對水電站左岸傾倒巖體成因探討

張明

摘 要：陡傾產狀巖體傾倒變形等地質災害會對水利工程建設造成一定的影響，必須在工程建設之前，從工程方案上加以規(guī)避。為此，本文結合具體工程實踐，對工程概況與其地質條件進行介紹，對傾倒變形體形態(tài)與結構特征進行總結，對成因與傾倒變形程度劃分進行研究，對穩(wěn)定性分析與其對工程產生的影響進行探討。

關鍵詞：水電站 左岸傾倒 傾倒變形體 成因 地質

1.工程概況與其地質條件1 . 1工程概況

某水電站水庫控制流域面積約為12萬km2，平均流量在1850m3/s，水庫正常蓄水位是670m，對應庫容大約為5億m3，死水位是650m，調節(jié)庫容是0.85億m3。結合工程落差50m，裝機容量1300MW，確保出力320MW，年發(fā)電量大約到60億kW·h。

1 . 2地質條件

首先，工程區(qū)域可以大概歸類于中山峽谷地貌，河谷較為狹窄，干流可以以240°的角度流入到壩址區(qū)域內，流至南東90°方向流出，以此形成一個角度為150°的拐彎，在水庫的左岸逐漸形成河灣地塊，枯水期水位大約為606.5m，對應江面寬度大約是90m，水深平均為12.5m。在水庫壩址區(qū)域內，工程地形按照河流轉折位置進行劃分，形成兩種典型特征的地貌單元。其中，在河流轉這段往上是峽谷段，屬于侵蝕地形地貌，岸坡度較為陡峭，河谷在兩岸整體角度看是一個大對稱的V型，山體之間具有良好的連續(xù)性。除此之外，在寬谷段侵蝕剝蝕堆積地形地貌，相比而言河谷比較寬闊，河谷也不對稱，在河谷左岸河灣段坡地相對完整，整體上看是一個上陡下緩的地形。

其次，從地質上分析，工程區(qū)域內露出地層是下古生界寒武系上統(tǒng)第一段、第二段，第一段可以分為三個層次，第三層分布在傾倒變形體一側的后緣陡崖，巖性是白色大理巖化灰?guī)r，層面之間的結合相對緊密，質地非常堅硬；第二層位于傾倒變形體后側，巖性上部區(qū)域表現為中厚層狀砂巖，中部區(qū)域是變余粉晶灰?guī)r，下部區(qū)域是板巖，其中還夾雜著灰?guī)r透鏡體；第一層分布于傾倒變形體后部區(qū)域，均以變余粉晶灰?guī)r為主，灰?guī)r表現為厚層狀結構，在左岸區(qū)域下部存在一篇厚度為6m的擠壓破碎帶。整體而言，第一段分布于傾倒變形體下部區(qū)域，均以巖性板巖為主，其中還夾雜砂巖、變余粉晶灰?guī)r等。

最后，在工程區(qū)域南北斷裂帶的東支斷裂帶南段，具體反映在區(qū)域上是南向北斷裂穿越。由于受到一定程度的影響，構造無法確定到具體形態(tài)，在構造力場的影響下，區(qū)域內巖層被擠壓變形，劈理極發(fā)育，在壩址區(qū)域內，大多地層產狀被劈理進行置換，整體上分析巖層走向和斷層走向保持一致，傾角保持直立，一些個別地段底層出現倒轉的情況。此外，傾倒變形體上部區(qū)域存在陡崖及底部區(qū)域呈現為狹長分布巖層，傾向是260°，傾角是80°，工程區(qū)域巖層整體產狀保持一致。

2.傾倒變形體形態(tài)與結構特征

2 . 1形態(tài)特點

傾倒變形體分布區(qū)在平面視角上表現為紡錘形，長度近1500m，縱向長度近600m，左岸河灣段整體上可以看作是圈椅形狀的地形，假如從雞冠山南部陡崖直至江邊區(qū)域，高程大約是950m和江邊區(qū)域接近600m的斜坡，坡的走向為西南，坡度為40°。坡體中間存在緩坡區(qū)域，共有兩處，一處是850m，地形坡度是17°；另外一個高程大約是680m，地形坡度是16°。傾倒變形體地表覆蓋范圍比較廣泛，大多是碎石土，傾倒變形體內的變形情況沒有那么明顯，表現為平緩的外側發(fā)育產狀巖體，其中一處屬于諸葛大地-老洞子一線，經過深入調查得知，三處規(guī)模較大的產狀特殊巖體，巖性大多是灰-灰白色大理巖化灰?guī)r，厚度較大，巖層產狀整體上表現為傾向山體內側，傾角是40°；另一處是靠近河邊箐頭地-大窩子發(fā)育兩處產狀特殊巖體，分布在上游則屬于中厚狀灰?guī)r，下游則多為薄狀板巖，傾向山體內側，傾角不大于30°。其中，產狀特殊巖體出露面積和傾倒變形體面積比例大約為1∶5，后緣高程超過950m的陡崖和下斜坡表現為顯著的錯位感，按照地表調查分析得知，有崩滑形成的堆積體存在。

2 . 2結構特點分析

地質勘察工作的繼續(xù)深入，按照傾倒變形體上勘探鉆孔得出的結果，地層受到構造的影響非常大，大多存在石英脈充填的情況，巖芯整體上而言較低，鉆孔壓水試驗大部分不起壓，地下水位的埋深較大，表示巖芯上地層傾角的變化比較明顯，期間也可以利用某種規(guī)則解釋。

