蒙江流域冗各水電站大壩右岸邊坡穩(wěn)定性分析

□王銀軍（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）

1.工程概況

蒙江冗各水電站位于貴州南部羅甸縣境內(nèi)，蒙江流域冗各河段。擬建最大壩高70m，壩型為碾壓混凝土重力壩。壩址右岸邊坡在465m高程以下為高11～17 m的陡坎，465 m高程以上地形坡度30～45°邊坡高90m左右，為石質(zhì)邊坡。

2.邊坡地質(zhì)概況

邊坡地層為三疊系中統(tǒng)涼水井組(T2L)中至厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。巖層平均產(chǎn)狀為325∠24°，為順向坡；巖體強(qiáng)溶蝕風(fēng)化水平深11～24 m，弱溶蝕風(fēng)化水平深21～35 m，其風(fēng)化深度主要受溶蝕、卸荷影響，不同部位存在差異。

地下水為巖溶裂隙水，橫向補(bǔ)給河水，近岸250 m左右地下水位低平，水力坡降約為2%～3%，以后水力比降增至8%～9%。

3.風(fēng)化卸荷裂隙及軟弱泥化夾層發(fā)育情況

3.1 風(fēng)化卸荷裂隙發(fā)育情況

據(jù)地表地質(zhì)測(cè)繪及硐探揭露，岸坡卸荷裂隙發(fā)育，法向發(fā)育最深下限17～20m。地表可見(jiàn)寬0.3～1.5m、深2～5m、延伸長(zhǎng)度為20～45m的較大張裂楔形寬縫9條（壩線下游200～500 m右岸坡范圍），順層面錯(cuò)動(dòng)，局部坡積物充填。越靠近下壩線，地表卸荷裂隙越明顯。卸荷裂隙分布遍及整個(gè)斜坡體中，其后緣直達(dá)坡頂。

據(jù)右岸平硐 PDc-2、PDc-4、PDc-5、PDc-13及 PDkb-右揭露，右岸風(fēng)化卸荷裂隙發(fā)育主要有5組：第一組N33-40°E/SE∠85°，發(fā)育27條，裂隙光滑平直，部分呈楔形，張開(kāi)度0～15.0cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度3～4 m，次生紅粘土及巖屑充填，局部閉合無(wú)充填；第二組N55-75°E/NW∠20-30°，發(fā)育10條，裂隙光滑，張開(kāi)度1～1.2 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度1～10 m，紅粘土夾碎石充填；第三組N87°E/SE∠85°，發(fā)育5條，裂隙光滑平直，閉合，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度1～2 m，無(wú)充填；第四組N15-40°W/NE∠70-85°，發(fā)育43條，裂隙光滑，波狀起伏，閉合，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度0.5～5m，無(wú)充填；第五組N65-80°W/NE∠80-83°，發(fā)育32條，裂隙光滑，波狀起伏，張開(kāi)度1～30cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度0.2～2 m，方解石脈及紅粘土充填或夾巖屑充填。其中以一、二、四組裂隙最為發(fā)育。

3.2 軟弱泥化夾層發(fā)育情況

據(jù)布置于右岸的 PDc-2、PDc-4、PDc-5及 PDkb-右揭露的泥化夾層空間幾何形狀分析，軟弱泥化夾層順層間發(fā)育，初步統(tǒng)計(jì)，共發(fā)育9組：第一組J1共發(fā)育1條，產(chǎn)狀345∠25°，夾層厚3～20cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約8m，起伏差3～8cm，泥夾巖屑型，連續(xù)性好；第二組J2共發(fā)育1條，產(chǎn)狀345∠27°，夾層厚1～3 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約2 m，起伏差1～2 cm，夾泥型，連續(xù)性較好；第三組J3共發(fā)育1條，產(chǎn)狀345∠25°，夾層厚0～1 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約1.5m，起伏差0～1cm，夾泥型，連續(xù)性較差；第四組J4共發(fā)育1條，產(chǎn)狀335∠20°，夾層厚2～5cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約12 m，起伏差2～3 cm，泥夾巖屑型，連續(xù)性好，有滲水現(xiàn)象；第五組J5共發(fā)育1條，產(chǎn)狀335∠30°，夾層厚20～25 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約12.5 m，起伏差5～10 cm，泥夾巖屑型，連續(xù)性好，有滲水現(xiàn)象；第六組J6共發(fā)育1條，產(chǎn)狀325∠24°，夾層厚0.3～2cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約3～5m，起伏差2～3cm，夾泥型，連續(xù)性較好；第七組J7共發(fā)育1條，產(chǎn)狀325∠24°，夾層厚15～25 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約5～6 m，起伏差3～5 cm，夾泥型，連續(xù)性好，有滲水現(xiàn)象；第八組J8共發(fā)育3條，產(chǎn)狀340∠20～25°，夾層厚2～3 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約3～15 m，起伏差2～3 cm，泥夾巖屑型，連續(xù)性好；第九組J9共發(fā)育1條，產(chǎn)狀310∠26°，夾層厚0.3～2 cm，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約1～3 m，起伏差1～2 cm，夾泥型，連續(xù)性較好。泥化夾層向深部至弱風(fēng)化中下部逐漸尖滅，產(chǎn)狀與巖層總體一致，傾向310～345°，傾角15～45°，且軟弱泥化夾層面具有一定起伏差，其中 J1、J2、J6、J8、J9泥化夾層在天然狀態(tài)下在河床以上出露。據(jù)勘探平硐及地質(zhì)雷達(dá)掃描發(fā)現(xiàn)，層間泥化夾層連續(xù)性好，因?qū)娱g錯(cuò)動(dòng)及溶蝕風(fēng)化作用而形成。軟弱夾層厚度0～35 cm，由淺至深隨巖體風(fēng)化程度減弱泥化現(xiàn)象減弱，由夾泥型、泥夾巖屑型漸變?yōu)閹r屑夾泥型。

