岔河水庫工程樞紐區邊坡穩定性評價及治理設計

陳 睿

(畢節市勘測設計研究院，貴州 畢節 551700)

0 引 言

岔河水庫工程樞紐區邊坡的穩定性受到多種因素的影響，需要明確工程邊坡變形機理和存在的不良地質，保證治理措施有效。水利工程建設會對原有的土壤結構造成擾動，同時因為庫區地質災害頻發，若處理不善則會對人們的生命財產安全造成威脅[1]。為此，有效防治庫區地質災害是重點。文章對工程地質條件和滑坡特征進行分析，并提出具體的治理方案。

1 工程概況

岔河水庫壩址位于大方縣高店鄉大山村岔河的梁子河段，工程主要任務是灌溉和供水，屬Ⅲ等中型水利工程。樞紐工程區主要建筑物包括混凝土面板堆石壩、開敞式溢洪道、導流兼放空隧洞、引水隧洞及交通工程等。壩頂高程1448.1m、壩底高程1381.0m、最大壩高67.1m，上游側鋼筋混凝土防浪墻頂高程1449.3m，壩頂寬7.0m、長165.0m，上、下游壩坡1∶1.4。

2 樞紐邊坡穩定性分析與評價

2.1 邊坡的基本特征

2.1.1 巖體結構特征

從巖體結構來說，對于巖質邊坡穩定性影響最大的就是結構面，該工程中巖體結構物理參數見表1。就以往工程勘查經驗來說，巖質邊坡是物理力學變化較大且物理化學作用影響表現較為強烈的結構。若存在結構面，則會降低巖土結構的強度，從而增加巖體變形，這樣就會延長巖體流變力學特征和時間效應，也會加深巖體的不均勻性。通常情況下，不穩定巖體通常都是沿著一個結構面或者是多個結構面的組合邊界產生剪切滑移、張拉破裂或者是錯動，會對邊坡巖體的穩定性造成不利影響。

表1 樞紐工程區邊坡巖體物理力學性質參數建議值表

2.1.2 巖體應力

各向同性條件下邊坡巖體應力分布關系十分復雜，因為巖體中存在著諸多的不連續面，并且會受到結構面切割作用的影響，造成應力分布變化。本次探討研究的邊坡位于地層表部，應力水平較低。因為應力變化規律有跡可循，為此本次研究中不就巖體應力對于邊坡穩定性的影響進行重點研究。

2.1.3 地下水

水對于巖體有化學物理作用，主要表現為會侵蝕或溶解巖體，地下水滲流產生的掏蝕作用和滲流中的細粒物質會不斷流失，使得巖體結構整體強度不斷降低。地下水的存在也會造成巖體應力變化，有效應力的降低一方面會因為破壞面的法向應力降低，造成抗剪切能力弱化。但是因為受到地下水流動的影響，在對應力參數進行選擇時，需要對這一因素進行分析。同時，還可通過邊坡內部的浸潤線以及庫水位反映出水對于邊坡穩定性的影響。

2.1.4 爆破動力因素

邊坡巖體在爆破過程中，爆破源周邊的巖體會受到強勁的沖擊力，巖體介質會發生變形。當邊坡巖體受到了質點振動的影響，會產生動荷載作用，這樣就會造成邊坡巖體剪應力的提高。當壓縮波傳播至自由面后，就會引發擴張運動，當巖體受到了外部作用后，因為內部應力差異，會出現裂縫[2]。

2.2 軟巖邊坡變形特征

軟巖邊坡變形主要有2種表現形式，即卸荷回彈以及蠕變兩種。在邊坡形成過程中，因為坡面卸載，坡體內的彈性會不斷釋放，造成坡面位移，卸荷也會回彈。就卸荷回彈發生原因進行分析，主要是巖體中的內部能量作用造成的，當失去了外部約束后內部能量釋放結束，變形也隨即停止。坡體會隨著蠕變的不斷發生而松弛，影響范圍較大。當軟巖邊坡在水中時，會產生軟化作用[3]。

3 水庫工程樞紐區邊坡治理設計

3.1 加強對邊坡的監測

需要對邊坡結構進行跟蹤監測，主要監測內容有坡體環境以及支護結構內里。其中，坡體環境監測主要包括坡頂位移、地表裂隙發育、地下水運動、滲水現象等。支護結構的內力監測主要是指各類結構的應力項目監測。

