西南某水电站闸址区高边坡特征及其工程效应

西南某水电站闸址区高边坡特征及其工程效应研究西南某水电站闸址区两岸高边坡，表部风化卸荷严重，弯曲-拉裂变形突出，崩塌、剥落等灾害时有发生。因此，对其特征稳定性及危害程度进行准确评价显得尤为重要。通过对现场工程地质条件的系统调查及室内综合分析，首先，对两岸边坡的结构类型、结构面与坡面组合、岩体风化及物理力学性质等特征进行了细致研究；然后，对外岩体质量进行了定量分级。在此基础上，结合实例边坡，对其稳定性及可能引起的工程效应进行了综合评价；最后，笔者认为，两岸边坡稳定性较差，尤其是右岸，对坡下闸址及进水口安全威胁很大。1前言西南某水电站拟建闸址位于河流强烈下切的深山峡谷区，两岸边坡高陡，崩塌、剥落等自然灾害时有发生，鉴于其稳定性可能对拟建工程构成极大威胁，专题组对其进行了系统研究。实地调查表明，两岸倾倒、剥落或剥离等变形非常发育，局部甚至还有崩坡积物的坍滑现象。因此，通过现场工程地质条似：的系统调查和室内试验分析，揭示两岸高边坡岩体的特征及其稳定性，并分析由此而引起的工程效应，具有十分重要的现实意义。2工程地质环境2.1地层岩性闸址区出露地层主要为三叠系上统(T3)之变质砂岩、板岩，两者常以互层状产山，由老到新可分为4层6个亚层(图1)分述如下：图1研究区工程地质剖面图示例T31灰色一深灰色中～厚层状变质长汇门丁英细砂岩，局部相变为粉砂岩，具块状构造，上部夹有断续延伸的深灰色厚层砾状、条带状大理岩，厚4～8m。层厚70.2～123.9m。T32-1深灰色条带状粉砂质板岩夹少量深灰色薄层～中厚层状变质粉细砂岩，暗色条带为泥质板岩，宽0．5～2cm。具板状、变余韵律层理构造，变余波痕构造。层厚85．7～111．1m。T32-2深灰～灰色中厚层状变质长石石英细砂岩，局部相变为深灰色薄一中厚层状变质粉砂岩、粉砂质板岩，层面间夹有0.5—2cm的板岩条带，顶、底部沿层面断续分布有浅灰～深灰色厚层状大理岩，厚2～5m。层厚29.3～38.7m。T33-1深灰色条带状粉砂质板岩夹少量深灰色薄一中厚层状变质粉细砂岩，含0.5—2cm的泥质板岩暗色条带，具变余韵律层理构造、板状构造。层厚30.9m。T33-2深灰～灰色厚一中厚层变质长石石英细砂岩，局部相变为深灰色薄一中厚层状变质粉砂岩，偶夹有0.5—2cm的板岩条带。层厚18.9～20.0m。T34-3灰黑、深灰色条带状泥质板岩，往底部渐变为泥质一粉砂质板岩，条带宽1～5cm，具板状、变余韵律层理构造、变余波痕构造，个别灰黑色条带千枚岩化，具丝绢光泽。层厚41.2m。爸兰猪其中，变质砂坊岩质地坚硬，购较完整，具块会状结构：板岩疼质地较坚硬，牺但性脆，具层缴状结构，单层枯宽技0.被5抬～胖5cm讯，变质较深，训可见丝绢光泽孟。导熔批地层走祥向隙N20钢°绪～敏60°智E翁，倾滨向调S早E袖，倾川角短52音°彼～倘88李°买。展难2.2鹊据地质构造裙图蓬工程区位于锦盾屏山断裂西侧肾，猫猫滩向斜溉近轴部地带，蔽该向斜的轴面绿产状嘴为氧N20摆°捡～张40°E/S晶E竭∠羊70确°今～绩80纺°骨，两翼岩层挤唱压紧密，层面凳产状与轴面产的状近于一致亭，池S行E奖翼倒转。闸址怒区内无区域性疮断层通过，亦域无较大的顺河嗓断层分布，唯廉闸址区下游左多岸大奔流沟口善发育纵有魔F关4谢断层，断裂构饥造以小断层或尾小错动带为主谨。区内构造线歇以北东向为主嗓，其褶皱嫁属师“食西康渣式潜”峡同斜尖棱褶皱畅，断裂以压性候～压扭性逆断员层为主。局部便可见两期褶皱冈叠加。写胁患另外，闹址区途两岸岩石节理碰裂隙均较发育挨，主要发迹育门3湾组节理、左岸茂有哭N赏E神走向的层面节可理扎、拣N暖W切走向的缓倾和的陡倾节理，右傲岸剂有景N刺E赢走向的层面节衫理向、歉N洁W航及抽N袍E荒走向的节理。鲜具体情况可见慨图寨2佳利恩3蒸。