烟岗、跑马坪水电站厂址高边坡稳定性评价

孙云博

(陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院，陕西咸阳712000)

烟岗、跑马坪水电站系鸭嘴河水电工程“一库一闸三级电站”梯级开发方案的二、三级电站。工程位于四川省凉山州木里县境内，雅砻江支流鸭嘴河下游烟岗～河口峡谷段，距木里县城76 km。

烟岗电站设计发电流量23.6 m3/s，设计水头618 m，总装机容量120 MW，具有日调节能力，引水式开发。工程枢纽由低闸枢纽、引水发电洞、调压室、压力管道及电站厂房组成。

跑马坪电站前池与烟岗电站尾水相接，位于烟岗低闸枢纽下游约7 km处，跑马坪水电站设计发电流量23.6 m3/s，设计水头618 m，总装机容量120 MW，由前池、压力管道及电站厂房组成。烟岗、跑马坪电站属中型Ⅲ等工程。

1 电站厂址自然边坡稳定性

1.1 地质条件

烟岗、跑马坪水电站从调压井—尾水渠各水工建筑物整体位于雅砻江右岸高约1 300 m的斜坡上。以上游罗家沟至下游跑马坪以北的冲沟为评价范围，顺河方向长约500 m，山体雄厚，坡体完整，斜坡中部二云片岩与石英岩的接触部位发育一条弧形冲沟，长约550 m ，深30～60 m。山坡走向10°～30°，倾向SE，自然坡角35°～40°。山坡最高处调压井高程3196m，雅砻江底高程1 770 m，相对高差1 426 m，跑马坪电站以上边坡高度1 309 m。典型断面如图1。

图1 水电站厂房自然边坡地质简图

断面上发育两级平台，一级平台高程2 560 m，二级平台高程约1 780 m，平台前缘发育基岩陡崖，陡崖高度一般40～95 m。高程2 280～2 308 m以上发育一长约150 m，高30～37 m的基岩陡坎.为强烈下切的高山谷地貌，构造剥蚀强烈。

山坡中部发育洞洞沟—跑马坪背斜。核部岩性为石英岩，两翼为二云石英片岩。背斜轴线方向约350°，西翼产状355°/SW∠50°，与坡向相反，倾角大于坡角，东翼产状180°/SE∠60°，与坡向一致，倾角大于坡角。山坡上部岩层呈单斜构造，以断层F7为界，顶部为石英岩，下部为石英砂岩，岩层产状110°/SE∠35°～40°。调查发育 4组裂隙，产状①270°～280°/NE60°～85°;②330°～20°/NE25°～80°;③40°～50°/SE50°～ 75°;④60°～90°/SE40°～85°。

调压井以下山坡发育较大的断层有F12、f7、F13、f12、F14、f11 等6条，走向NE10°～ 20°，倾向345°～355°，发育长度100～540 m，断层带宽度0.3～2.5 m，主要为大的岩性分界构造线。其走向与边坡走向线近于平行，倾向坡里，倾角陡，性质多为逆断层，对边坡整体稳定性影响较小。

山坡中地下水分布于强～弱风化岩体裂隙及断裂带中，属基岩裂隙水及断层带裂隙水，分布极不均一，主要接受大气降雨补给，季节性变化大，向附近沟谷排泄。地下水位埋深在烟岗水电站厂址附近47.5～65.75 m，跑马坪水电站厂址附近约25～36 m，其余部位埋深大于100m。钻孔揭示地下水位统计见表1。

表1 地下水位统计表

1.2 岩体的工程特性

高边坡由于河谷深切，岸坡高陡，局部形成悬崖，风化卸荷强烈。边坡上部石英岩、石英砂岩段，特别是调压井部位，三面临空，岩体卸荷强烈，地质探硐施工中洞顶常发生塌方、掉块现象，高度2～4 m。强卸荷带水平深度36 m，裂隙普遍张开1～10 cm，最大30 cm，间距1～3 m，弱卸荷带15～25 m，裂隙张开0.5～1.0 cm，间距5～10 m。石英岩、石英砂岩强风化厚度17～26 m。中部二云片岩岩体强度较低，受烟岗水电站后缘冲沟切割，地形破碎，风化剧烈，强风化水平深度24.5～27.5 m，最大40.5 m，发育的卸荷带水平深度15 m。下部石英岩段，强风化带垂直厚度4.5～15.5 m，水平深度8～14 m，弱卸荷带发育深度6～14 m。总体烟岗水电站以上岩体风化卸荷带厚度大，其下较小。边坡上部石英岩、石英砂岩段属坚硬岩石，呈块—厚层状结构。Rb﹥100 MPa，弹性波速强风化岩体VP=1 700～2 100 m/s，弱风化2 400～2 700 m/s;中部二云片岩段，属中硬岩，属片状构造，Rb=43.2 MPa，弹性波速强风化岩体 VP=1 200 m/s，弱风化1 800 m/s;下部石英岩段，属坚硬岩，属块状构造，Rb=111.7 MPa，弹性波速强风化岩体VP=2 200～2 500 m/s，弱风化VP=3 200～3 300 m/s。岩体透水性以弱—中等透水带为主，中等透水带深度在调压井80 m，烟岗电站35～45 m，跑马坪电站30 m。

