大崗山拱壩右岸邊坡中傾坡外結構面工程地質特征研究

高 捷

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

大崗山拱壩右岸邊坡中傾坡外結構面工程地質特征研究

高 捷

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

本文根據大崗山水電站開挖以后右岸邊坡發生的變形開裂現象，結合勘探試驗，從地質結構面的角度對邊坡失穩的原因和機理進行了分析，確定了邊坡失穩破壞的主要控制因素為斷層和卸荷裂隙密集帶，并對兩個控制因素的空間分布、規模和物理力學性質進行了詳細研究和闡述，最后對失穩機理和加固措施提出了建議。

邊坡穩定；變形；斷層；卸荷裂隙密集帶

1 工程概況

大渡河大崗山水電站位于四川省石棉縣境內大渡河中游峽谷地段，是大渡河干流近期開發的大型水電工程之一，壩址處控制流域面積6.27萬km2，占全流域的81%，電站正常蓄水位1 130 m，總庫容7.42億m3，電站裝機容量2 600 MW。

電站樞紐主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發電建筑物等組成。擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩，泄洪建筑物由壩身四個深孔和一條右岸開敞式泄洪洞組成，引水發電建筑物布置于左岸，岸塔式進水口，地下廠房。

工程區處于川滇南北向構造帶北端，為南北向與北西向、北東向等多組構造的交匯復合部位，區域構造背景較復雜，區域構造穩定性較差。根據地震安全性評價成果，工程區構造穩定性主要受磨西斷裂所控制。大崗山水電站壩址50年超越概率10%基巖水平峰值加速度為251.7 gal，相應的地震基本烈度為Ⅷ度。

壩區基巖主要為澄江期灰白色、微紅色黑云二長花崗巖（γ24－1），此外，尚有輝綠巖脈（β）、花崗細晶巖脈（γι）、閃長巖脈（δ）等各類脈巖穿插發育于花崗巖中，尤以輝綠巖脈分布較多。

2 右岸邊坡變形特征（2009年9月1日）

右岸邊坡自2007年開挖以來，發生過數次邊坡變形現象，主要表現為傾倒－拉裂破壞和滑移－拉裂破壞。歷次邊坡變形破壞中尤以2009年9月1日右岸1 135（壩頂高程）～1 146 m高程、壩縱0＋40～0＋50 m邊坡出現劈裂－剝落型裂縫危害較大，雖然僅表現為邊坡變形開裂，未出現垮塌破壞現象，但該次邊坡變形直接影響到右岸邊坡的整體穩定，影響到工程的安全運行。這次裂縫主要沿與邊坡近垂直且陡傾的β219輝綠巖脈展布（見表1），在1 100～1 135 m高程邊坡多處發現已噴護的混凝土表面有裂縫出現。

表1 2009年9月1日坡面變形特征統計

3 原因分析

邊坡發育有與邊坡斜交且陡傾坡內β5（F1）、β4、β85、β62等輝綠巖脈，可作為邊坡抗滑穩定塊體的后緣切割面，β219、βj622等輝綠巖脈和近EW向的第④裂隙與邊坡近垂直，可作為抗滑穩定塊體的側滑面（見圖1），而右岸中傾坡外結構面發育，天然邊坡普遍出露中傾坡外的大光面，說明邊坡發生過多次垮塌破壞。

而XL316－1卸荷裂隙密集帶、f231斷層作為中傾坡外軟弱結構面的代表，控制著右岸邊坡整體及局部穩定，與不同的巖脈組合后可形成多個潛在不穩定塊體。由于邊坡開挖，剪出口在邊坡出露并未及時錨固支護，致使邊坡產生滑移－拉裂變形，首先表現為下部高程的β62、f231、β219構成的局部穩定塊體發生變形，沿β62和第④裂隙出現裂縫。隨著變形的發展，β85、f231與β219組合構成局部穩定塊體和β4、f231與β219組合構成局部穩定塊體相繼發生牽引式變形，進而沿β219輝綠巖脈處噴混凝土表層出現裂縫（見圖2）。

圖1 不穩定塊體組合示意

4 控制性底滑面研究

以下著重從空間展布、工程性狀方面介紹及分析控制邊坡穩定的兩大底滑面。

4.1 XL316－1卸荷裂隙密集帶

大量勘探資料揭示，XL316－1卸荷裂隙密集帶貫穿整個右岸邊坡，距離開挖坡面60～80 m（天然坡面80～100 m），總體產狀近SN／E∠40°～50°，走向與邊坡近平行，中傾坡外，約位于1 200 m高程以上，斷續延伸，長度大于350 m，寬度一般2～5 m，局部達14 m。

總體上，XL316－1具有以下特征：

（1）在空間上裂隙張開段與閉合段呈串珠狀分布；

（2）在傾向上裂隙傾角上陡下緩，即在1 250 m高程以下傾角變緩；

（3）在1250 m高程以上以張裂為主，且貫通性較好；

（4）邊坡上游段1 220 m高程一帶XL316－1沿f208斷層發育，XL316－1向下部與f231斷層相接，f231斷層屬巖塊巖屑型－巖屑夾泥型；

（5）卸荷張開寬度自上而下逐漸變小；

（6）XL316－1卸荷裂隙密集帶的連通率為0.50～0.81。

4.2 f231斷層

圖2 中等傾角卸荷裂隙密集帶及f231斷層剖面示意

大量勘探資料及地表調查揭示，f231斷層貫通右岸壩肩邊坡約1 200 m高程以下，延伸長度大于300 m。在1 135～1 010 m高程的右岸壩基、拱肩槽上、下游邊坡連續出露，斷層總體產狀SN／E∠40°～50°，局部傾角達70°，起伏，局部存在高約2～5 m的陡坎。斷層破碎帶寬7～30 cm，由碎裂巖、角礫巖、片狀巖、碎粉巖組成，斷層沿霏細斑巖發育，具綠簾石化蝕變，與輝綠巖脈交匯處斷層帶內見輝綠巖構成的片狀巖、碎粉巖，屬B1巖塊巖屑型－B2巖屑夾泥型。

總體上，f231斷層具有如下特征：

（1）在空間上f231斷層被f218斷層限制，在1 200 m高程以下發育，1 200 m高程以上與XL316－1卸荷裂隙交匯，共同構成控制右岸邊坡穩定的底滑面；

（2）在高程上傾角上陡下緩，即1 184 m高程以上傾角70°～80°之間，在1 184～1 180 m高程傾角45°～60°之間，1 180 m高程以下傾角35°～45°；

（3）f231斷層上、下盤5～10 m范圍內局部發育數條與其平行的小斷層；

（4）1 160 m高程以上斷層帶寬比下部要小。

5 結 論

經過勘探調查和分析表明XL316－1卸荷裂隙密集帶和f231斷層是本次失穩破壞的主要控制因素，并且同時控制著右岸邊坡整體及局部穩定，與不同的巖脈組合后可形成多個潛在不穩定塊體。在邊坡施工過程中和電站運行當中應密切監測邊坡變形與裂隙發展動態，并采取相應有效的邊坡加固治理措施。

TV223；TV642.4

B

1003－9805（2015）02－0032－03

2014－10－15

高 捷（1982－），男，四川 成都人，工程師，從事水電工程地質勘查工作。