过响2.3钉蔬气象条件纠烫歼闸址区年降雨币量孟在疾1心000mm栗左右，季冒风缝m床气候的干、滋湿绢(挪雨旋)废两季特征十分辆明显；雨季中刮的腹5塞～意1络0挥月，平均降雨萝量占全年震的库95.7赏5灵％；干季中典的么1租1贴～柜4缘月，降雨量仅列占全年灾的零4.2妻5灶％。雨季中辫的剩6燥～斤9写月，作为主汛贺期竿的箩4奋个月，其平均智降雨量占全年娱的势82.2横2避％。纸杰3顺最边坡总体特征留研究兼3.院1狮表结构类型特征透们言闸址区两岸谷诵坡陡峻，倾相角量40麦°劣～最65拨°周，总体为一向秃斜构造，闸址简区位于向斜近眯轴部地带，该景向斜的轴面产渣状毛为雾N20怪°饿～掌40°E/S净E含∠祝70搁°饿～快80启°栏，姓向主N堤E剂方向扬起，两脉翼岩层挤压紧宣密，层面产状岂与轴面产状近科于一致鞭，吵S怖E灾翼倒转。此外匹，闹址区数内芬N叮E鱼，牙N变W记向两组次一级住褶皱也十分发挑育，其中悲，茶N撇W携向褶皱是后期舌形成而叠加盯于插N恼E悬向褶皱之上，麦致使岩层局部俘转折。研究区旨河段近南北顺黄直架向削(粉略榜偏犯NE嫌)用。受以上因素咬影响，该研究宽区总体上左岸碎为切向坡，右窃岸为反向坡。倾图净2汇傅左岸结构面极黑点等密已图萌(掀下半球投饶影态)具图窄3震径右岸结构面极灌点等密宵图辰(修下半球投稻影洋)搅爬3.2至舰结构面与坡面愤组合特征刘馆扛由前面介绍可挥知，两岸边坡棉均发庆育肚3声组结构面，其壮特征略有不同段，加之坡面倾四向基本相反，表因此，分述如桨下：渗脖上对于左岸，边挠坡总体优势结浪构面及坡面产胸状见冬表盛1觉，其极射赤平泥投影见枪图沫4叛。由追图达4豆可明显看出，例层面与坡面交留角馒达妈30谷°宣以上，构成切暂向坡，由梨第森1彻，饲2抖两组陡倾结构铅面切割的棱体猜面组合交线倾钢向爸N65°歌E附，倾例角得69葡°族，陡倾坡外；笔第毙3业组缓倾结构面遇反倾坡内，不诱易形成下滑楔障形体，边坡总诊体稳定性较好刮；但由于坡面摆及层面较陡，疲在卸荷及其他钢外荷载作用下晌，不排除局部懒发生弯曲倾倒尤变形的可能性夫。翻表财1宪资左岸边坡优势低结构面及坡面限产状缴图袜4路炸左岸优势结构小面及坡面极射对赤平投影株图索(配下半球投围影彻)批文路对于右岸，边呀坡总体优势结凝构面及坡面产哗状尖见史1未表耐2毙，其极射赤子惧投影见烤图蜂5贞。由砍图北5陶可见，层面与膝坡面小角度斜志交，且陡倾坡创内。由派第启1谎，储3漆两组陡倾结构每面切割的棱体睡面组合交线倾县向动N40°们E快，倾寨角遍174掌°刊，陡倾坡内；略第刺2造组缓倾结构面替与坡面小角度执斜交，且缓倾璃坡外，受此控兴制，极易形成业下滑楔形体，介加之层面及坡贸面倾角均较大朝，局部也可以龄形成弯曲拉裂格，最终导致崩穿滑、崩落破坏败。层表旷2酱侨右岸边坡优势漆结构面及坡面职产状滴图喝5滔率右岸优势结构流面及坡面极射棵赤平投影宏图梢(谢下半球投秩影梨)安那3.3榴蜡岩体风化及物里理力学性质特近征延(1忆)拿检风化特征仙东毕由于闸址区谷腿坡较陡，岩层瘦陡立，表层岩需体卸荷较强烈姐，强卸荷带的拾水平发育深度艺一般小于竞15m饼，但弱卸荷带璃局部较深，可宣达臂55.1m夫。卸荷程度明尼显与地形坡度吨、岩性相关，破地形坡度陡者酷卸荷深。由右用岸骨3答个平瓶洞撕(狗从下游至上匠游鱼)MD涝5科，且MD驼3乓，技MD秩l乱揭示其强卸荷林深度分别宪为性2.老8签，惰7.藏0划和字14.5m返，弱卸荷深度描分别婆为秋13.君7协，留21.激4片和捷55.1m助。反映了由下欧游至上游卸荷泥深度随地形坡排度的变陡而急陈剧增大的趋忆势铺(佛表始3血)湖，推测棒在翅MD沃l咳洞上游地区，拖由于地形坡度呈更加陡峻，谷嗓坡岩体在其自捉身的重力作用镇下，卸荷现象散变得更为严重猪。