大岗山拱坝右岸边坡中倾坡外结构面工程地质特征研究

2015-06-05高捷

水电站设计 2015年2期

关键词：辉绿岩卸荷块体

高捷

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

大岗山拱坝右岸边坡中倾坡外结构面工程地质特征研究

高捷

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

本文根据大岗山水电站开挖以后右岸边坡发生的变形开裂现象，结合勘探试验，从地质结构面的角度对边坡失稳的原因和机理进行了分析，确定了边坡失稳破坏的主要控制因素为断层和卸荷裂隙密集带，并对两个控制因素的空间分布、规模和物理力学性质进行了详细研究和阐述，最后对失稳机理和加固措施提出了建议。

边坡稳定；变形；断层；卸荷裂隙密集带

1 工程概况

大渡河大岗山水电站位于四川省石棉县境内大渡河中游峡谷地段，是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一，坝址处控制流域面积6.27万km2，占全流域的81%，电站正常蓄水位1 130 m，总库容7.42亿m3，电站装机容量2 600 MW。

电站枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电建筑物等组成。挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝，泄洪建筑物由坝身四个深孔和一条右岸开敞式泄洪洞组成，引水发电建筑物布置于左岸，岸塔式进水口，地下厂房。

工程区处于川滇南北向构造带北端，为南北向与北西向、北东向等多组构造的交汇复合部位，区域构造背景较复杂，区域构造稳定性较差。根据地震安全性评价成果，工程区构造稳定性主要受磨西断裂所控制。大岗山水电站坝址50年超越概率10%基岩水平峰值加速度为251.7 gal，相应的地震基本烈度为Ⅷ度。

坝区基岩主要为澄江期灰白色、微红色黑云二长花岗岩（γ24－1），此外，尚有辉绿岩脉（β）、花岗细晶岩脉（γι）、闪长岩脉（δ）等各类脉岩穿插发育于花岗岩中，尤以辉绿岩脉分布较多。

2 右岸边坡变形特征（2009年9月1日）

右岸边坡自2007年开挖以来，发生过数次边坡变形现象，主要表现为倾倒－拉裂破坏和滑移－拉裂破坏。历次边坡变形破坏中尤以2009年9月1日右岸1 135（坝顶高程）～1 146 m高程、坝纵0＋40～0＋50 m边坡出现劈裂－剥落型裂缝危害较大，虽然仅表现为边坡变形开裂，未出现垮塌破坏现象，但该次边坡变形直接影响到右岸边坡的整体稳定，影响到工程的安全运行。这次裂缝主要沿与边坡近垂直且陡倾的β219辉绿岩脉展布（见表1），在1 100～1 135 m高程边坡多处发现已喷护的混凝土表面有裂缝出现。

表1 2009年9月1日坡面变形特征统计

3 原因分析

边坡发育有与边坡斜交且陡倾坡内β5（F1）、β4、β85、β62等辉绿岩脉，可作为边坡抗滑稳定块体的后缘切割面，β219、βj622等辉绿岩脉和近EW向的第④裂隙与边坡近垂直，可作为抗滑稳定块体的侧滑面（见图1），而右岸中倾坡外结构面发育，天然边坡普遍出露中倾坡外的大光面，说明边坡发生过多次垮塌破坏。

而XL316－1卸荷裂隙密集带、f231断层作为中倾坡外软弱结构面的代表，控制着右岸边坡整体及局部稳定，与不同的岩脉组合后可形成多个潜在不稳定块体。由于边坡开挖，剪出口在边坡出露并未及时锚固支护，致使边坡产生滑移－拉裂变形，首先表现为下部高程的β62、f231、β219构成的局部稳定块体发生变形，沿β62和第④裂隙出现裂缝。随着变形的发展，β85、f231与β219组合构成局部稳定块体和β4、f231与β219组合构成局部稳定块体相继发生牵引式变形，进而沿β219辉绿岩脉处喷混凝土表层出现裂缝（见图2）。

图1 不稳定块体组合示意

4 控制性底滑面研究

以下着重从空间展布、工程性状方面介绍及分析控制边坡稳定的两大底滑面。

4.1 XL316－1卸荷裂隙密集带

大量勘探资料揭示，XL316－1卸荷裂隙密集带贯穿整个右岸边坡，距离开挖坡面60～80 m（天然坡面80～100 m），总体产状近SN／E∠40°～50°，走向与边坡近平行，中倾坡外，约位于1 200 m高程以上，断续延伸，长度大于350 m，宽度一般2～5 m，局部达14 m。

总体上，XL316－1具有以下特征：

（1）在空间上裂隙张开段与闭合段呈串珠状分布；

（2）在倾向上裂隙倾角上陡下缓，即在1 250 m高程以下倾角变缓；

（3）在1250 m高程以上以张裂为主，且贯通性较好；

（4）边坡上游段1 220 m高程一带XL316－1沿f208断层发育，XL316－1向下部与f231断层相接，f231断层属岩块岩屑型－岩屑夹泥型；

（5）卸荷张开宽度自上而下逐渐变小；

（6）XL316－1卸荷裂隙密集带的连通率为0.50～0.81。

4.2 f231断层

图2 中等倾角卸荷裂隙密集带及f231断层剖面示意

大量勘探资料及地表调查揭示，f231断层贯通右岸坝肩边坡约1 200 m高程以下，延伸长度大于300 m。在1 135～1 010 m高程的右岸坝基、拱肩槽上、下游边坡连续出露，断层总体产状SN／E∠40°～50°，局部倾角达70°，起伏，局部存在高约2～5 m的陡坎。断层破碎带宽7～30 cm，由碎裂岩、角砾岩、片状岩、碎粉岩组成，断层沿霏细斑岩发育，具绿帘石化蚀变，与辉绿岩脉交汇处断层带内见辉绿岩构成的片状岩、碎粉岩，属B1岩块岩屑型－B2岩屑夹泥型。

总体上，f231断层具有如下特征：

（1）在空间上f231断层被f218断层限制，在1 200 m高程以下发育，1 200 m高程以上与XL316－1卸荷裂隙交汇，共同构成控制右岸边坡稳定的底滑面；

（2）在高程上倾角上陡下缓，即1 184 m高程以上倾角70°～80°之间，在1 184～1 180 m高程倾角45°～60°之间，1 180 m高程以下倾角35°～45°；

（3）f231断层上、下盘5～10 m范围内局部发育数条与其平行的小断层；

（4）1 160 m高程以上断层带宽比下部要小。