对水电站左岸倾倒岩体成因探讨

张明

摘 要：陡倾产状岩体倾倒变形等地质灾害会对水利工程建设造成一定的影响，必须在工程建设之前，从工程方案上加以规避。为此，本文结合具体工程实践，对工程概况与其地质条件进行介绍，对倾倒变形体形态与结构特征进行总结，对成因与倾倒变形程度划分进行研究，对稳定性分析与其对工程产生的影响进行探讨。

关键词：水电站 左岸倾倒 倾倒变形体 成因 地质

1.工程概况与其地质条件1 . 1工程概况

某水电站水库控制流域面积约为12万km2，平均流量在1850m3/s，水库正常蓄水位是670m，对应库容大约为5亿m3，死水位是650m，调节库容是0.85亿m3。结合工程落差50m，装机容量1300MW，确保出力320MW，年发电量大约到60亿kW·h。

1 . 2地质条件

首先，工程区域可以大概归类于中山峡谷地貌，河谷较为狭窄，干流可以以240°的角度流入到坝址区域内，流至南东90°方向流出，以此形成一个角度为150°的拐弯，在水库的左岸逐渐形成河湾地块，枯水期水位大约为606.5m，对应江面宽度大约是90m，水深平均为12.5m。在水库坝址区域内，工程地形按照河流转折位置进行划分，形成两种典型特征的地貌单元。其中，在河流转这段往上是峡谷段，属于侵蚀地形地貌，岸坡度较为陡峭，河谷在两岸整体角度看是一个大对称的V型，山体之间具有良好的连续性。除此之外，在宽谷段侵蚀剥蚀堆积地形地貌，相比而言河谷比较宽阔，河谷也不对称，在河谷左岸河湾段坡地相对完整，整体上看是一个上陡下缓的地形。

其次，从地质上分析，工程区域内露出地层是下古生界寒武系上统第一段、第二段，第一段可以分为三个层次，第三层分布在倾倒变形体一侧的后缘陡崖，岩性是白色大理岩化灰岩，层面之间的结合相对紧密，质地非常坚硬；第二层位于倾倒变形体后侧，岩性上部区域表现为中厚层状砂岩，中部区域是变余粉晶灰岩，下部区域是板岩，其中还夹杂着灰岩透镜体；第一层分布于倾倒变形体后部区域，均以变余粉晶灰岩为主，灰岩表现为厚层状结构，在左岸区域下部存在一篇厚度为6m的挤压破碎带。整体而言，第一段分布于倾倒变形体下部区域，均以岩性板岩为主，其中还夹杂砂岩、变余粉晶灰岩等。

最后，在工程区域南北断裂带的东支断裂带南段，具体反映在区域上是南向北断裂穿越。由于受到一定程度的影响，构造无法确定到具体形态，在构造力场的影响下，区域内岩层被挤压变形，劈理极发育，在坝址区域内，大多地层产状被劈理进行置换，整体上分析岩层走向和断层走向保持一致，倾角保持直立，一些个别地段底层出现倒转的情况。此外，倾倒变形体上部区域存在陡崖及底部区域呈现为狭长分布岩层，倾向是260°，倾角是80°，工程区域岩层整体产状保持一致。

2.倾倒变形体形态与结构特征

2 . 1形态特点

倾倒变形体分布区在平面视角上表现为纺锤形，长度近1500m，纵向长度近600m，左岸河湾段整体上可以看作是圈椅形状的地形，假如从鸡冠山南部陡崖直至江边区域，高程大约是950m和江边区域接近600m的斜坡，坡的走向为西南，坡度为40°。坡体中间存在缓坡区域，共有两处，一处是850m，地形坡度是17°；另外一个高程大约是680m，地形坡度是16°。倾倒变形体地表覆盖范围比较广泛，大多是碎石土，倾倒变形体内的变形情况没有那么明显，表现为平缓的外侧发育产状岩体，其中一处属于诸葛大地-老洞子一线，经过深入调查得知，三处规模较大的产状特殊岩体，岩性大多是灰-灰白色大理岩化灰岩，厚度较大，岩层产状整体上表现为倾向山体内侧，倾角是40°；另一处是靠近河边箐头地-大窝子发育两处产状特殊岩体，分布在上游则属于中厚状灰岩，下游则多为薄状板岩，倾向山体内侧，倾角不大于30°。其中，产状特殊岩体出露面积和倾倒变形体面积比例大约为1∶5，后缘高程超过950m的陡崖和下斜坡表现为显著的错位感，按照地表调查分析得知，有崩滑形成的堆积体存在。