1.3 稳定性评价

电站厂房山体边坡整体形态完整，中部烟岗电站厂址以北发育一小冲沟。地形上呈二平台三段斜坡式，按岩性岩层产状与边坡关系可划分为三段，上部石英岩、石英砂岩块体结构边坡，岩石坚硬，岩体成块状～中厚层状，结构面较发育，为顺向坡，边坡稳定条件较好，易形成高陡边坡，边坡的变形破坏形式多为卸荷松弛和崩塌。中部烟岗电站附近二云片岩层状反向结构边坡，岩体中硬，呈薄层状，边坡与岩层走向夹角小于30°，对边坡稳定有利，但应注意侧向变形的可能性，其表层强风化卸荷带岩体工程性差，应注意其开挖变形。下部石英岩块状结构边坡，岩石坚硬，岩体成块状，结构面较发育，为顺向坡，边坡稳定条件好。

水电站厂址山体边坡发育较大的断层有6条，走向与边坡一致，属逆性断层，倾向坡里，倾角陡，对边坡整体稳定性影响较小，边坡整体稳定。局部小断层组合可能形成不稳定块体。各断层对边坡稳定性影响分析见表2。

综上所述，边坡形态完整，变形破坏主要表现为调压井—烟岗电站岩体表层的松动卸荷，强烈风化。山体发育两处小滑塌体及崩坡积层。结合边坡岩体的岩性构造等综合分析认为山体整体现状稳定，小断层及裂隙组合可能形成局部不稳定块体。

2 烟岗、跑马坪水电站工程边坡稳定性评价

2.1 压力管道管坡稳定性评价

2.1.1 烟岗水电站压力管道明管边坡稳定性

压力管道明管边坡为较平整的斜坡，地面高程2 529～3 193 m，相对高差664 m，局部地段分布高约40 m的陡崖。边坡走向5°～45°，上部由坚硬的石英岩、石英砂岩组成，下部由中硬的二云片岩组成。自然坡角上部40°～45°，下部30°～35°。详见管坡断面图2。

图2 烟岗电站工程边坡地质筒图

表2 断层对边坡稳定性分析表

图3 烟岗电站明管边坡赤平投影图

覆盖层厚度1～3 m，最厚13 m，强风化厚度石英岩一般5～15 m，二云片岩25～33 m，边坡整体稳定性较好，裂隙对压力管道边坡稳定分析见赤平投影图3，图中ab为边坡，走向15°，坡角30～45°。构造裂隙主要发育 4组:①270°～280°/NE∠60°～85°;②330°～20°/NE∠25°～80°;③40°～50°/SE∠50°～75°;④60°～90°/SE∠40°～85°。

根据赤平投影对边坡稳定分析:①④裂隙组合其交线位于坡面圆弧外侧，结构面交线倾向与坡面倾向相同，故切割岩体是不稳定的。建议削坡清除不稳定块体，并进行喷锚处理。

2.1.2 跑马坪电站压力管道明管边坡稳定性评价

压力管道明管边坡为基岩斜坡，基岩大多裸露，覆盖层厚度一般1～2 m，最厚可达15 m。边坡走向5°～15°，坡角35°～50°基岩为石英岩，呈块状～中厚层状，岩层产状0°～20°/SE∠35°～45°，与坡面一致，为顺坡向。自然边坡整体完整。边坡形态见图4。根据钻探、平硐揭示强风化厚5～15 m，弱风化厚20～40 m;弱卸荷带水平厚度6～14 m。

构造裂隙主要发育4组，①270°～280°/SW、NE∠23°～79°;②330°～350°/SW、NE∠50°～76°;③50°～80°/SE、NW∠24°～86°;④层面:10°～20°/SE∠35°～45°。根据赤平投影分析边坡整体稳定，③、④裂隙组合切割岩体是不稳定的，易产生崩塌、掉块和楔形变形不稳定块体。建议削坡清除不稳定块体，喷锚加固处理。

