长河坝水电站进水口下游侧1749米高程以下边坡变形分析及处理

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(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072)

1 工程概况

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内的大渡河上，距上游的丹巴县约85km，距下游的泸定县为50km，距成都约360km。电站采用水库大坝、首部式地下引水发电系统开发，枢纽主要建筑物由砾石土心墙堆石坝、引水发电系统、泄洪放空系统组成。拦河大坝最大坝高240m，电站总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，正常蓄水位以下库容为10.15亿m3，总库容为10.75亿m3，具有季调节能力。

2 下游侧1749m高程以下边坡工程地质条件及变形现状

长河坝水电站进水口位于左岸倒石沟与双槽沟之间山体，出露基岩岩性为晋宁—澄江期花岗岩(γ2(4))。山脊发育一卸荷松弛破碎岩体，前缘出露高程约1660m，后缘高程约1873m，沿河宽约100m，边坡纵向长度250～280m，厚约30～50m，体积40万～50万m3。地形坡度一般25°～30°，前缘坡度45°～50°，为一条形山脊，上、下游均有冲沟切割，三面临空，岩体破碎，卸荷松弛显著，天然状态下有小规模坍塌现象。

长河坝水电站进水口边坡开挖分上、下游边坡进行。其中，上游边坡即为洞脸边坡，坡向为NE40°；下游侧边坡结合挖除卸荷松弛破碎岩体而形成，坡向为近SN向。据开挖揭示，卸荷松弛破碎岩体裂隙发育且普遍张开，宽度一般为5～10cm，最大可达20cm以上，且部分块体已发生轻微位移，多处形成空腔；岩体结构多呈碎裂结构，局部呈散体结构，稳定性极差，易产生较大崩塌及滑塌破坏，总体为Ⅴ类岩体(见图1、图2)。

图1 进水口下游侧边坡平面 图2 A—A剖面

由于在边坡开挖过程中，上部出渣导致下部卸荷松弛破碎岩体垮塌形成两处较深沟槽，沟槽间残留卸荷松弛破碎岩体呈单薄山脊地形，稳定性差。2011年7月19日大面开挖至约1724m高程时，该单薄山脊部位(即进水口下游边坡1749～1724m高程靠近双槽沟侧山体)出现较多裂缝，经现场查勘，产生裂缝的区域属于卸荷松弛破碎岩体范围内，主要沿①裂隙(N60°W/NE〔SW〕∠75°～85°)发育，一般张开达10cm左右，①裂隙间距一般30～50cm，局部2～3m，陡倾坡内；此外该部位还发育一组缓倾下游的②裂隙，产状近EW/S∠35°，延伸一般大于10m，间距3～5m，与①组合易产生滑移破坏。裂缝主要由岩体沿陡倾角裂隙①产生的倾倒变形破坏及①与②组合形成的不稳定块体产生滑移破坏而引起，此外边坡表部的卸荷松弛破碎岩体还存在沿某一圆弧面产生滑移破坏的可能。

3 边坡稳定性分析及处理

3.1 稳定性计算

采用极限平衡分析法进行边坡稳定性分析计算，考虑天然、暴雨以及地震3种工况，计算软件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——EMU2007”，计算剖面选择图2中A—A剖面。结合目前的变形现状，假定第一种破坏模式为①与②组合的块体滑移，第二种模式为沿卸荷松弛破碎岩体内部搜索的圆弧滑面产生滑移破坏；根据试验成果及长河坝水电站坝址区岩体的物理力学特性，按照《水力发电工程地质勘察规范》(GB 50287—2006)及有关规程、规范要求，并类比有关工程经验，提出该区岩体物理力学指标建议值(见下页表1)、结构面物理力学指标建议值(见下页表2)。经计算(见下页表3)，两种模式在天然状态下均处于临界稳定状态，与目前基于边坡变形的宏观判断相吻合；在暴雨或地震工况下安全系数均小于0.95，均处于不稳定状态，因此须采取必要的工程处理措施。

表1岩体物理力学指标建议值

类别岩 体 名 称天然密度ρ(g/cm3)抗剪(断)强度(饱和状态)抗剪强度(饱和状态)f′c′(MPa)fc(MPa)边坡比Ⅳ强卸荷、弱上风化岩体2.600.55～0.80.3～0.50.45～0.6501∶0.75Ⅴ卸荷松弛破碎岩体2.2～2.50.35～0.450.05～0.150.3～0.401∶1.25

表2 结构面力学指标建议值

表3 边坡稳定性计算成果

3.2 处理措施

由于变形边坡处于卸荷松弛破碎岩体内，且卸荷松弛破碎岩体的平均水平厚度达15～20m，最大水平厚度达33m，如若在变形边坡上直接采用强支护的措施将付出巨大的代价，而且效果不尽理想；因此，通过分析比较，最终采用削坡减载+适量支护的方案，即沿卸荷松弛破碎岩体界线对已变形边坡进行削坡减载，然后采取挂网喷锚+随机锚索进行支护，同时设置必要的永久监测措施。截至目前，监测数据显示边坡运行状态良好，进而印证了对于变形边坡的处理措施是合适的。

4 结 语

长河坝水电站进水口下游侧1749m高程以下边坡开挖后出现变形，多处出现裂缝，通过工程地质勘察，查明了边坡的工程地质条件，分析了裂缝形成的原因，并根据选取的岩体力学参数，对边坡可能存在的失稳模式进行了计算分析；根据计算成果并结合工程投资考虑，提出了先清除卸荷松弛破碎岩体，再采用挂网喷锚+随机锚索的方案进行支护处理，并设置了必要的永久监测措施。监测成果显示，目前边坡状态良好，说明对于长河坝水电站进水口下游侧1749m高程以下变形边坡的处理措施是合适的。

[1] GB 50287—2006 水力发电工程地质勘察规范[S].

[2] 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.四川省大渡河长河坝水电站可行性研究报告[R].成都:2007.

[3] 彭土标，袁建新，王惠明. 水力发电工程地质手册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2011.