某水电站料场变形体形成机制及稳定性研究

唐世明 张青宇

(成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

某水电站料场变形体形成机制及稳定性研究

唐世明 张青宇

(成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

根据大渡河某水电站料场边坡体的地质特征，对料场变形体的形成机制及稳定性进行了分析，研究表明：该变形体形成机制属于牵引式，定性判断该变形体处于不稳定状态，定量计算该变形体在持久工况、短暂工况、偶然工况三种工况下稳定性处于欠稳定～不稳定状态，需及时采取有效的支护措施。

水电站，变形体，形成机制，稳定性

在我国西南部地区大力开发水电资源时，不可避免的需要开挖山体，因此形成了大量的人工高边坡[1，2]。随着工程开挖的进行，原始边坡岩土体必然发生相应的卸荷变形、应力重分布等现象，这些现象均对边坡的稳定造成不利的影响。某料场为大渡河流域某水电站碎石土料场，在开挖过程中边坡发生明显的变形，已形成了多级剪出口，分析研究该料场边坡的形成机制及稳定性，对采取相应的治理措施，保障工程的顺利进行具有重要的意义。

1 料场边坡基本地质特征

如图1所示，料场边坡宽约280 m，坡度在高程2 405 m～2 530 m为35°～40°，在高程2 530 m～2 630 m为40°～42°，在高程2 630 m～2 760 m为35°～40°。坡体组成物质以冰水堆积为主，小于5 mm含量平均为52.5%，小于0.075 mm含量平均为30.6%，2 mm～0.075 mm砂粒为14.8%，2 mm～60 mm砾石为44.9%，结构较松散～稍密。

2 变形破坏特征

该土料场在开挖过程中，开挖坡度较陡，无支护措施，再加上下部持续挖开的影响，2014年2月末坡体出现拉裂、坍塌现象，最大张开50 cm，下错40 cm；3月中旬，边坡出现一条弧形裂缝(1号裂缝)，宽10 cm～40 cm，深度80 cm～150 cm，最深处达290 cm，错台高度10 cm～40 cm，分布高程2 381 m，与之前的裂缝连通，变形体边界基本形成。

至4月中旬变形体形成多级剪出口，其中主要的有两级，上部剪出口高程为2 210 m～2 200 m，即2号裂缝(见图2)，下部剪出口高程为2 116 m～2 119 m，即3号裂缝(见图3)，后缘拉裂缝高程2 386 m，其顺坡面长度约460 m，宽160 m～190 m，上部剪出口以上蠕滑体总方量约60万m3。

为了保证施工安全，已经对边坡变形体采取了紧急措施：1)已在坡体上进行开挖马道，对坡体进行减载；2)对裂缝进行封闭，防止雨水的渗入；3)在变形体后缘打入钢管桩；4)在变形外侧修建排水沟。

3 变形机制分析

料场边坡在天然状态下未见裂缝等变形迹象，因此判定边坡整体处于稳定状态。料场开采过程中，随着边坡坡度的逐渐变陡，对边坡起到了切脚作用，且未进行支护，因而导致坡体出现蠕滑、拉裂现象，其变形程度与料场开采存在明显的关系，开采程度越深，其变形程度也越大。

料场边坡在开采过程中，边坡变陡，且无支护，引起后缘土体出现拉裂变形，从高程2 235 m逐渐发展至高程2 381 m，同时剪出口外移，导致擦痕、错台等现象产生，变形体边界处发育有羽状裂缝，综合判断该变形体的变形机制为牵引式[3]。

4 稳定性分析

4.1 稳定性定性分析

变形体已经形成多级剪出口，主要有两级，其中高程2 210 m～2 200 m的剪出口以上变形体已经整体缓慢移动，坡体纵向与横向裂缝变形加剧，前缘坡体鼓胀隆起，局部解体，部分坡体已沿着剪出口剪出，因此判断坡体进入滑移阶段；高程2 116 m～2 119 m的剪出口断续延伸，两侧边界裂缝在持续发展，但尚未贯通，因此判断坡体进入蠕滑变形阶段。

综上所述，料场边坡整个变形体已到蠕滑～滑移阶段，稳定性较差，已进入不稳定阶段。

4.2 稳定性定量分析

根据《水电水利工程边坡设计规范》的相关规定和场地现状位置特点，结合本工程实际情况，选择1)持久工况、2)短暂工况、3)偶然工况三种工况进行稳定性分析计算。

1)持久工况：考虑岩土体自重；2)短暂工况：在持久工况的基础上，考虑暴雨下渗；3)偶然工况：在持久工况的基础上，考虑地震荷载。

计算参数的选取对变形体稳定性的判断至关重要。结合室内试验、反演等综合确定计算参数。选取计算参数详见表1。

A—A剖面、B—B剖面、C—C剖面位于变形体中部，是代表性剖面。代表性剖面各工况下最危险滑弧的位置见图4，稳定性计算结果见表2。

表1 计算参数表

表2 各种工况下变形体稳定性系数

从表2可知，该变形体稳定性系数最大值为1.03，在任何工况下都处于欠稳定～不稳定状态。

定性判断和定量分析均表明，该变形体处在不稳定阶段，需采取有效的治理措施，以确保变形体不造成危害。

5 结语

1)某料场边坡变形体的形成与工程开采有直接的关系，即该变形体的形成是由工程开采引发的。2)通过变形体的变形破坏特征可知，该变形体的形成机制为牵引式。3)通过定性判断和定量分析，该变形体处于欠稳定～不稳定状态。4)为了确保施工安全，需采取有效的支护措施。

[1] 田 斌，卢晓春，黄耀英，等.雅砻江官地水电站料场边坡开挖扰动及其影响因素[J].岩石力学与工程学报，2010，29(S1)：3199-3207.

[2] 赵江龙，聂德新，傅荣华.西南某水电站变形体成因机制及稳定性分析[J].山西建筑，2009，35(16)：115-117.

[3] 张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1994.

Research on formation mechanism and stability of the deformable body in a hydropower station

Tang Shiming Zhang Qingyu

(ChengduSurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,Chengdu610072,China)

According to geological features of the hydropower station storage yard slope body, the paper analyzes deformable body forming mechanism and stability of the storage yard. The research results show that: the deformable body forming mechanism belongs to traction, is instable through qualitative identification, is between less stable～instable condition under insistant working condition, contemporary working condition and sudden working condition through quantitative computation, which is necessary to take timely and effective support measures.

hydropower station, deformable body, forming mechanism, stability

2015-06-24

唐世明(1958- )，男，高级工程师； 张青宇(1982- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)25-0074-02

TU413.62

A