新疆某水電站邊坡危巖體穩定計算

張仲貴

摘 要：河段山勢高陡的水電站，如何測算其邊坡危巖體的穩定性？本文通過對新疆某水電站的工程地質條件、邊坡穩定、局部坍塌區進行了詳細分解。

關鍵詞：水電站 邊坡危巖體 穩定計算

新疆某水電站隸屬新疆北部阿勒泰地區富蘊縣境內，工程區河段山勢高陡，河道曲折，河谷狹窄呈“V”型，河道為“S”型，具有裁彎取直引水發電開發的良好條件。電站主要由引水樞紐大壩、溢洪洞、導流兼泄洪洞、引水發電系統、調壓井、地下廠房、尾水調壓室、尾水洞等主要建筑物組成。

1.尾水洞出口工程地質條件

根據對尾水洞出口邊坡現場地質地面測繪調查分析，在尾水洞出口邊坡范圍內主要發育有4組節理（見表1），其中NW向3組，NE向1組，節理均為硬性結構面，局部充填有方解石及巖脈，無軟弱夾層。

第①組NW向：

L1：產狀340°SW∠42°該組節理最長延伸長約3 5m，出露于高程825～852m處。節理面平直、閉合局部有方解石、巖脈充填，間距0.3～3m平行發育。該節理傾向坡外，對邊坡穩定有一定影響。

L2： 產狀300°NE∠70°該節理延伸長約20m，出露于高程849～865m處。節理面波狀、最大開裂寬度約5cm。該節理傾向岸坡內，在高程849m處被L1截斷，高程860m處與節理面L4相交。

L4：產狀340°SW∠42°該節理延伸長約37m，出露于高程840～871m處。節理面平直、傾向岸坡外，在邊坡表面形成規模較大的光滑節理面。

第②組NE向：

L3產狀70°NW∠85°該節理延伸長約30m，節理面粗糙、閉合，該節理在高程840～857m處被L4截斷。

尾水洞出口邊坡在不同傾角結構面的切割下，岸坡前緣易出現小規模的崩塌現象，并在坡腳形成塊碎石崩積倒石錐，局部地段則形成一定規模的松動卸荷巖體。根據地面地質調查結果分析，該邊坡存在一處不穩定巖體SL1（詳見圖1）。

2.尾水洞出口邊坡穩定分析

據調查該不穩定巖體位于尾水洞出口后邊坡，自然坡度35°～40°。該邊坡雖然是結構面組合已崩塌后形成的目前較穩定邊坡，但從邊坡結構面組合條件分析看，在該邊坡下部仍存在一組傾向坡外的緩傾角結構面L1、背部拉裂面L2規模不大，未將巖體切穿、陡傾角L3未切至巖體下部，在高程840～857m處被光滑節理面L4截斷。因此，該處雖受裂隙相互切割，但并未形成獨立巖體。該巖體呈厚層狀結構，頂部高程873m，底部高程824m。

假設巖體被裂隙切割形成獨立巖體，根據平面圖及剖面圖計算過程列表如表2、表3。

不穩定體抗滑穩定計算結果見表4。

由以上計算可以看出，在假設裂隙將SL1切割成獨立巖體的條件下，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=2.68，滿足巖質邊坡安全系數1.30～1.50的要求（對工程安全等級為一級的邊坡工程，Fs值宜采用1.30～1.50；工程安全等級為二級的邊坡工程，宜采用1.15～1.30；工程安全等級為三級的邊坡工程，宜采用1.05～1.15。巖土工程勘察規范[2009年版]），該邊坡總體處于穩定狀態。但邊坡陡壁處靠近河道臨空面L4節理面下部局部發育平行于L1、L2的短小裂隙，在物理風化作用下易形成局部邊坡產生小的崩塌。

3.尾水洞出口邊坡A區局部崩塌體

該區分布于L 1與L 4之間，分布高程820m～859m，順坡長度約31.7m，寬度6.7～12.2m，厚度7.6～13.4m，主要發育平行于L1、L2的短小裂隙，產狀分別為：340°SW∠42°、300°NE∠70°，受裂隙相互切割，該范圍巖體呈層狀結構，在風化作用及后期爆破施工過程中易出現小的崩塌現象，對尾水洞出口施工期和運行期產生危害，建議進行錨固處理。

4.新尾水洞出口右側邊坡

該區位于尾水洞出口右側坡腳，巖性為片麻巖，屬強風化層，巖體較破碎，設計在該邊坡采用直坡開挖，對邊坡產生擾動，形成邊坡局部垮塌或掉塊。建議開挖過程中采用短進尺、弱爆破，并加強錨固處理。

5.結論及建議

經現場測繪、編錄及邊坡穩定分析、計算，尾水洞出口邊坡總體處于穩定狀態，但邊坡陡壁處靠近河道臨空面（A區）發育的短小裂隙在物理風化作用及后期施工擾動影響下易使局部邊坡產生小的崩塌，對尾水洞出口施工期和運行期產生危害，須對該范圍（A區）進行錨固處理。

尾水洞出口右側邊坡在直坡開挖過程中，易對邊坡產生擾動影響，形成邊坡局部垮塌或掉塊，建議在施工過程中采取合理施工措施，降低人為因素對邊坡巖體的擾動，并加強邊坡巖體的錨固處理。

參考文獻：

[1]GB50487-2008.水利水電工程地質勘查規范.

[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]新疆某水電站工程地質竣工報告（內部資料）， 2017.