錦屏一級(jí)水電站壩肩高陡邊坡地質(zhì)分析

摘 要：本文通過(guò)查閱大量有關(guān)錦屏一級(jí)水電站壩肩邊坡地質(zhì)類文獻(xiàn)及地質(zhì)勘查資料，對(duì)其壩肩高陡邊坡地質(zhì)情況進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)。主要介紹了工程概況、左右岸地質(zhì)情況分析、及左右岸一些特殊的起控制性的坡體結(jié)構(gòu)和其破壞模式，重點(diǎn)介紹了左岸的兩個(gè)起特殊控制性的坡體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)左右岸地質(zhì)情況和特殊坡體結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)壩肩邊坡簡(jiǎn)要分析其穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高陡邊坡;錦屏一級(jí)水電站;復(fù)雜地質(zhì)條件;深部裂隙

錦屏一級(jí)水電站位于青藏高原東側(cè)的四川涼山彝族自治州鹽源縣、木里縣境內(nèi)的雅礱江干流上。其壩址河段流域河谷狹窄陡峭，是典型深切V型峽谷。左岸拱肩槽開(kāi)挖邊坡高度達(dá)530m，右岸拱肩槽開(kāi)挖邊坡高度達(dá)到445m。其采用的是混凝土雙曲拱壩，拱壩壩高305m，厚高比0.207，左岸拱肩槽開(kāi)挖邊坡高度達(dá)530m，右岸拱肩槽開(kāi)挖邊坡高度達(dá)到445m，也是目前世界上已建的最高的雙曲薄拱壩，其壩址兩岸復(fù)雜的地質(zhì)條件，在世界上施工難度也是罕見(jiàn)的，兩岸邊坡充斥著斷層、節(jié)理、及軟弱夾層，其高陡邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

國(guó)內(nèi)很多學(xué)者針對(duì)錦屏一級(jí)水電站壩址兩岸地質(zhì)條件及邊坡破壞形式進(jìn)行了研究，如宋勝武，向柏宇等（2010）[1]詳細(xì)分析了壩址地質(zhì)條件，分析總結(jié)了左右岸一些特殊坡體結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的破壞模式。祁生文，伍法權(quán)等[2]（2004）從工程地質(zhì)類比的角度分析了錦屏一級(jí)水電站左岸深部裂縫的形成，其認(rèn)為左岸邊坡深部裂縫形成的本質(zhì)原因及前提條件是區(qū)域的地殼活動(dòng)水平和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度。徐佩華，陳劍平，黃潤(rùn)秋等[3]（2004）采用FLAC-3D模擬與3D-σ模擬揭示了左岸邊坡變形機(jī)制，分析得到了坡體卸荷促進(jìn)彎曲傾倒變形。劉忠緒，楊靜熙[4]（2017）通過(guò)研究分析錦屏一級(jí)水電站近20年的工程勘察資料全面總結(jié)了工程地質(zhì)勘察工作。

本文主要根據(jù)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)壩址兩岸邊坡的地質(zhì)條件，研究一些特殊坡體結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的破壞模式。

1 左岸坡體地質(zhì)分析

左岸邊坡地質(zhì)情況：錦屏一級(jí)水電站左岸坡體的山谷上方約1800m高程以上由雜谷腦組第三段厚～巨厚層變質(zhì)砂巖夾薄層板巖組成，低于1800m高程以下由第二段大理巖組成，以中厚層結(jié)構(gòu)和厚層～塊狀結(jié)構(gòu)為主，地層組合較復(fù)雜，堅(jiān)硬的大理巖、變質(zhì)砂巖與相對(duì)薄弱層板巖組合。坡體中的發(fā)育有許多的斷層和裂隙，主要為f5，f8，f42-9斷層及層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶、煌斑巖脈（X）等。1800m高程以下開(kāi)挖邊坡大理巖段主要由微新無(wú)卸荷巖體組成，僅在江邊有少量風(fēng)化卸荷巖體，1800m高程以上的砂板巖主要為弱卸荷巖體、變形張裂隙巖體、變形傾倒巖體。左右岸發(fā)育有多條裂隙，其中左岸節(jié)理裂隙及斷層發(fā)育多且深，是影響大壩基巖質(zhì)量的主要地質(zhì)因素，大部分文獻(xiàn)也多是基于左岸邊坡節(jié)理裂隙、斷層或是其對(duì)大壩整體或長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面的研究。

由于左岸邊坡的特殊性，左岸邊坡為逆向坡，是典型的反傾向坡，斷層、節(jié)理裂隙發(fā)育的多且深，巖體完整性差，決定了左岸坡體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，較為特殊的坡體結(jié)構(gòu)為以下兩種。

1）傾倒式順向坡結(jié)構(gòu)：左岸纜機(jī)平臺(tái)邊坡在大約2000m高程以上的砂板巖中普遍出現(xiàn)傾倒拉裂，受微地形和巖性、地層組合情況影響在山梁、沖溝等不同部位傾倒變形強(qiáng)烈程度有一定差異，坡體中軟弱結(jié)構(gòu)面為后緣順坡陡傾斷層、卸荷拉裂縫，可能變形失穩(wěn)模式為傾倒-滑移破壞及局部的小規(guī)模楔形體破壞。左岸傾倒式順向坡結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)要描述為滑坡后緣張拉開(kāi)裂傾倒破壞，前緣滑移破壞。

