西部某电站左岸坝肩边坡稳定性分析

2017-06-19罗晓红肖华波

水电站设计 2017年2期

关键词：卸荷风化裂隙

罗晓红,米猛,肖华波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

西部某电站左岸坝肩边坡稳定性分析

罗晓红,米猛,肖华波

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

通过对西部某电站左岸坝肩边坡工程地质条件分析，确定了边坡破坏的边界条件及影响局部稳定的裂隙组合模式，为边坡工程处理措施提供了理论依据。

边坡；风化卸荷；裂隙；断层；稳定性

0 前言

西部某电站位于西藏自治区境内，电站装机容量为510 MW，正常蓄水位3 310.00 m，坝顶高程3 314.00 m，相应的最大坝高116 m，总库容为0.866亿m3，调节库容为0.131亿m3，具日调节性能。

左坝肩自然边坡高大于500 m，其中于高程约3 375 m布置缆机平台基础(见图1)，缆机平台基础及边坡已于2008年基本完成开挖及支护，监测成果表明缆机平台边坡整体稳定。左岸坝肩边坡设计开口线高程约3 361 m，临时坡高最大约137 m，永久边坡高度61 m，坡比1∶0.3。

本文主要对高程3 375～3 250 m左岸坝肩边坡稳定性进行分析。

图1 左岸坝肩边坡地形

1 边坡地质条件

1.1 地形地貌

左坝肩自然边坡高大于500 m，顺河长约140 m，边坡整体走向S35°～40°E，倾SW，其中高程3 250～3 400 m坡度约35°～45°，3 400～3 600 m坡度约50°～60°，3 600 m以上坡度约30°～40°，边坡大多基岩裸露，未见大的拉裂、滑坡等不稳定岩体，自然边坡整体稳定。其中高程3 260～3 290 m、3 390～3 430 m局部覆盖薄层崩积块碎石层，结构松散，架空明显，稳定条件较差。

1.2 地层岩性

左坝肩边坡除高程3 260～3 290 m局部覆盖厚度2～4 m的崩坡积块碎石层外，基岩基本裸露，基岩岩性为燕山～喜山晚期二长花岗岩，岩质坚硬。

1.3 地质构造

雅鲁藏布江断裂从坝址下游5 km附近斜穿雅鲁藏布江，向上游沿雅鲁藏布江右岸展布，为电站近场区断裂构造。受雅鲁藏布江断裂不同期次的构造应力的影响，左岸坝肩边坡构造较发育，主要发育裂隙4组，小断层f15。

小断层f15：N0°～10°E/SE∠75°～85°从左岸坝肩后缘上游边坡坡顶向下游延伸，与边坡走向大角度相交，断层带宽20～30 cm，由碎屑岩、碎裂屑岩组成，胶结紧密，带内物质普遍中到强锈，影响带宽一般为100～300 cm，断层及影响带内岩体为Ⅴ级。

主要发育4组裂隙：

(1)N40°～60°W/SW∠35°～45°：与坡向近平行，中缓倾坡外，间距0.5～2 m，延伸长度大于5 m，平直粗糙，较发育，局部张开。前期平硐勘探揭示弱风化、弱卸荷及微新岩体中该组裂隙均较发育。该组裂隙可能为边坡破坏的控制性底滑面。

(2)N5°～15°E/SE∠75°～80°：与坡向大角度相交，陡倾下游坡内，间距1～3 m，延伸长度大于30 m，平直粗糙，较发育；该组裂隙与小断层f15产状相近，且在断层下盘密集发育形成裂密带。

该组裂隙主要发育于左岸坝肩边坡中上部。

(3)N55°～75°W/SW∠60°～80°：与小角度相交，陡倾上游倾坡外，间断发育，延伸长度大于5～8 m，平直粗糙，多闭合。

(4)N30°～40°W/NE∠30°～45°：与坡向近平行，倾坡内，间距1～3 m，局部密集发育，延伸长度大于5 m，平直粗糙，主要发育于坝肩边坡上部。

1.4 岩体风化卸荷特征

(1)岩体风化:岩体风化与岩性、构造、地下水活动及地形条件等密切相关。左岸坝肩边坡无连续分布的强风化岩体，主要为弱风化及微～新岩体。岩体风化主要表现为矿物蚀变、裂面锈染等，左岸弱风化以裂隙风化为主，花岗岩长石矿物出现褪色，裂面以轻微～中等锈染为主，局部强烈锈染，锤击声较清脆，岩体呈次块～镶嵌结构，波速4 000～4 500 m/s、弱风化水平深度一般20～40 m。