2.2 厂房开挖边坡稳定性

2.2.1 烟岗水电站厂房区高边坡工程地质条件

水电站厂房开挖后，形成后背坡高约62 m。自然坡面较缓，坡角约35°，边坡形态较完整，表层有1～3 m厚坡积层，下伏基岩为二云片岩及石英岩，岩层产状与坡向相反，为反向坡，对边坡稳定有利。两岩性之间有一顺层小断层，产状358°/SW∠55°，碎带宽5～10 cm，对边坡稳定影响小，边坡处于地下水以上，无不利结构面存在。但二云片岩强度低，风化强烈，卸荷发育深度大，强风化卸荷带岩体稳定性差。

主要发育5组裂隙:①270°～280°/NE∠30°～70°;②290°～300°/NE∠30°～82°;③0°～10°/SE∠40°～80°;④40°～60°/NW∠60°～75°;⑤70°～80°/SE∠65°～85°，裂隙对边坡稳定分析见赤平投影图5，图中ab为边坡，走向35°，坡角40°。据赤平投影图对边坡稳定分析:①③、②③裂隙组合切割边坡形成不稳定块体，易产生崩塌、掉块。建议:清除坡面不稳定块体，并进行砼喷锚处理，覆盖层及强风化二云片岩开挖坡比1∶0.75;弱风化二云片岩开挖坡比1∶0.5～1∶0.75;弱风化石英岩开挖坡比1∶0.3 ～1 ∶0.5。

图5 烟岗电站站址边坡赤平投影图

2.2.2 跑马坪电站厂房开挖边坡稳定性评价

电站厂房开挖后，形成后背高边坡高约45～60 m。自然坡角36°～40°，边坡形态完整，岩性为石英岩，浅灰白～灰色，坚硬，呈块状～中厚层状，强～弱风化，岩层倾角39°，为顺向坡，无不利边坡稳定结构面。主要发育4组裂隙，①270°～280°/NE或SW∠15°～86°;②330°～350/°NE 或 SW∠31°～70°;③10°～30°/SE∠35°～55°，层面裂隙，间距 50 ～300 cm，延伸长大于 50 m;④40°～70/°NW或NW∠60°～80°。裂隙对边坡稳定分析见赤平投影图6，图中ab为边坡，走向22°，坡角45°。

图6 跑马坪电站站址边坡赤平投影图

根据赤平投影分析:②③裂隙组合切形成不稳定块体，易产生崩塌、掉块，建议清除边坡不稳定块体。

厂房边坡现状整体稳定，局部裂隙切割会形成不稳定块体，可能产生崩塌、掉块现象，开挖后被切断的层面在坡面出露，具有顺层滑动的地质条件。建议开挖坡比:强风化岩石1∶0.75，弱风化岩石1 ∶0.3～1 ∶0.5，微风化岩石1 ∶0.25～1 ∶0.3。坡面应进行锚喷处理，为防止高山掉石，建议上部设拦石低挡墙。

3 结论及建议

(1)烟岗、跑马坪水电站雅砻江右岸高约1 300 m的斜坡上，边坡形态完整，变形破坏主要表现为调压井—烟岗电站岩体表层的松动卸荷，强烈风化。山体发育两处小滑塌体及崩坡积层。结合边坡岩体的岩性构造等综合分析认为边坡整体现状稳定，小断层及裂隙组合可能形成局部不稳定块体。

(2)烟岗电站厂房区开挖高边坡高度62 m，坡角35°，整体基本稳定。上部二云片岩强度低，风化卸荷强烈，发育深度大，强风化卸荷带岩体稳定性差。建议开挖坡比:强风化二云片岩1 ∶0.75～1 ∶1，弱风化二云片岩、石英岩1 ∶0.3～1 ∶0.5，微风化石英岩1∶0.25。进行喷锚处理，并做坡面排水设施。

(3)跑马坪电站厂房区高边坡整体稳定，为顺向坡，建议基础开挖坡比强风化1∶0.75，弱风化1∶0.3～1∶0.5，并做喷、锚处理及排水工程。

(4)烟岗、跑马坪水电站在施工开挖过程中未发现边坡变形、滑塌等破坏现象，主体工程已于2012年10月基本建成，并通过了通水运行试验，说明边坡稳定性评价结论正确合理，所建议处理措施恰当。

［1］四川省凉山州木里县鸭嘴河烟岗跑马坪水电站工程地质勘察报告.(初步设计阶段)陕西省水利水电勘测设计研究院地勘分院;

［2］水力发电工程地质勘察规范.(GB50287—2006);

［3］水利水电工程地质勘察规范.(GB50487—2008);

［4］中小型水利水电工程地质勘察规范.(SL55—2005)。