2）左岸壩肩邊坡在1800m高程以上由f42-9斷層、SL44-1拉裂帶、煌斑巖脈組成的左岸壩頭變形拉裂巖體的楔體雙滑結(jié)構(gòu)，坡體中軟弱結(jié)構(gòu)面為f42-9斷層、SL44-1拉裂帶、煌斑巖脈以及f42-9斷層上、下盤(pán)、與f42-9斷層同向的一系列小斷層，可能的變形失穩(wěn)模式為大楔形塊體雙滑破壞，SL44-1拉裂帶、煌斑巖脈及f42-9斷層相互交織，最終在纜機(jī)平臺(tái)荷載等因素的擾動(dòng)下形成楔體雙滑模式。

2 左岸坡體地質(zhì)分析

右岸坡體主要地質(zhì)構(gòu)成主要由雜谷腦組第二段大理巖組成，其中中上部邊坡巖性為薄～中厚層大理巖夾綠片巖夾層，以中厚層結(jié)構(gòu)為主，中下部巖性為厚～巨厚層大理巖、條紋狀大理巖夾綠片巖透鏡體，以厚層～塊狀結(jié)構(gòu)為主。邊坡中的軟弱結(jié)構(gòu)面主要為f13，f14，f18斷層和邊坡中上部的層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶、中部的風(fēng)化綠片巖透鏡體。開(kāi)挖邊坡主要由微新無(wú)卸荷巖體組成，僅在江邊部位發(fā)現(xiàn)有少量風(fēng)化卸荷巖體。由于右岸坡體相對(duì)于左岸坡體基巖完整性較好[4]，右岸是由較完整的大理巖構(gòu)成，左岸是有較多風(fēng)化卸荷拉裂的砂板巖構(gòu)成，巖體完整性較差。故而前人的研究多從左岸復(fù)雜的壩肩邊坡地質(zhì)條件為方向，對(duì)右岸坡體的地質(zhì)情況也有少量的研究，但大都只是簡(jiǎn)單的地質(zhì)描述。如宋勝武等[1]對(duì)左右岸的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)概括，其中對(duì)右岸進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，右岸坡體開(kāi)挖邊坡總體穩(wěn)定性較左岸好，總結(jié)了一種右岸的特殊坡體結(jié)構(gòu)：地層順向坡結(jié)構(gòu)，由于右岸是順向坡對(duì)其坡體開(kāi)挖（高程1973m處的纜機(jī)平臺(tái)的開(kāi)挖卸荷，以及纜機(jī)平臺(tái)處向下加荷）容易造成開(kāi)挖面以上的下部懸空坡體及開(kāi)挖面以下加荷后的坡體造成順沿地層的順向坡體結(jié)構(gòu)，其可能的破壞模式是由層狀結(jié)構(gòu)面控制。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

錦屏一級(jí)水電站的大壩作為目前世界上最高的雙曲薄拱壩，加上兩岸高陡邊坡復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，特別是左岸邊坡，發(fā)育有大量的斷層，深部裂隙，地質(zhì)條件及其復(fù)雜，其穩(wěn)定性研究至關(guān)重要。從左岸邊坡地質(zhì)條件看，整體穩(wěn)定性問(wèn)題主要是1960m高程以上的變形傾倒巖體和由f42-9斷層、煌斑巖脈和SL44-1拉裂帶相互切割形成的拉裂變形巖體—即楔形體雙滑結(jié)構(gòu)。而右岸坡體結(jié)構(gòu)是順向坡結(jié)構(gòu)，基巖完整性較好，從右岸高程約1870～1885m為分界線，其以上以下部分均是順向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，可能的破壞模式均是由開(kāi)挖的卸荷拉裂隙或是原本就有的層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶造成的地層順向坡結(jié)構(gòu)，但右岸在開(kāi)挖過(guò)程中及后期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中只要做好支護(hù)措施就可在較完整性的基巖條件下保持較好的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

錦屏一級(jí)水電站壩肩超高邊坡工程的成功實(shí)施對(duì)我國(guó)的水利工程及邊坡工程都起到很好的示范性作用，提供了有用的經(jīng)驗(yàn)和很大的參考價(jià)值，其成功實(shí)施的背后離不開(kāi)眾多工程師及勘察人員的心血和許多研究人員對(duì)該世界性難度的工程地質(zhì)問(wèn)題的深入研究，為之后的工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]宋勝武，向柏宇，楊靜熙，等.屏一級(jí)水電站復(fù)雜地質(zhì)條件下壩肩高陡邊坡穩(wěn)定性分析及其加固設(shè)計(jì)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010（3）：442-458.

[2]祁生文，伍法權(quán)，丁振明，等.從工程地質(zhì)類比的角度看錦屏一級(jí)水電站左岸深部裂縫的形成[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004（8）：1380-1384.

[3]徐佩華，陳劍平，黃潤(rùn)秋，等.錦屏Ⅰ級(jí)水電站解放溝左岸邊坡傾倒變形機(jī)制的3D數(shù)值模擬[J].煤田地質(zhì)與勘探，2004，32（4）：40-43.

[4]劉忠緒，楊靜熙.錦屏一級(jí)水電站工程地質(zhì)勘察綜述[J].水電站設(shè)計(jì)，2017（2）.

[5]榮冠，朱煥春，王思敬.錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡深部裂縫成因初探[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008， 27（S1）：2855-2855.

作者簡(jiǎn)介

趙夢(mèng)園（1997-），女，漢族，河南長(zhǎng)葛人，工學(xué)碩士，重慶交通大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，研究方向：邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理，邊坡防治工程。