达拉河水电站左坝肩高边坡变形破环模式与治理方案建议

车孝安

（国电达拉河水电开发有限公司 甘肃 迭部 747000）

达拉河水电站左坝肩高边坡是因修建库区左岸溢洪道时，坝肩开挖形成的四级高边坡，边坡宽125m，长105m，高80m，斜坡平均坡度50°，南侧部分坡面近直立状，斜坡施工过程中被削坡呈四级坡面，每级坡面之间设1m～2.5m卸荷平台，其中南侧边坡一、二、三级坡采用了挂网喷锚的支护措施，北侧边坡一级坡采用浆砌块石护坡，二、三级坡采用挂网喷锚的支护措施。受“5·12”汶川大地震的影响，高边坡坡面出现大量拉张裂缝。2013年岷县嶂县交界处的“7·22”地震，加剧了高边坡的变形速度，部分裂缝宽度已达到30cm，如不及时治理，一旦高边坡整体下滑，将严重影响达拉河水库安全运营。

1 工程区工程地质条件

1.1 地质背景

工程区在大地构造部位上隶属秦岭东西向构造带的西秦岭南部印支皱褶带内，区内构造形迹以大型的紧闭褶皱和大规模的压性—压扭性断裂为基本特征，构造线总体呈NWW向及NW向展布，并构成区内基本构造格架。与工程区密切相关的断裂和褶皱为白龙江断裂带和白龙江复式背斜，白龙江断裂带从达拉河河口通过，距工程区约10km，大体沿白龙江呈NW 275°～285°方向延伸，倾向NW，倾角50°～70°，为一条近期活动的压扭性断裂带；白龙江复式背斜呈线状横贯工程区中北部，总体走向NW295°，南北宽25km左右，延伸长度百余千米。轴部地层主要为志留系千枚岩、板岩夹砂岩，北翼仅见泥盆系中统古道岭灰岩，南翼只有石炭系灰岩、砂板岩和二叠系下统灰岩。背斜轴面倾向NE，两翼地层倾角一般50°～70°。

工程区出露地层较为简单，主要为三叠系和第四系（见图1）。抗震烈度为Ⅶ度。由于区内属北亚热带气候带向北温带气候带的过渡地带，受大气环流和地形影响，气候湿润，降水充沛，另一方面河谷切割较深，地面坡度大，致使降水迅速转化为地表径流，不利于地下水补给和聚集，因此基岩裂隙一般含水量变化较大。

1.2 边坡岩体结构特征

根据工程地质测绘，工程区内出露规模较小的断层和一系列不对称小褶皱及构造透镜体，岩体较破碎，岩层近直立，局部产状变化较大。层间挤压带一般多发育在板岩带内，宽度10cm～30cm，由挤压片状岩、碎裂岩及少量断层泥组成，未胶结，挤压较紧密，断裂面平直粗糙，延伸长度大于20m。

图1 达拉河高边坡工程地质平面图

该边坡出露地层为三叠系上统（T3mss+sl）变质砂岩夹板岩，岩体结构为层状结构或层状块体结构，岩层产状变化较大，该边坡岩层产状受一褶皱控制，该褶皱为斜立背斜褶皱，北翼产状为 235°∠30°，南翼产状为 40°∠80°，该背斜致使北段边坡岩体产状平缓，产状235°∠30°，发育三组主要节理：①40°∠65°，间距10cm，节理面平直、光滑、张开 1mm～2mm；②100°∠68°，间距 20cm，节理面起伏、粗糙；③120°∠70°，间距10cm，延伸30cm～100cm，节理面平直、光滑、张开1mm～2mm，岩体结构呈碎裂结构或层状结构。南段边坡岩体产状陡立，产状40°∠86°，发育三组主要节理：①315°∠65°，②142°∠64°，③110°∠45°，间距 15cm～20cm，节理面平直、粗糙、无充填，岩体结构呈层状结构或层状块体结构。

2 边坡变形基本特征

根据边坡坡向分为南段和北段两部分（见图1），其中北段边坡长约50m，坡面倾向东，坡度50°～60°，受构造影响，岩层低角度反倾，岩体结构为层状碎裂结构；南段边坡长约75m，坡面倾向南东，坡度60°～75°，受构造影响，岩层倾角变化较大，向南侧岩层近直立。

2.1 北段边坡变形特征

根据现场调查，北段边坡主要变形特征为坡面挡土墙一级墙顶出现挤压破坏，变形长度4.6m，外错宽度3cm；北段与南段拐角处有鼓胀裂缝发育，宽2cm～3cm，延伸长度约3m。

2.2 南段边坡变形特征

根据现场调查，该段边坡变形最为严重，坡面挂网喷锚混凝土层开裂变形严重，钢筋外露，多处混凝土块掉落，坡面发育6条裂缝，裂缝宽10cm～40cm，3级坡面裂缝与坡顶平台裂缝贯通，形成南侧2级边坡与3级边坡形成变形体，带动坡面混凝土层下错外鼓（见图2）。

