某水利工程岩质边坡的稳定性分析及防治措施:赤平投影法

2015-12-15吴爱军

地下水 2015年2期

关键词：陡崖节理坡面

吴爱军

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州 743000)

在水利枢纽建设工程中潜在不稳定边坡是主要地质灾害之一，在前期勘测阶段对边坡稳定性分析评价，并提出防治措施建议，以便于设计方合理优化设计方案，施工组织更经济安全。笔者以工程实例对不稳定岩质边坡浅析并做简单防治措施建议，不足之处望指正探讨。

1 工程概况

工程区位于侵蚀构造中高山区，地貌类型由高山区、峡谷区和河谷平原区构成。本工程区由库区、坝址区、引水发电系统、放空洞兼生态基流放水洞、厂区及进场道路六大部分组成。经本次野外调查，潜在不稳定边坡共5段，均为岩质边坡。

2 工程区潜在不稳定边坡(Q)

该工程区初步调查潜在不稳定边坡5段(Q1－Q5)，均为自然形成。拟建工程坝址区下游发育 Q1、Q2两段潜在不稳定边坡，拟建工程库区段发育 Q3、Q4、Q5三段潜在不稳定边坡，Q1－Q5潜在不稳定边坡由石炭系板岩及大理岩构成。

2.1 拟建工程坝址区下游发育潜在不稳定边坡

拟建工程坝址区下游发育潜在不稳定边坡两段(Q1、Q2)，为岩质边坡，分布于峡谷区左岸谷坡处，微地貌呈陡崖，边坡坡面形态为凹形，是自然形成的潜在不稳定边坡，坡高45 ～50 m，坡长分别为 430 m、420 m，坡向为 285°、240°，坡度约70°～75°，坡体裸露，无植被生长，组成该边坡的岩性为大理岩，强风化带厚度4～8 m，产状110°∠70°。表面风化强烈，风化裂隙发育，岩体表层节理裂隙发育，主要发育的节理有三组，节理 1，135°∠75°，延伸长度一般 5～15 m，裂隙间距约 0.4 m，节理 2，240°∠70°，延伸长度一般 4 ～12 m，裂隙间距约 0.6 m，节理 3，310°∠60°，延伸长度一般 5 ～20 m，裂隙间距约0.2 m，坡顶有小型松动危岩体分布，坡脚为陡崖，为斜交坡，岩体在以上节理切割影响下，破坏了原用结构和强度，致使坡面危岩、危石较发育，时常有小规模崩塌、滑塌现象发生(见图1、照片1)，据赤平投影图(见图1)，有2个结构面的交点位于坡面投影线的一侧，而且是坡面投影线的外侧。综上所述，该段潜在不稳定边坡现状稳定性差。

2.2 拟建工程库区段发育潜在不稳定边坡

拟建工程库区段发育潜在不稳定边坡三段(Q3、Q4、Q5)。

1)Q3潜在不稳定边坡。分布于河谷右岸中高山前缘，微地貌呈陡崖，边坡坡面形态为凹形，是自然形成的潜在不稳定边坡，坡高50 m，坡长为 290 m，坡向为 170°，坡度 75°，山体裸露，无植被生长，组成该边坡的岩性为板岩、大理岩，强风化带厚度7～8 m，产状350°∠60°。表面风化强烈，风化裂隙发育，岩体表层节理裂隙发育，主要发育的节理有二组，节理1，310°∠75°，延伸长度一般 4～10 m，裂隙间距约0.2 m;节理 2 ，80°∠70°，延伸一般 10 m 左右，裂隙间距约0.1～0.2 m，坡顶有小型松动危岩体分布，坡脚为陡崖，为反向边坡，岩体在以上节理切割影响下，破坏了原用结构和强度，致使坡面危岩、危石较发育，时常有小规模崩塌、滑塌现象发生(见照片2)。

图1 Q1潜在不稳定边坡赤平面图及剖面图

2)Q4潜在不稳定边坡。均分布于河谷右岸中高山前缘，微地貌呈陡崖，边坡坡面形态为凸形，是自然形成的潜在不稳定边坡，坡高80 m，坡长为380 m，坡向为40°，坡度45°，坡体裸露，无植被生长，组成该边坡的岩性为板岩、大理岩，强风化带厚度6～9 m，产状200°∠60°。表面风化强烈，风化裂隙发育，节理有三组，(1)120°∠75°，延伸长度 4 ～7 m，裂隙宽度 0.2 ～0.4 cm;(2)245°∠60°，延伸长度 4 ～11 m，裂隙宽度 0.1 ～0.15 cm;(3)178°∠70°延伸长度 3 ～10 m，裂隙宽度 0.1 ～0.2 cm。坡顶有小型松动危岩体分布，坡脚为陡崖，为斜向边坡，岩体在以上节理切割影响下，破坏了原用结构和强度，致使坡面危岩、危石较发育，时常有小规模崩塌、坠石等现象发生(见图2、照片3)。据赤平投影图(见图2)，有1个结构面的交点位于坡面投影线的一侧，而且是坡面投影线的外侧。综上所述，该段潜在不稳定边坡现状稳定性差。

图2 Q4潜在不稳定边坡

3)Q5潜在不稳定边坡。均分布于河谷右岸中高山前缘，微地貌呈陡崖，边坡坡面形态为凸形，是自然形成的潜在不稳定边坡，坡高 100 m，坡长为 510 m，坡向为 195°，坡度55°，坡体裸露，无植被生长，组成该边坡的岩性为大理岩，强风化带厚度7～10 m，产状60°∠70°。表面风化强烈，风化裂隙发育，坡顶有小型松动危岩体分布，坡脚为陡崖，为斜向边坡，岩体在以上节理切割影响下，破坏了原用结构和强度，致使坡面危岩、危石较发育，时常有小规模崩塌、滑塌现象发生，(见照片4)。

照片1 Q1潜在不稳定边坡

3 边坡失稳防治措施

工程挖方地段，由于受地形、构造节理及岩层强风化等不利因素影响，施工中或工程建成后可能产生边坡失稳，引发崩塌地质灾害，其规模和危害程度与开挖边坡的岩性与高度有关。

包括坝基基建面的强风化岩层清理，左、右坝肩表层强风化岩带的开挖、导流洞(放水洞)进出口洞脸开挖及溢洪堰开挖。

1)坝基基建面开挖形成边坡失稳的防治措施。按合理边坡比进行开挖，及时清除坡面发育的危石，设专人对边坡稳定性进行监测工作。并根据需要进行必要支护工程措施。

2)左右坝肩开挖形成边坡失稳的防治措施。左右坝肩对强风化层清理工程，应采用自上而下手风钻打孔，爆破清除施工方式，并且标高每下降10 m，预留宽2 m左右台阶，按合理边坡比进行开挖，坡面进行喷浆，或采用下挡上护措施，必要时可采用预应力锚索加固手段。

3)溢洪洞、导流洞进口引渠段、出口引渠段、进出口洞脸开挖及放空洞洞脸及明渠开挖形成边坡失稳的防治措施。在工程施工中，按合理边坡比进行开挖，对开挖后形成的岩质边坡坡面发育的危岩、危石，采取清除处理，并根据需要进行喷浆或支护工程措施。开挖后形成的土质边坡经坡面整平后，喷10 cm厚砼支护。开挖过程中设专人对边坡稳定性进行监测工作，并在坡顶部位做好防、排水工程，避免地表水渗入岩土体内。