利用赤平投影分析评价大坝基础边坡稳定性——以富强水库为例

刘 昊

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

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利用赤平投影分析评价大坝基础边坡稳定性
——以富强水库为例

刘 昊

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

通过对坝址区岩体结构面的大量调查统计，筛选出具有代表性的结构面产状，并结合设计开挖坡面，以赤平投影图解法为基础，定性分析了坝基肩自然边坡和开挖边坡稳定性。

坡比；设计开挖坡面；赤平投影；分析与评价；边坡稳定性

1 工程概述

拟建富强水库隶属道真县，水库总库容367万m3，正常蓄水位987.00m，坝型为混凝土重力坝，最大坝高48.0m，为一座小(1)型水库。

2 坝址基本地质条件

2.1 地形地貌

坝址位于鱼泉沟河段上，河流呈N43°E发育，总体较为顺直，河床高程943.00-950.00m。左岸坡地形总体连续性好，仅在坝址部位形成向河床凸起的舌状山体，地形综合坡角为26°左右，其中在高程970.00-1000.00m段地形稍陡，坡角约40°，在970.00m以下及1000.00m以上则总体较平缓，为缓坡台地，坡顶为浑圆状山头地形；右岸地形完整性较差，上下游分别发育有1#、2#冲沟，受冲沟切割，地形完整性较差，在坝址部位形成向河床凸起带阶梯状土坎的脊状山，综合坡面坡角10-35o，多为缓坡斜坡地形。区内岩层产状稳定，产状为N35-42°E/NW∠N37-42°，岩层总体倾左岸，且走向与河流流向近于一致，河谷为基本对称的“V”型走向河谷结构[1]。

2.2 地层岩性

坝址区出露地层主要为三迭系下统飞仙关组 (T1f)及第四系(Q)。根据岩性、岩层组合及层厚的不同将飞仙关组分为T1f4-T1f7四层，并将其中的T1f6分为两亚层(T1f6-1、T1f6-1)：地层岩性由老至新分述如下：

2.2.1 飞仙关组(T1f)

1)第四层(T1f4)：灰色、浅灰色中厚层灰岩夹泥灰岩，顶、底部均夹少量紫红色泥岩，总厚度约40m；

2)第五层(T1f5)：褐红、紫红色粉砂质、钙质泥岩，厚约67m，中部分别夹厚约1.9m和3m的两层灰色薄至中厚层灰岩。主要呈带状分布在坝址右岸坡，为右坝肩主要持力层；

3)第六层第一亚层(T1f6-1)：灰色薄层灰岩、泥灰岩夹中厚层灰岩，总厚约58m，主要分布于河床及左岸近河床岸坡，为坝基、左坝肩主要持力层；第二亚层(T1f6-2)：灰色、浅灰色中厚层灰岩，厚度约122m，主要分布于左岸坡970.00m高程以上，为左坝肩主要持力层；

4)第七层(T1f7)：杂色、灰绿色泥页岩间夹少量薄层灰岩，厚18-21m。

2.2.2 第四系(Q)

河床内为冲洪积(Qapl)砂卵砾石、块石等覆盖，厚2.5-4.5m；左岸近河床岸坡、缓坡台地及右岸多为第四系残坡积(Qedl)黏土夹碎石覆盖，厚0.5-2.0m。

2.3 地质构造

坝址位于道真向斜南东冀，岩层单斜，且产状变化不大，但受其褶皱影响，区内裂隙较为发育，根据野外地表统计，主要发育3组裂隙：Ⅰ组：产状为N40-45°E/SE∠41-45°；Ⅱ组产状为N20-27°E/ SE∠40-50°；Ⅲ组产状为N10-18°W/ NE∠53-60°。

3 坝基肩边坡稳定性

3.1 大坝左坝肩边坡稳定性分析与评价

左坝肩自然地形坡度26°-40°，除近河床缓坡台地分布0.5-2.0m厚的覆盖层外，其余岸坡基岩多出露。基岩为T1f6-1、T1f6-2薄至中厚灰岩、泥灰岩。岩层与边坡走向夹角约3°，岩层倾左岸，为岩质逆向坡结构，岩层视倾坡内，自然边坡稳定。重力坝轴线坝基(肩)开挖边坡工程地质剖面示意图见图1。

图1 重力坝轴线坝基(肩)开挖边坡工程地质剖面示意图

坝顶以上开挖边坡:自然地形坡度约30°，地面高程900.50-1001.66m，设计开挖坡比为1∶0.3，坡角73.3°，坝肩开挖将形成高11.2m的边坡。

坝顶以下开挖边坡：开挖底部高程为942.5m，开挖顶部高程为990.50m，边坡高48.0m，边坡按970m、950m二级马道开挖，970m高程以上设计开挖坡比为1∶0.9，坡角 48°；970-950m设计开挖坡比为1∶1.1，坡角 42°，950m高程以下设计开挖坡比为1∶2.4，坡角 23°(见图1)。上、下游侧设计开挖坡比为1∶0.75，坡角 53°。

