m，其余排水孔孔径0.08 m，孔深3.0 m。排水孔坡度i=0.1。上坝公路的路面均需浇筑0.2 m厚的C20混凝土，马道排水沟 C20混凝土边墙高0.4 m，厚0.3 m。导流洞封堵后，在封堵后段打排水孔，以排除渗水和降低地下水位，利于山体稳定。

4 结语

综上所述，影响边坡失稳的主要原因有地质条件以及自然条件的作用，在水电站施工过程中要根据实际情况找到解决边坡失稳的措施。只有这样才能够保证工程的顺利完工，保证水电站的安全运行。鉴于边坡稳定对于水电站建设和水利事业发展的重要性，因此，本文研究这个课题具有非常重要的现实意义。

［1］杨慧敏，戴兴国.块体理论在边坡稳定分析中的应用［J］.湖南工业大学学报，2009(04):20-23.

［2］张卫民，周敏.某高边坡滑坡治理的效果分析［J］.华东交通大学学报，2006(01):43-45，49.

TV223

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1007-7596(2014)06-0211-03

2013-11-20

王力(1987-)，男，贵州遵义人，助理工程师，从事水工设计工作。