3.2 控制爆破措施

3.2.1 嚴格控制藥量

通常是將安全質點振動速度作為參考標準確定單個或者是一次允許的起爆總裝藥量。在施工中，需要依據邊坡的變形程度、振動等監測數據進行綜合處理分析。

3.2.2 選擇合理微差間隔時間

微差爆破的最大優勢體現在可以弱化地震效應的不利影響，并且可以改善破碎質量。當爆破藥物用量一致使，微差爆破更具優勢，振速較低，但是降低程度會因為爆破作業方法不同而有所差異。為保證爆破效果，需對微差時間進行合理設置，微差時間的選取需要以相鄰起爆端之間產生的地震波形發生疊加為標準。

3.2.3 避免累積位移

因為邊坡坡體物理力學性能較差，所以需要對爆破效應下的位移進行監控，尤其是較小位移，可避免因為多次爆破造成位移不斷累積，影響邊坡結構的穩定。

3.2.4 爆破速度控制參考

穩定邊坡速度<25cm/s；較穩定邊坡速度<20cm/s；微風化花崗巖：15-20cm/s；弱風化花崗巖：10-20cm/s；強風化花崗巖：10cm/s；小灣水電站高邊坡以爆區上一臺階坡腳來控制，II類巖體：10-15cm/s，III類巖體：5-10cm/s，IV類巖體：2-5cm/s。

3.2.5 避免共振

一般邊坡的固有頻率約<10Hz，故地震波的主頻率應避開邊坡的固有頻率。在這種情況下，高頻成分衰減很快，傳播不遠，對邊坡影響相對較小。

3.3 治理措施

采取的治理措施有以下幾個方面：

1)對于赤平投影分析可能產生的各種破壞形式，需要采用系統錨桿和隨機錨桿進行支護，其錨固段應放在弱風化巖體內。同時水庫運行要精心管理和科學調度，防止庫水位的陡漲陡落產生的孔壓消散慢問題。

2)綜合極限平衡法和數值分析結果，表明軟巖邊坡的破壞，不僅有強度問題，還和位移相關。故對于右岸壩肩周邊邊坡，需要對庫區邊坡和馬道開挖進行支護；對于趾板上部的邊坡，建議采用預應力錨索支擋或加密錨桿間距及加大錨桿直徑的方式進行錨固；對于強風化泥巖容易發生滑動的邊坡，需要支擋，建議采用預應力錨索加固。

3)對于左岸壩肩周邊邊坡，需要對庫區邊坡進行支護；對于趾板上部的邊坡，建議采用預應力錨索支擋或加密錨桿間距及加大錨桿直徑的方式進行錨固；對于已經出現變形的坡體(側槽段和控制段交界位置)，需要在清理的基礎上增加錨固措施(如剛度稍大的鋼管樁或鋼筋樁)以保證側槽段基礎施工安全；另外為保證溢洪道的安全運營，建議采用預應力錨索來控制變形，以防止坡體變形松弛影響擋墻變形及地基強度；另外，溢洪道控制段開挖暴露時間長，需要對擋墻基礎及泄槽段基礎下部進行固結灌漿處理，并在擋墻基礎斷面尺寸突變的位置配置適量鋼筋。

4)泥巖需要進行防水措施，以保證其原始結構性，尤其對于右岸邊坡軟硬巖交界的位置，應做好防排水，防止軟化泥巖；對左岸溢洪道的水工建筑(擋墻等)，應做好相互連接處的防水，以保證基礎下部不被軟化和沖蝕。

4 結 語

綜上所述，岔河水庫工程樞紐區邊坡存在破壞隱患，需綜合采用多種處理措施進行加固處理，保證水工建筑的穩定性。處理后該工程運行狀況良好，未出現病害。

[1]耍強強，陳釗鋒.三峽庫區某邊坡穩定性評價及治理[J].土工基礎，2012，26(02)：21-24.

[2]萬力，虞磊，楊長烜.夾巖水利樞紐工程庫區邊坡穩定性評價與治理[J].資源環境與工程，2014，28(04)：381-385.

[3]管宏飛，肖詩榮，宋桂林，等.三峽庫區巫山某高邊坡穩定性評價及工程治理[J].土工基礎，2014，28(02)：64-67.