娃表垦3愁竖闸址区平洞风脏化、卸荷深度租(2汁)烤病室内试验研究羽削扭通过对研究区欠内出露的变质为细砂岩、粉砂紫质板岩和泥质旁板岩的室内物忌理力学性质试厉验指标的研究彻发现，其岩体纺物理力学性质组相对较全差洒(遵表添4侮)拦，这也是岩体祖局部破朝；较顶为严重的重要沉原因。鸽振4铺信岩体质量分级渣疯针本次岩体质量醋分级，按《：鼠工程岩体分级那标准沃》掌(GB502柏18-94即)滤进行。根据该锁标准，岩体基用本质量分级，惹应根据岩体基喝本质量的定性庭特征和岩体基恢本质量指汉标果(BQ梅)带两者相结合来排确定。当二者当确定的级别不爬一致时，应通漂过对定性划分蝴和定量指标的冒综合分析来确钩定，必要时应辣重新进行测试纠。据此并结合部研究区岩体风哨化和卸荷深度邀、岩性、结构迹、节理发育情殖况等特征，对泳岩石坚硬程度饿及岩体完整性屈程度的定性划速分结果见俭表随6旱。另外，结合会室内物理力学怠性质试验，按馋照岩体表部总斑体为弱风化强唯卸荷、向内过悉渡为弱风化弱卷卸荷的实际情震况，计算的岩培体基本质量指趟标盛(HQ句)讽见倍表膀7鼠。定性和定量佩相结合的岩体哑基本质量分级营综合评价结果仅见少表航8摊。叉表栽4陆犯闸址区新鲜岩寺体物理力学参通数拼(3痛)宿吹地震波测试研慕究毕家厕据平洞地震波晨测试成果表明创，不同状态的刷岩体其波速不么同，总体波速特较低，波动大发，岩体完粘性毁差。纵波波速咳及岩体完整性吐指数统计结果双见悲表贴5怕。般表场5霞可岩体纵波波速冷及岩体完整性戏指数统计俭表薯6幅私岩石坚硬程度逝及岩体完整性联程度定性划分缘结果报表工7融舅岩体基本质量茫指辨标卖(BQ类)催计算结果御表撇8轨正岩体基本质量炊分级综合评价勿结果罪碧5稻店边坡稳定性评横价及工程效应别分析榴捷躲结合前面对边钢坡各段结构面己与坡面赤平投座影图的分析及殖岩体基本质量拖的分级统计，裕可对闸址左、捷右岸边坡稳定薪性做出如下的铲综合评价：垦耀携由于该研究区寒段岩性主要以五中～薄层状砂榆板岩为主，岩秒体级别钱属石I茎V蜘～广II粒I章级，因此，岩剪体质量相对较坑差。左岸为切鬼向坡，受节理当裂隙组合影响蛋，不易构成楔肌形体下滑破坏茄，其总体稳定池性较好，但局阀部坡段岩体在岂外荷载作用下得仍可能发生弯份曲望-螺拉裂变形及崩析塌破册坏厌(列图窄6架)名：而右岸为反俯向坡，岩体易劝形成楔形体下裙滑，槐且由于岩体陡般倾坡内，倾差倒匹(笛弯繁曲愿)冤变形较为发苏育衡(夹图职7柳)呜，剥离、剥落农现象也很严重甲，同时还存在钟前缘崩积物的船局部坍滑现象债。咏图式6订询闸址区左岸崩膏塌破坏实例撞图甘7歼则闸址区右岸弯虎曲变形实例后晕补由此可见，闹腰址区边坡稳定滴性较差，岩体是不但弯末曲腐-凯拉裂式崩塌灾悟害相对较严重躬，而且倾倒体松也很发拐育遍(煮尤其是右台岸记)纠，剥离、剥落门现象也很严重促，鸡同瓣]迈时还存在前缘撇崩积物的局部祖坍滑现象。因输此，这舌些巧]屑地质灾害的存贷在，将对坡下辱闸址区的安全输以及左岸沿江至公路的行车安艺全造成重大影堂响。另外，导寇流卷隧效]前洞将布设在左诊岸，引水隧洞矮布设在右岸，灰如果位于不稳跳定边坡下方，重将直接对其进猫水口甚至洞体云安全造成严重遗危害。而从左址、右岸危害性烧对比来看，由傲于左岸变形多项发生在闸址区罪下游侧，高程窝相对也较低，刺而右岸崩塌、偿倾倒变形不但零较左岸多，而肾且分布范围广救，高程也多有炼分布，因此，耐其危害性远较堤左岸大。档光6熊忧结颠好械论普锣果通过上述分析循，可得出如下蚂几点认识疑：办餐(1会)阔币闹址区河道顺君直，略秘偏普N恨E笔，河谷略开阔浸，豪呈推“士V粘”有型谷。左岸为遮切向坡，右岸邮为反向坡。谷铺坡倾野角献40澡°弟～烂65泳°间。贫剩(2昂)欲府闹址区附近，赢主要为一套灰妖色、深灰色中俯～厚层状变质个长石石英细砂呼岩、粉砂岩与炼粉砂质板岩、宇泥质板岩组成堵向上变细的韵汇律互层，厚哪度陆31赌4蓝～兔1