某工程泄洪洞出口右側邊坡穩定分析

李立軍 關鑲鋒

【摘要】本文結合某工程實際，對泄洪洞出口右側高邊坡穩定性進行分析評價，并提出相應處理措施和建議，為確保工程經濟合理和安全運行奠定了基礎。

【關鍵詞】邊坡 節理 錨桿 穩定分析

1 概況

某工程位于吉林省二道松花江干流上，該工程由面板堆石壩、溢洪道、泄洪洞、引水隧洞和廠房等建筑物組成。工程等別為II等，主要建筑物為2級。

泄洪洞位于擋水壩右岸，泄洪洞出口位于右岸壩下，上部高程540m處為廠房至壩上、引水隧洞進口公路，底部有臨時道路通至泄洪洞出口。設計泄洪洞出口右側邊坡坡比為1：0.3～1：0.8，設一級馬道（寬2.0m），上部與上壩公路相接，邊坡總體走向SW213°～NE33°，傾向SE。邊坡在非預裂開挖和形成過程中，沒有達到設計邊坡。邊坡總體形象：無馬道，坡腳陡峭，并有欠挖三角錐體，對邊坡穩定十分不利。一旦汛期邊坡失穩堵塞泄洪洞出口，影響正常泄洪，后果十分嚴重。通過地質素描等現場實測工作，根據巖體結構體特征對治理區進行了分區和穩定分析計算，提出對該邊坡實行錨噴支護綜合治理和加固方案。該工程始于2001年4月16日，2001年9月底結束，目前運行良好。

2 基本地質條件

工程位于長白山熔巖高臺地與中低山區。壩區右岸平均坡度330，坡高100余米。地層巖性主要為前震旦系混合巖，局部有巖脈侵入。泄洪洞出口右側邊坡（樁號0+297.4～0+380.0，高程493.5m～540.0m），長82.6m，高差47.5m，為高邊坡，邊坡坡度：在高程524.0m～526.0m以上大于1：1，在高程524.0m～526.0m以下陡峻。巖體多為碎裂結構～鑲嵌碎裂結構，局部有松動巖塊和危巖體。構造節理和炮震裂隙發育，卸荷等作用使節理裂隙利于張開，測繪見有13組節理（包括小斷層），主要節理5組，詳見表1。

根據主要結構面特征等工程地質條件，可將該段邊坡分為四個區，

1區，樁號0+297.4～0+306，長8.6m。主要由?順坡向節理控制。

2區，樁號0+306～0+334，長28m。主要節理①、②、③控制，形成不穩定三角錐體。

3區，樁號0+334～0+362，長28m。主要受②、③、⑦節理控制。

4區，樁號0+362～0+380，長18m。此段邊坡巖體主要呈強風化～弱風化狀態，上部為自然邊坡，下部為坡腳較陡，有些卸荷巖體。

巖體透水性較強，雨后坡面滲水溢出點多見。

3工程地質分析與評價

3.1 工程地質類比法

按工程地質類比法，本邊坡弱風化巖體不宜陡于1：0.4（水下1：0.5），故陡于1：0.4的凸出巖體，應予以清除或加固處理。尤其該邊坡位于泄洪洞出口，存在泄洪振動、挑流沖刷等作用，加上整個邊坡因施工放炮及卸荷作用，使邊坡表部裂隙寬度加大，出現松動巖塊和卸荷巖體，由于主要結構面順坡向和不利組合，在外部因素如地下水、物理風化，凍脹等因素影響下，結構面的阻滑力逐步降低，將對邊坡穩定更為不利。

3.2 地質構造分析法

下面根據主要結構面特征分區分析與評價。

1區（樁號0+297.4～0+306.0）：

此段主要受結構面?控制，此結構面順坡向，結構面大部分已張開，且坡角大于結構面傾角，結構面傾角大于結構面摩擦角，雨后坡面多處滲水，受重力、凍脹影響，結構體后緣裂隙連續張開后，易產生順層型的邊坡穩定問題，需采取工程措施。

2區（樁號0+306.0～0+334.0）：

此段主要受結構面①，②，③控制，雨后坡面多處滲水。結構面②傾向與邊坡傾向交角很小，結構面①傾向與邊坡傾向近平行，二者組合成雙滑面，而結構面③高傾角傾向邊坡內，切斷結構面②、①切割成的三角體后緣，形成一大、一小倒三角形錐體，通過赤平投影圖分析，邊坡坡角大于三角錐體交線伏角，伏角大于結構面摩擦角，三角錐體處于不穩定狀態，且三角錐體下部已滑落，上部需采取處理措施，大倒三角形錐體，右側部分也將受斷續的節理①影響，處于不穩定狀態。需采取工程措施。

3區（樁號0+334.0～0+362.0）：

此段受節理⑦、③控制，產生不穩定巖體，且此段下部巖體多呈卸荷狀態，又處于受水流沖刷的位置，破碎的巖體經不住高速水流沖刷，易被掏蝕而邊坡失去坡腳支撐造成上部不穩定巖體滑落，因此需采取工程措施。

4區（樁號0+362.0～0+380.0）：

此段欠挖嚴重?，F有邊坡上部為自然邊坡，下部邊坡較陡，且處于泄洪沖坑區，沖坑在高速水流沖刷下，臨空面增高，對邊坡穩定不利；又由于該段巖體節理極發育，風化較嚴重，并有煌斑巖脈切割，邊坡腳巖體卸荷裂隙張開，易被水沖掏而使邊坡失穩，因此需采取工程處理措施。

4 結語

4.1 加固處理原則

根據邊坡工程地質條件，建議對無擋墻處采取錨固、噴射砼防護和巖體帷幕灌漿及排水等綜合加固處理措施。對有擋墻處建議將墻后渣石回填改為混凝土回填，以增大其抗變形能力。

4.2工程處理措施

根據各因素和各區特點，建議采取如下工程處理措施。

1區：受多條順坡節理和結構面控制，采取系統錨桿和噴砼組合支護，錨桿范圍在高程502.8m～532m，噴砼至公路左邊。

2區：節理②為控制性結構面。樁號0+306m～0+316段，易采取錨一噴措施，錨桿長度按穿過結構面②控制，噴砼至公路左邊。樁號0+322～0+330段，高程516m以上，采取錨一噴措施，錨桿以控制高程516m以上滑坡體為主，至公路左邊。

3區：受結構面（7）控制，節理中等發育，易采取系統錨桿和噴砼措施，錨桿范圍在高程494.5m～526m內，噴砼至公路左邊，應對坡腳受沖刷部分采取防沖刷措施或挖除欠挖部分。

4區：因欠挖嚴重，應挖除欠挖部分或對坡腳采取防沖刷加固措施。采取噴錨措施前，應清理表部的碎石含土和強、弱風化混合巖松動巖塊、卸荷巖體，作好沖洗。

為防止地下水危害，沿上部公路，樁號0+318～0+348段，采取帷幕灌漿處理，深度至高程502.8m。在高程520m以下段打水平排水孔。

參考文獻

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[2]東北勘測設計研究院.水工預應力錨固設計規范[S]. SL 212-98中國水利水電出版社，1998。

[3]曾國熙等，地基處理手冊[S].1994.11