西泌河水庫左岸導流洞進水口邊坡穩定性研究

張耀華，周林輝

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司工程建設事業部，貴州貴陽550081）

西泌河水庫左岸導流洞進水口邊坡穩定性研究

張耀華，周林輝

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司工程建設事業部，貴州貴陽550081）

邊坡穩定性對導流洞的安全運行有著重要影響，文章以貴州西泌河水庫左岸導流洞進水口邊坡工程為例，分析了邊坡地質條件及變形破壞特征，并運用極限平衡法對導流洞進水口邊坡穩定性進行研究。結果表明，邊坡結構整體穩定性良好，但局部區域有發生失穩變形的可能，需在施工支護方面多加注意。

導流洞；進水口邊坡；變形破壞特征；穩定性

西泌河水庫位于貴州西泌河下游河段，其大壩樞紐區在貴州省晴隆縣蓮城鎮與馬場鄉交界處，壩址以上集雨面積336.85km2。西泌河水庫施工導流方式為圍堰斷流、隧洞導流，導流洞位于左岸坡。導流洞進口高程為631.5m，出口高程為630.5m，導流洞長388.739m，底坡為0.445%。導流洞斷面設計為城門洞型，斷面尺寸為6m×8.5m。導流洞邊坡本身坡度較大，邊坡巖體以軟質風化巖體為主，且內部有卸荷裂隙和裂縫的存在，邊坡開挖施工可能引起邊坡的失穩，對水庫建設施工導流方案的實施造成較大影響［1］。

1 導流洞進水口邊坡地質條件

1.1 區域地形地貌

工程區地處云貴高原向廣西丘陵盆地過渡的斜坡地帶，地形起伏較大，屬高原峽谷區。地勢總體西南高、東北低。庫區河谷深切，在地殼長期內外應力的作用下，河谷及岸坡地帶各種不同形式不良物理地質現象均有出現，經調查河谷及岸坡不良物理地質現象主要表現為重力崩塌及滑坡。導流洞進水口邊坡地質條件如下：

（1）進口明挖段（樁號0+000～0+011.84）

地表基巖裸露，自然地形坡度56°。巖質邊坡為切向坡，自然邊坡穩定。洞室圍巖為T2g2-1碳泥質膠結的角礫狀白云巖，軟質強風化巖體，巖體較破碎，洞室圍巖類別屬于Ⅴ類。

（2）進口段（樁號0+011.84～0+046.72）

洞室圍巖為T2g2-1碳泥質膠結的角礫狀白云巖，屬于軟質弱風化巖體。巖體中主要結構面是層面及裂隙面，巖層產狀為16°∠48°。隧洞方向與巖層走向的夾角25°，洞室圍巖類別為Ⅳ類。

1.2 邊坡結構體特征

結合現場勘測結果以及已有地質資料，分析導流洞進水口邊坡地質結構主要受變傾斜順向層巖體、層面以及裂隙的影響。調查發現邊坡巖體中有組優勢裂隙組合（L1～L4），將其與周圍小裂隙進行編組，其性狀特征見表1。

表1 導流洞進水樓裂隙組面性狀

2 邊坡變形破壞特征

導流洞邊坡自然變形較為明顯，外部出露有滑移拉裂和卸荷松動破碎現象，如圖1所示。導流洞邊坡有強卸荷與弱卸荷巖體分布，強卸荷巖體分布于邊坡巖體上層，并由邊坡底部至上深度逐漸增加，整體外部輪廓呈凹弧形。在邊坡初始開挖過程中，揭露導流洞上部巖體中有多條裂隙與裂縫，裂縫產狀與規模各不相同；其中①、②組裂縫對巖體穩定性有著重要影響，在開挖過程中部分區域出現開裂。與此同時，巖體內的②、③組緩傾斜結構面可能形成滑移拉裂的底滑面，并且④組裂隙與卸荷弱結構面錯動變形會造成巖體后緣拉裂與側向割裂情況［2-3］。綜上分析可知，導流洞進水口邊坡巖體變形破壞模式主要為順著軟弱結構面的滑移—拉裂破環與側向割裂。

