水庫邊坡不穩定體穩定分析及處理

張仲靚

（新疆水利水電勘測設計研究院新疆烏魯木齊830091）

水庫邊坡不穩定體穩定分析及處理

張仲靚

（新疆水利水電勘測設計研究院新疆烏魯木齊830091）

高邊坡及不穩定體是水利水電工程中常見的地質問題，對水庫大壩的安全有重大隱患，尤其是面板壩，對邊坡的要求極高，本論文以下天吉水庫為例，在詳實的勘測成果上，結合工程竣工地質報告以及各階段的勘察資料，從左岸高邊坡地形地質條件、以及結構面性質及組合等方面入手，進行綜合分析，提出處理意見。

不穩定體穩定系數底滑面穩定性分析

高邊坡及不穩定體是水利水電工程中常見的地質問題，對水庫大壩的安全有重大隱患，尤其是面板壩，對邊坡的要求極高，以下從五個方面對不穩定體進行分析并提出處理意見。

1　不穩定體的地質條件

不穩定體處于壩址左岸邊坡，大致以趾板線方向分界，分別出露凝灰巖、粉砂巖兩個巖組，趾板線以上多為厚層塊狀凝灰巖夾粉砂巖，下游方向多為薄層狀粉砂巖，由于巖體耐風化程度不同，前者多表現為陡坎，后者多呈溝谷。

通過測繪資料分析，主要發育NW向和NE向兩組斷層，其中NW向斷層從左壩肩及左岸趾板線通過，表現為陡傾角順層擠壓斷層，該組斷層規模較大，對左岸趾板邊坡影響較大；NE向斷層規模較小，對左岸影響也小。

2　對主要結構面的認識

F2斷層為出露于河谷左岸的一組NW向低序次的緩傾角斷層，它是一組與巖層面產狀走向近一致的扭性結構面。地表出露長度約100m，上游為F9一組NW向陡傾角斷層截斷，下游延伸至河床。

F9斷層，斷面有厚3cm綠色糜棱巖，下盤巖體相對較完整，其上盤巖體已沿F9產生過滑動，斷層帶有5m厚的滑坡破碎帶，呈散體結構。

現在對不穩定體敘述如下：靠岸里發育一傾坡外的F9斷層，其構成了不穩定巖體后緣及南側切割面，與F2底滑面組合構成了左岸不穩定體。

3　不穩定體穩定分析

以節理裂隙面產狀、發育情況及其可能的不利組合做為穩定分區原則，以745m高程上下和F2斷層上、下盤為界做以下穩定分區。

（1）穩定性差的Ⅰ區

①范圍：F2斷層面以下至趾板線范圍。

②巖性：凝灰巖、凝灰質砂巖及粉砂巖，巖體呈鑲嵌碎裂結構。

③出露斷層：傾坡外的一組緩傾角斷層F2

④變形方式：F2這組緩傾坡外斷層，是巖質邊坡穩定性最差的，極大可能被順層擠壓斷層以及層面切割，產生拉裂及滑塌變形。

（2）穩定性極差的Ⅱ區

①范圍：自745m高程平臺至F2斷層的上盤巖體。

②巖性：凝灰巖和粉砂巖，呈碎裂鑲嵌結構。

③出露斷層：主要為一組走向NNW傾向岸里的中等傾角斷層。

④變形方式：主要可產生拉裂變形，該區發育NNW傾坡內中等傾角斷層的分布，在平硐中遇到該組斷層就產生塌方，帶內物質松散無膠結，使Ⅱ區巖體呈現“軟弱相間”狀態，該組斷層極易與F2組合產生塌滑。

（3）基本穩定區Ⅲ區

①范圍：745m高程平面以上部分，地形相對高差50～60m。

②出露凝灰質砂巖、粉砂巖和少量厚層塊狀凝灰巖。

③據地表測繪，僅出露少量傾坡內的斷層。

④該區已到不穩定體邊緣，傾坡內斷層無崩塌可能，只能是風化卸荷影響，產生小的局部變形，對趾板無任何影響。

4　不穩定體穩定計算

按平行斷面法計算不穩定體總體積11萬m3，巖體天然容重取27KN/m3，則巖體自重W＝2.97×106KN。

①基本荷載作用下由剛體極限平衡原理計算邊坡安全系數

（其中天然狀態下取C=59KPa，φ=25°）：

②特殊荷載作用下由剛體極限平衡原理計算邊坡安全系數：

其中Fi為水平向地震慣性力，其計算公式：

由計算可以看出，不考慮水的作用和地震慣性力作用時，在基本荷載作用下Fs=1.25；在考慮地震影響時Fs=1.05，不穩定體處于臨界穩定狀態，均不能滿足巖質邊坡安全系數1.3～1.25的要求，需及時處理。

5　不穩定體處理意見

（1）穩定性差的Ⅰ區（F2斷層面以下至趾板線范圍）

該區發育F2緩傾坡外斷層，且處于庫水位以下，是巖質邊坡穩定性最差的，極大可能被順層擠壓斷層以及層面切割，產生拉裂及滑塌變形。但F2斷層下盤巖體結構面相對較少，節理面閉合，平直，巖體完整性相對較好，對該區的處理建議以錨固處理措施為主，并做好不穩定體表面的排水以及布置邊坡變形觀測系統。

（2）穩定性極差的Ⅱ區（自745m高程平臺至F2斷層的上盤巖體）

據分析F2斷層上盤巖體有可能沿一些后緣切割面產生局部滑塌。且745m平臺到趾板線距離為50m，相對高差較大，因此根據不穩定體的規模及穩定現狀，建議對高程745m以下至F2底滑面巖體應繼續清除處理，在清除過程中，注意爆破控制，以防已滑動的破碎巖體，在爆破過程中進一步破壞。并對面板進行封蓋處理，以防開挖過程中不穩定體危及面板安全，并對開挖坡面及時噴錨處理，在開挖坡面上設置馬道。

（3）基本穩定區Ⅲ區（745m高程平面以上部分）

該區主要斷層極少，未形成不利組合，該區已到不穩定體邊緣，傾坡內斷層，無大的崩塌可能，但該段巖坡長時間暴露在外，風化強烈，依然存在一些小的不穩定體，目前處于穩定狀態，該區對水工建筑物影響不大，但Ⅱ區處理后，此處可能會產生滑塌，建議在處理Ⅱ區前將該處削坡處理，并對邊坡做一些噴錨支護。

6　結語

邊坡巖體的穩定并不是由單一因素造成的，而是與邊坡的構造環境特征、地形地貌特征及結構面的發育特征等方面密切相關，各種因素是相互作用、相互影響的。地形條件決定了邊坡形態，結構面組合是巖體邊坡穩定的控制因素。

[1]（GB50487-2008）水利水電工程地質勘察規范.

[2]水利水電部水利水電規劃設計院主編.水利水電工程地質手冊.北京：水利電力出版社，1985.

[3]陸兆溱等.工程地質學，第二版.北京：中國水利水電出版社，2002.

[4]陳祖煜等.巖質邊坡穩定分析.北京：中國水利水電出版社，2005.

[5]谷德振.巖體工程地質學基礎.北京：科學出版社，1979.

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1000-405X（2015）-7-410-1