（1）鉛直結構特點

針對分布在考前的鉆孔，比如，ZK327、328、332等孔能夠表示地層傾角統(tǒng)計數據，孔深度范圍處于18～24m之內的地層傾角，大約是15°～40°之間產生一定的變化，和靠近江邊區(qū)域出露變位巖體傾角保持統(tǒng)一，孔深為50m的地層傾角，大約是60°，以下巖芯揭示地層傾角和常規(guī)地層傾角保持一致。

針對分布于中后部區(qū)域的各鉆孔，包括ZK67、100、105、329、330等揭示地層傾角統(tǒng)計，其孔深大約在80m以上，地層傾角范圍分布是35°～45°，孔深度在100m左右，地層傾角大約是60°。整體而言，地表變位巖體產狀具有一定的相似，以下巖芯揭示地層傾角大約是70°，和常規(guī)地層傾角保持一致。

針對兩者之間鉆孔分析統(tǒng)計而言，以上兩種情況均有可能出現，鉛直分帶較為顯著，表層地層傾角較為緩和，深部區(qū)域逐漸表現為正常產狀，平面上分析是陡崖底部直至江邊，分帶區(qū)域不同則地層傾角緩和度也有所區(qū)別。厚度上分析，鉛直方向中上部的厚度比較大，具體表現為過渡相，靠近江邊區(qū)域的厚度較小。

（2）水平結構特點

對平洞揭示水平方向傾倒變位情況進行勘探分析，得出以下結論：首先，PD16平洞處于上游靠近河邊的位置，高程是630m，洞深在21m段巖體表現為碎裂鑲嵌狀結構，產狀傾向E，傾角大多小于20°；洞深度分布在21～55m范圍內，巖體為破碎狀，塊狀結構，產狀傾向E，傾角變化情況是40°；在洞深度處于66m左右時，巖體表現為次塊狀，傾向整體上變化不大，傾角大約是65°。

3.成因分析與傾倒變形程度劃分

3. 1影響因素

對斜坡變形破壞的影響因素非常多，大體上可以歸類為內因和外因，其中內因包括地形因素、地層巖性因素、構造特征以及地應力等；外在因素則包括風化卸荷、地下水、重力、人類活動等因素。實際上，斜坡變形是二者結合在一起形成的結果，按照自然歷史分析等方法，對河流演變、工程區(qū)域地質、巖性結構進行認真考察分析。比如，河流演變體方面，工程區(qū)域內上游河段是寬谷期，假如存在滑坡、崩塌等情況，就會對地質構造產生影響，下游河段是峽谷地段，存在顯著的河流下切現象，這種河流在演變時產生的下切運動不可避免地對兩岸巖體應力條件及其穩(wěn)定性產生一定的影響。

3.2形成機理

因為在工程地形上表現為三面臨空，巖層走向和岸坡走向之間的夾角不大于30°，巖層比較陡峭，巖坡巖體中部是軟硬夾雜的巖體，裂隙不發(fā)育，不存在剪出的可能性，巖層在重力和卸荷的基礎上，出現臨空側彎曲拉裂傾倒的地質情況。此外，除了卸荷回彈以及重力傾倒變形的情況，要對區(qū)域內地質構造新構造活動強烈進行綜合考慮，地震活動比較頻繁，降雨量相對豐富的區(qū)域特征，地震以及暴雨等原因也會導致傾倒變形體的形成。

3.3傾倒變形程度

按照傾倒變形體內部變位巖體產狀，特別是傾角變化情況，充分考慮巖體結構特點、工程現場條件等，對巖體傾倒變形程度進行劃分，包括強烈、較強烈以及弱傾倒變形三種。傾倒變形程度類別具體參考表一。

4.穩(wěn)定性分析與其對工程產生的影響

傾倒變形體表層厚度是20m的碎石土，結構比較緊湊，中間不存在軟弱層面，底面是一個綜合面，實際上可以理解為臺階狀粗糙不連續(xù)面，傾倒變形體內巖體相對干燥。傾倒變形巖體表現為塊裂狀，與其完整性和深度有關；優(yōu)勢裂隙發(fā)育方向和邊坡表現為大角度相交，傾倒變形體地質特點對于自身穩(wěn)定性有很大的幫助。按照野外地質勘察情況得知，傾倒變形體表現不存在顯著的變形裂縫、下錯滑移等情況，表明傾倒變形體的穩(wěn)定性比較不錯。穩(wěn)定性對于工程的影響，主要是廠房邊坡開挖之后，在坡體上出現一些順坡向中緩傾角結構面，對于坡段穩(wěn)定性控制造成一定困難，此外還存在地震、邊坡穩(wěn)定、降雨等影響。

5.總結

總而言之，傾倒變形體的成因比較復雜，以地形地貌特征對傾倒變形體進行研究，加強對傾倒變形體的認識。所以，對傾倒變形體的成因、穩(wěn)定性、工程特征進行研究分析，對于工程整體方案、巖土體工程的利用、工程安全性有重要作用。

參考文獻：

[1]張志恒，滕杰，范亮霞.巴基斯坦某大壩樞紐工程壩基巖體工程地質分類及可利用巖體選擇[J].水利水電工程設計，2005（03）.

[2]吳賽鋼，何鵬，郝建.巖體結構特征研究在錨固設計中的應用[J].西部探礦工程，2005（12）.

[3]周濟芳，李建林，王瑞紅.關于卸荷巖體尺寸效應的數值仿真研究[J].四川水利，2008（04）.