2 . 2结构特点分析

地质勘察工作的继续深入，按照倾倒变形体上勘探钻孔得出的结果，地层受到构造的影响非常大，大多存在石英脉充填的情况，岩芯整体上而言较低，钻孔压水试验大部分不起压，地下水位的埋深较大，表示岩芯上地层倾角的变化比较明显，期间也可以利用某种规则解释。

（1）铅直结构特点

针对分布在考前的钻孔，比如，ZK327、328、332等孔能够表示地层倾角统计数据，孔深度范围处于18～24m之内的地层倾角，大约是15°～40°之间产生一定的变化，和靠近江边区域出露变位岩体倾角保持统一，孔深为50m的地层倾角，大约是60°，以下岩芯揭示地层倾角和常规地层倾角保持一致。

针对分布于中后部区域的各钻孔，包括ZK67、100、105、329、330等揭示地层倾角统计，其孔深大约在80m以上，地层倾角范围分布是35°～45°，孔深度在100m左右，地层倾角大约是60°。整体而言，地表变位岩体产状具有一定的相似，以下岩芯揭示地层倾角大约是70°，和常规地层倾角保持一致。

针对两者之间钻孔分析统计而言，以上两种情况均有可能出现，铅直分带较为显著，表层地层倾角较为缓和，深部区域逐渐表现为正常产状，平面上分析是陡崖底部直至江边，分带区域不同则地层倾角缓和度也有所区别。厚度上分析，铅直方向中上部的厚度比较大，具体表现为过渡相，靠近江边区域的厚度较小。

（2）水平结构特点

对平洞揭示水平方向倾倒变位情况进行勘探分析，得出以下结论：首先，PD16平洞处于上游靠近河边的位置，高程是630m，洞深在21m段岩体表现为碎裂镶嵌状结构，产状倾向E，倾角大多小于20°；洞深度分布在21～55m范围内，岩体为破碎状，块状结构，产状倾向E，倾角变化情况是40°；在洞深度处于66m左右时，岩体表现为次块状，倾向整体上变化不大，倾角大约是65°。

3.成因分析与倾倒变形程度划分

3. 1影响因素

对斜坡变形破坏的影响因素非常多，大体上可以归类为内因和外因，其中内因包括地形因素、地层岩性因素、构造特征以及地应力等；外在因素则包括风化卸荷、地下水、重力、人类活动等因素。实际上，斜坡变形是二者结合在一起形成的结果，按照自然历史分析等方法，对河流演变、工程区域地质、岩性结构进行认真考察分析。比如，河流演变体方面，工程区域内上游河段是宽谷期，假如存在滑坡、崩塌等情况，就会对地质构造产生影响，下游河段是峡谷地段，存在显著的河流下切现象，这种河流在演变时产生的下切运动不可避免地对两岸岩体应力条件及其稳定性产生一定的影响。

3.2形成机理

因为在工程地形上表现为三面临空，岩层走向和岸坡走向之间的夹角不大于30°，岩层比较陡峭，岩坡岩体中部是软硬夹杂的岩体，裂隙不发育，不存在剪出的可能性，岩层在重力和卸荷的基础上，出现临空侧弯曲拉裂倾倒的地质情况。此外，除了卸荷回弹以及重力倾倒变形的情况，要对区域内地质构造新构造活动强烈进行综合考虑，地震活动比较频繁，降雨量相对丰富的区域特征，地震以及暴雨等原因也会导致倾倒变形体的形成。

3.3倾倒变形程度

按照倾倒变形体内部变位岩体产状，特别是倾角变化情况，充分考虑岩体结构特点、工程现场条件等，对岩体倾倒变形程度进行划分，包括强烈、较强烈以及弱倾倒变形三种。倾倒变形程度类别具体参考表一。

4.稳定性分析与其对工程产生的影响

倾倒变形体表层厚度是20m的碎石土，结构比较紧凑，中间不存在软弱层面，底面是一个综合面，实际上可以理解为台阶状粗糙不连续面，倾倒变形体内岩体相对干燥。倾倒变形岩体表现为块裂状，与其完整性和深度有关；优势裂隙发育方向和边坡表现为大角度相交，倾倒变形体地质特点对于自身稳定性有很大的帮助。按照野外地质勘察情况得知，倾倒变形体表现不存在显著的变形裂缝、下错滑移等情况，表明倾倒变形体的稳定性比较不错。稳定性对于工程的影响，主要是厂房边坡开挖之后，在坡体上出现一些顺坡向中缓倾角结构面，对于坡段稳定性控制造成一定困难，此外还存在地震、边坡稳定、降雨等影响。

5.总结

总而言之，倾倒变形体的成因比较复杂，以地形地貌特征对倾倒变形体进行研究，加强对倾倒变形体的认识。所以，对倾倒变形体的成因、稳定性、工程特征进行研究分析，对于工程整体方案、岩土体工程的利用、工程安全性有重要作用。

参考文献：

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