某电站引水隧洞进水口边坡稳定分析及加固处理

周颖博

摘要：某水电站引水隧洞进水口边坡高陡，位于强卸荷带上，断层、卸荷裂隙及顺坡向结构面发育，边坡的稳定与否对工程影响较大。针对进水口边坡结构面发育及其组合特征，对边坡进行稳定性分析及加固处理。

关键词：结构面；卸荷；稳定

1、前言

某水电站挡水坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高78m，坝顶高程2046m，设计正常蓄水位高程2043m，库容3730万m3，引水隧洞长16.029km，电站装机容量2×55MW，系不全年调节水库。

某电站引水隧洞进水口布置于西溪河右岸，进洞方向为S29°W，建筑物轴线距坝轴线20m，进水口底板基础高程2019.8m。闸门井由最初洞内优化到引水洞进口，闸门井包括拦污栅、备用栅、闸门井、事故检修闸等设施，为一塔形水工建筑物。进水口边坡断层、卸荷裂隙与缓倾角流面及节理发育，受其组合影響，岩体完整性和稳定性较差，边坡失稳直接危及到进水口建筑物安全。

2、工程地质概况

引水洞进水口开挖边坡走向N30°W，山顶高程较高，开口线坡顶高程2095m，坡底高程1980m，边坡高115m，高程2002m以上为基岩边坡，下部为碎石土覆盖层。进水口基础高程2019.8m以上每15m高设一级马道，马道宽2.2～2.5m，开挖坡度1：0.3，岩体相对较完整，成型较好；基础高程2019.8m以下开挖坡度为1：0.5，结构面发育岩体破碎，马道成型差、坡面起伏差大。出露基岩为二叠系上统峨眉山P2e2-4至P2e2-7段微隐晶质玄武岩和杏仁状玄武岩等，属坚硬岩，弱风化状态。流面产状N20～30°W，NE∠25～30°，平直延伸性好，局部见擦痕，最厚达1cm左右，组成物多为岩屑、方解石脉、绿色矿物，夹少量泥质，倾向坡外略偏下游，属于顺向边坡。

进水口边坡断层、卸荷裂隙和缓倾角流面及流面节理发育（见图1），根据勘察和开挖揭露，NWW向断层破碎带一般规模较小，宽度一般3～50cm，以压性为主，断层面弯曲粗糙，充填物主要为碎块岩、片状岩、岩屑及次生泥。卸荷裂隙主要沿顺坡向断层、节理发生发展，主要为NWW向，少量为NEE向，强卸荷带内裂隙发育且普遍张开，延伸较长，张开度一般为3～40cm，L6张开最宽达3.0m，充填岩块、岩屑及次生黄泥；弱卸荷带水平发育深度为21.0～45.5m。卸荷裂隙较发育，裂隙张开度一般为3～15cm，多充填碎块岩、岩屑、次生黄泥。

节理主要有下列3组，以缓倾角、陡倾角为主，局部密集发育，一般间距0.1～1.5m，以第（1）组最发育：1）N10°～40°E，NW（少量SE）∠60°～85°；2）N10°～40°W，NE或SW∠18°～20°、60°～80°；3）N70°～85°W，SW（少量NE）∠68°～⊥，面多起伏粗糙，张开宽度0～30mm，充填片状岩、岩屑，局部夹灰黄、灰绿色次生泥、碎块岩，铁锰质浸染，多断续平行发育，间距间距0.1～1.5m。

进水口边坡陡峻，构造及卸荷裂隙发育，地下水径流条件好、埋藏深，基岩岩体呈弱透水～极强透水性，地下水对混凝土不具腐蚀性。

图1某电站水电站进水口边坡地质图

3、边坡稳定性分析

进水口部位边坡高且陡峻，边坡强、弱卸荷带均较深，进水塔基础位于强卸荷带上，结构面发育，岩体破碎，流面缓倾坡面，为顺坡向缓倾边坡。边坡NWW、NEE向陡倾角断层、卸荷裂隙与缓倾角流面及流面节理形成不稳定块体，稳定条件较差，对进水口边坡稳定不利，易沿顺坡向缓倾角结构面产生滑动。

边坡开挖后缓倾角流面及流面节理J7、J21、J25、J47、J307、J305等在边坡上出露，流面及节理面起伏光滑、擦痕发育，这些流面及流面节理在与NWW和NEE断层f11、f12、卸荷裂隙L6、L7、L14、节理J24、J52、J62等的切割下，与垂直边坡断层、节理组成不稳定块体，通过对进水口上、下边坡赤平极射投影分析，均存在不稳定块体（见图2），需要加固处理。

图2某电站水电站进水口边坡地质剖面图

4、边坡加固处理

电站引水隧洞进水口边坡高陡，高程2019.8m以上岩体相对较完整，以下结构面发育岩体破碎，影响进水口边坡稳定的主要因素为结构面的不利组合，控制不利组合的主要结构面为缓倾角流面、流面节理及顺坡向卸荷裂隙和断层，易沿软弱缓倾角结构面产生滑动。针对进水口边坡和闸门井基础稳定分析的具体情况，为确保边坡稳定，对进水口边坡采取加固措施，以期保证进水口边坡不至于由于不利组合可能产生变形或失稳。施工中对进水口边坡表部不稳定破碎岩体进行清撬，对整个边坡进行预应力锚索加固、系统锚杆及局部挂网喷混凝土支护措施。预应力锚索K=1000KN，L=25m，间排距4×4m；系统砂浆锚杆，间排距4×4m，φ25～28mm，L=4.5～6.0m间隔布置，喷10cm厚C25混凝土支护，局部破碎挂φ6.5@15x15cm钢筋网，喷混凝土15cm；边坡上设系统排水孔，50，L=5.0m，间排距4×4m；坡顶设置RXI-075型被动防护网和截水沟。

闸门井从洞内优化到进水口，施工开挖已经结束，原开挖进水口平台面积较小，基础玄武岩岩质坚硬，但基础位于强卸荷带上，岩体完整性较差，施工中对基础表部软弱结构面进行挖槽，破碎岩体挖出，回填混凝土至建基面高程，对基础深部岩体进行固结灌浆，孔深入岩8m，间排距3×3m，水灰比0.6：1，灌浆压力0.5Mpa，检查标准q≤3Lu，使岩体完整性得到改善。

参考文献：

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