图2 达拉河高边坡工程地质剖面图

综上所述，北段边坡变形较小，南段边坡虽采取了一定的防治措施，但已出现严重的变形迹象，已无法满足要求，在现状条件下，该边坡坡面挂网喷锚层可能大范围剥落，进而致使边坡失稳，威胁水库安全运行，需对该边坡进行加固处理。

3 边坡变形破坏模式分析

根据野外调查和节理裂隙统计，采用赤平极射投影法，通过各段边坡上发育的结构面和边坡临空面的空间组合关系，确定边坡上可能不稳定岩体几何形态，规模大小，空间位置与分布，以及可能位移方向，并对各段边坡稳定性状态进行评价。

3.1 北段边坡破坏模式分析

依据北段边坡的结构面统计结果知，该段边坡共发育3组主要结构面，C、L1和L2，见表1。这3组结构面与边坡坡面之间的关系如图3所示。

表1 北段边坡结构面统计

图3 北段边坡结构面赤平投影图

由图3可以看出，岩体层面C与坡面倾向相反，呈小角度反倾，L2节理倾向与坡面一致，为外倾结构面，但其倾角略大于整体坡面倾角，故边坡局部较陡处可能发生小范围的顺坡滑移；另外，由于节理L2与层面C发育较密集，间距10cm～20cm，受L1节理切割后，岩体呈层状碎裂结构，极易发生坡面掉块、浅层滑移现象。

3.2 南段边坡破坏模式分析

根据现场调查，该段边坡稳定性较差，坡面及平台发育6条裂缝，坡面多处混凝土防护层外鼓剥落，钢筋外露。

依据该段边坡的结构面统计结果知，该段边坡共发育3组主要结构面，C、节理L1、L2和L3，见表2。这4组结构面与边坡坡面之间的关系如图4所示。

表2 南段边坡结构面统计

图4 南段边坡结构面赤平投影图

由图4可以看出，岩体层面C与坡面垂直相交，L2、L3节理与坡面倾向近似，为外倾结构面，倾角均小于坡面，L1节理倾向与坡面相反，为高倾角反倾结构面。由于节理L1、L2和L3发育间隔大于30cm，且节理面平直光滑，与层面C组合切割后，在中厚层变质砂岩地段容易发生倾倒或顺坡滑移破坏，薄层板岩地段容易发生掉块现象。

综上所述，北段边坡的整体稳定性较差，变形破坏模式主要为浅层滑移和掉块破坏。根据现场调查，由于该段边坡采用了浆砌块石挡土墙和挂网喷锚支护措施，挡土墙墙顶出现挤压变形破坏。该段边坡北侧未防护段坡面掉块、浅层滑移现象十分普遍；南段边坡的整体稳定性差，变形破坏模式为倾倒和顺坡滑移。根据现场调查，由于近直立岩体沿结构面向破外倾倒滑移变形，致使多处混凝土防护层与坡面剥离外鼓，钢筋外露，各平台均可见拉张裂缝，位移达10cm～40cm。另外，坡顶未防护段岩块倾倒掉落严重。

4 边坡发展趋势分析

4.1 北段边坡发展趋势分析

北段边坡坡度约55°左右，为4级平台削坡，底部1级坡面采用浆砌石挡墙，高20m，中部2、3级坡面采用挂网喷锚，上部未防护。该段边坡整体稳定性较好，未见大规模裂缝及变形迹象，仅在坡脚挡墙墙顶可见小范围鼓胀现象。

4.2 南段边坡发展趋势分析

该段边坡目前坡面及平台发育多条裂缝，拉裂下错明显，坡面多处混凝土防护层外鼓剥落，钢筋外露，且裂缝贯通性好，临空条件好，可能发生较大规模滑移破坏，需尽快采取治理措施。

5 治理方案建议

通过对达拉河高边坡的工程地质环境条件研究、边坡变形破坏模式及发展趋势分析，提出以下治理方案建议：

（1）由于目前边坡稳定性差，建议对该边坡尽快实施治理工程。

（2）在坡面裂缝发育区设计裂隙注浆，采用上行式注浆，即由下向上注浆。

（3）北侧边坡稳定性较好，保留原有浆砌块石护坡，对局部出现裂缝进行填补即可。

（4）南侧边坡一、二、三级坡在原有挂网锚喷坡面上设预应力锚索锚固工程，根据边坡裂缝发育及变形体特征，一级坡建议锚索长度大于10m，二、三级坡建议锚索长度大于15m。

（5）在边坡平台和北侧布设排水渠，平台排水渠呈“瓦片状”，斜坡北侧用于排泄平台汇集流水。陕西水利

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