(2)岩体卸荷：由于河谷深切，谷坡陡峻，裂隙较发育，岩体卸荷较明显。根据地表地质调查及平硐揭示情况及卸荷带内卸荷张裂缝的发育分布、张开宽度、延伸长度、次生泥充填情况以及岩体声波测试成果等方面，将左岸坝肩边坡岩体根据其卸荷程度强弱大致分为强卸荷带、弱卸荷带。

强卸荷带：带内各方向裂隙发育，密度大，普遍张开，一般都充填次生夹泥或碎石。因卸荷作用原有顺坡中、陡倾坡外的结构面一般张开宽约1～3 cm，大者可达20～30 cm，具有上宽下窄的特点，洞形多不规则，有时可见架空现象，并且追踪卸荷也很明显，隐微裂隙显现，甚至沿岩块内部拉开。卸荷带岩体强度显著降低，岩体多呈散体～块裂状结构，具中等透水，平时一般干燥，雨季滴水，岩体声波纵波速Vp<3 500 m/s。左岸坝肩边坡强卸荷水平深度一般10～20 m，弱卸荷水平深度23～43 m。

1.5 水文地质

地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水。

孔隙水主要赋存于第四系冲积、崩坡积等松散堆积层，由大气降水、地表水及河水补给，向下游或河床排泄，工程区未见泉点出露。

基岩裂隙水特征：边坡岩体内地下水为基岩裂隙水，主要受大气降水补给。前期平硐揭示地下水埋藏较深，边坡开挖后普遍干燥，局部湿润。

2 边坡稳定性分析

2.1 边坡分区及潜在滑移面确定

根据边坡地形地貌、风化卸荷特征及结构面组合情况，该边坡稳定性基本可以作为整体考虑。

左坝肩边坡：高程3 250～3 375 m，垂直坡高125 m，坡度约35°～45°，针对该段边坡分别进行整体稳定、局部稳定分析。

(1)整体稳定分析：根据该段边坡构造发育特征，小断层f15从左岸坝肩后缘上游边坡坡顶向下游延伸，与边坡走向大角度斜交，可以作为整体破坏的后缘边界；坝肩设计开挖坡面可以作为整体破坏的剪出口；第①组裂隙发育，且延伸长大，可以作为整体破坏的滑动底界，其连通率在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级岩体中分别为：30%、40%、50%。

(2)局部稳定分析：该段边坡局部稳定主要受裂隙组合切割影响。

第①、②、③组裂隙相互组合切割，可能形成以第③组裂隙为后缘切割面、第②组裂隙为侧向切割面、第①组裂隙为底滑面的楔形体破坏模式，因第③组裂隙发育程度不高，该种破坏模式发生的可能性较小。

第①、②、④组裂隙相互组合切割，可能形成以第④组裂隙为后缘切割面、第②组裂隙为侧向切割面、第①组裂隙为底滑面的楔形体破坏模式。

第①、②组裂隙组合可能形成以第②组裂隙为后缘切割面、第①组裂隙为底滑面的块体,加之坝肩边坡开挖于其破坏方向前缘形成临空面，可能形成块体组合破坏模式。

第②组裂隙为小断层f15同向裂隙，陡倾山内裂隙，局部形成裂隙密集带，裂面张开、中锈，且设计开挖边坡陡峻，局部该组裂隙密集发育部位与开挖临空面组合可能产生倾倒变形破坏。

2.2 边坡稳定性验算

基于左岸坝肩边坡的工程地质特征，按图2所示剖面进行天然状态和Ⅶ度地震时的稳定性验算。

根据f15断层及影响带物质结构及边坡岩体风化卸荷特征，采用北京水科院陈祖煜教授所编制的《边坡稳定分析程序》对高边坡作了验算。稳定性验算所采用的参数根据试验数据和工程类比选取，计算参数见表1。