4.邊坡穩(wěn)定性分析

邊坡坡面產(chǎn)狀取342°∠45°，巖層(層間泥化夾層)產(chǎn)狀取325°∠24°，節(jié)理面產(chǎn)狀分別為：①N33-40°E/SE∠85°，②N55-75°E/NW∠20-30°，③N87°E/SE∠85°，④N15-40°W/NE∠70-85°，⑤N65-80°W/NE∠80-83°。

從邊坡結(jié)構(gòu)面的極射赤平投影圖表中可以看出，巖層傾向與邊坡坡向基本一致，邊坡結(jié)構(gòu)為順向坡，且?guī)r層傾角小于坡角。發(fā)育的幾組裂隙中，第二組裂隙與巖層產(chǎn)狀基本一致，為層間泥化夾層，包括第二組裂隙在內(nèi)的層間泥化夾層，向深部至弱風(fēng)化中下部逐漸尖滅。第四組裂隙走向與坡面走向基本垂直，其余裂隙走向與坡面走向均小角度相交，傾角為75～85°(大于坡角45°)。因此，單一結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生的影響不大。

在不同結(jié)構(gòu)面的相互組合中，會(huì)形成一系列的不穩(wěn)定體。由于坡面產(chǎn)狀取342°∠45°，在結(jié)構(gòu)面相互組成的交棱體的交棱線的傾向與坡面傾向夾角＜90°的時(shí)候，即交棱線傾向在252°～72°間，且交棱線的傾角小于坡角(45°)，其結(jié)構(gòu)面組成的交棱體存在不穩(wěn)定隱患。在表1中，除①－③、①－④、①－⑤、③－④、③－⑤、④－⑤交棱體不能滿足上述條件外，其余交棱體－即其他結(jié)構(gòu)面與包括第二組裂隙在內(nèi)的層間泥化夾層組成的交棱體均滿足上述條件。因此，右岸坡潛在不穩(wěn)定體界線主要由層間泥化夾層(C、②)構(gòu)成底滑面、其他結(jié)構(gòu)面構(gòu)成后緣拉裂面或側(cè)滑面。現(xiàn)階段右岸邊坡穩(wěn)定，但在各種外應(yīng)力作用下，沿著結(jié)構(gòu)面的不利組合面可能將產(chǎn)生滑坡。

表1 壩址右岸邊坡結(jié)構(gòu)面極射赤平投影圖表

5.結(jié)語(yǔ)

5.1 冗各水電站右岸邊坡高陡，高達(dá)90m左右。邊坡結(jié)構(gòu)為順向坡，巖層傾角小于坡角。邊坡巖體強(qiáng)溶蝕風(fēng)化帶內(nèi)順層泥化夾層發(fā)育，且卸荷裂隙發(fā)育，是潛在的不穩(wěn)定邊坡，現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在大壩基坑開(kāi)挖切腳，炮震可能造成邊坡失穩(wěn)，對(duì)大壩施工期、運(yùn)行期安全造成極大的威脅。

5.2 在工程建設(shè)中，邊坡失穩(wěn)造成的事故很多。在工程的勘察設(shè)計(jì)階段、施工階段都要引起足夠重視，避免國(guó)家、人民的生命、財(cái)產(chǎn)損失。