圖1 卸荷區巖體破壞

3 邊坡整體穩定性計算

3.1 邊坡穩定性分析

導流洞進口邊坡內并不存在對邊坡穩定穩定性造成不利影響的結構面存在，其整體穩定性主要受大型結構結構面控制，穩定性良好。但分析地質勘測結果可知，導流洞進水口邊坡存在不利邊坡穩定的結構面組合存在，其分布區域主要集中在洞臉邊坡以及上游側邊坡位置。開挖邊坡坡面穩定性受到強卸荷類和弱卸荷類巖體的影響，有出現滑移破壞的可能。因此，根據上述地質結構分類及破壞特點，對不同工況條件下的邊坡穩定性進行計算，計

圖2 自然邊坡穩定性計算模式

3.2 穩定性計算成果分析

計算方法為一般條分法、畢肖普法以及簡布法種，分析自然邊坡在四種不同工況下的穩定性系數，并將之與安全允許值進行對比分析，了解導流洞進水口邊坡穩定性極限平衡情況［4-8］。四種工況分別為：工況Ⅰ，天然；工況Ⅱ，暴雨；工況Ⅲ，地震，工況Ⅳ，暴雨地震。根據導流洞邊坡結構面特性并取結構面參數，但需注意在暴雨條件下適當調整計算參數，如巖石容重提高kN/m3，巖石內聚力與內摩擦角需適當降低，不同剖面邊坡穩定性系數計算結果分別見表2和表3。

表2 導流洞邊坡縱剖面穩定性計算結果

表3 橫剖面穩定性計算結果

分析上表數據可知，四種工況的安全穩定性系數范圍分別在1.5～1.8、1.0～1.2、1.4～1.55和1.0～1.1，均在安全允許范圍之內，因此判定西泌河水庫導流洞進水口邊坡穩定性良好，邊坡結構模型組合滿足不同工況下安全使用要求。

4 邊坡局部穩定性分析

4.1 洞臉邊坡

導流洞洞臉邊坡的結構產狀為N61°W/NE∠63°，局部區域有出現平面拉裂破壞的可能，其局部邊坡穩定性赤平投影如圖2所示。滑移拉裂塊體的出現主要是②-1順坡裂隙以及L2裂隙底滑面切割巖體造成的，而L3裂隙滑面是局部巖體失穩的側向控制面。

4.2 上游側、下游側邊坡

導流洞上游側邊坡產狀為N16°E/SE∠48°，導流洞進水口上游側巖體分布的②組緩斜結構面向下游傾斜，上游側邊坡整體結構穩定性較好，基本沒

圖2 洞臉赤平投影

有發生破壞失穩的可能。而由下游側邊坡局部穩定性赤平投影（圖3）可知，進水口下游側邊坡傾角較大，有發生局部滑移拉裂破壞的可能，其發生是②-1底滑面和①組裂隙后緣拉面共同作用的結果。

圖3 側邊坡赤平投影

5 結語

（1）西泌河水庫左岸導流洞進水口圍巖巖體以強卸荷Ⅴ類和弱卸荷Ⅳ類為主。邊坡施工開挖會增加坡高，其開挖坡比要超過邊坡穩定坡比，可能造成邊坡的失穩變形，需對其邊坡穩定性進行分析。地質勘察結果表明，導流洞進水口邊坡巖體中結構面發育程度較低，僅有層面與裂隙面，邊坡上覆強卸荷類巖體較少，故認為邊坡穩定性較好。

（2）對邊坡穩定性造成影響的因素主要為強卸荷Ⅴ類和弱卸荷Ⅳ類巖體。通過邊坡整體穩定性計算結果表明，進水口邊坡在不同工況條件下，整體穩定性系數均在安全允許范圍內，穩定性良好。

（3）邊坡巖體中裂隙發育程度較大，部分結構面組合可能對導流洞洞臉及下游側邊坡穩定性造成影響。因此，工程施工中需要合理確定開挖支護工藝，優化爆破參數，確定有效系統的錨噴支護方案，并加強地質勘測與部分區域的錨索加固支護。

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TV62+1

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1008-1305（2017）01-0138-04

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.042

2016-05-17

張耀華（1982年—），男，工程師。