将①(第Ⅰ组)、②(第Ⅱ组)、③(第Ⅲ组)三组代表裂隙、岩层层面及设计开挖坡面放在赤平投影中(见图2)，通过赤平投影分析如下：

坝顶以上为岩质逆向坡结构，整体稳定性较好，但三组裂隙交棱线倾向坡外，存在小范围的不稳定楔形体，开挖时应采取及时的支护处理措施；坝顶以下为岩质逆向坡结构，三组裂隙交棱线倾向坡内，总体边坡稳定性较好；上、下游侧为岩质横向坡结构，裂隙与层面交线均倾坡内，整体边坡稳定性较好。

图2 左坝肩坝顶以上、以下及上下游侧边坡赤平投影图

3.2 大坝右坝肩边坡稳定性分析与评价

右坝肩自然地形坡度10°-35°，阶梯状土坎地带分布0.5-2.0m厚的覆盖层，基岩零星出露。基岩为T1f6-1薄至中厚灰岩、泥灰岩和T1f5粉砂质、钙质泥岩间夹灰岩。岩层与边坡走向夹角约4°，岩层整体倾左岸，为岩质顺向坡结构，自然边坡坡角小于岩层倾角，自然边坡稳定。

坝顶以上开挖边坡:自然地形坡度约23°，地面高程900.50-997.10m，设计开挖坡比为1∶1.2，坡角40°，坝肩开挖将形成高6.5m的边坡[2]。

坝顶以下开挖边坡：开挖底部高程为942.5m，开挖顶部高程为990.50m， 边坡高48.0m，边坡按975m、965m、950m三级马道开挖，975m高程以上设计开挖坡比为1∶1.2，坡角 40°；975-965m设计开挖坡比为1∶1.7，坡角 30.5°，965-950m设计开挖坡比为1∶1.7，坡角 30.5°，950m高程以下设计开挖坡比为1∶1.2，坡角 40°(见图1)。上、下游侧设计开挖坡比为1∶0.75，坡角 53°。

将①(第Ⅰ组)、②(第Ⅱ组)、③(第Ⅲ组)三组代表裂隙、岩层层面及设计开挖坡面放在赤平投影中(见图3)，通过赤平投影分析如下：

图3 右坝肩坝顶以上、以下及上下游侧边坡赤平投影图

右岸为顺向坡结构，边坡顺层开挖，坝顶以上、以下三组裂隙、岩层层面等交棱线均倾坡内，边坡稳定性较好，施工过程中应进行合理放坡开挖，并对边坡进行相应的临时及永久支护处理，同时还应对泥岩进行及时封闭保护处理；上、下游侧为岩质横向坡结构，裂隙与层面交线均倾坡内，整体边坡稳定性较好。

3.3 大坝基坑边坡稳定性分析与评价

河床覆盖层厚2.5-4.5m，坝基开挖至942.5-941.5m高程，上部为约4.5m高的覆盖层边坡，下部为T1f6-1薄至中厚灰岩、泥灰岩等基岩边坡。设计开挖坡比为1∶1.2-1∶2，上部覆盖层结构松散，边坡稳定性较差，应进行合理放坡及护坡处理。下部为岩质边坡，其上下游侧岩质边坡为横向坡，与坝肩上下游侧边坡情况相似，其稳定性分析与坝肩相同，边坡稳定性较好；左岸为为岩质逆向坡，右岸为顺向坡，在顺向坡段应进行合理放坡开挖，整体边坡稳定性较好。

4 结 语

在坝区岩体结构面的大量调查统计基础上，筛选出具有代表性的结构面产状，结合设计开挖坡面，以赤平投影图解法为基础，可以定性分析大坝坝基肩自然边坡和开挖边坡稳定性，同时还可以验证坝基肩设计边坡坡比是否趋于合理。

[1]张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，2009：27-31.

[2]李智毅，杨裕云.工程地质概论.北京：中国地质大学出版社，1994：45-56.

UsingStereographicProjectiontoAnalyzeandEvaluateStabilityofDamFoundationSlope——Taking the Fuqiang Reservoir as an Example

LIU Hao

(Zunyi Water Conservancy & Hydropower Investigation, Design and Research Institute, Zunyi 563002, China)

This paper screened the joints occurrence of rock mass with representativeness through a number of investigations and statistical analysis, combined with the design excavation slope surface, to conduct the qualitative analysis for the natural slope on dam abutment and stability of excavation slope based on the stereographic projection graphic method.

slope gradient; design excavation slope; stereographic projection; analysis and evaluation; slope stability

1007-7596(2017)10-0055-04

P641

B

2017-09-14

刘昊(1987-)，男，贵州遵义人，助理工程师，从事工作方向为水利水电工程地质。