新疆和田玉龍喀什水利樞紐工程右岸單薄山梁穩定性分析

【摘要】玉龍喀什水利樞紐工程為混凝土面板堆石壩，右岸單薄山梁是主要工程地質問題之一。利用YCW程序進行右岸單薄山梁節理裂隙統計，分析右岸單薄山梁的整體穩定性；再利用極限平衡法，分析斷層f3和f4為底滑面形成的潛在不穩定體，分析其局部穩定性，提供處理依據。【關鍵詞】單薄山梁；YCW程序；赤平投影；斷層；極限平衡1、工程概況玉龍喀什水利樞紐工程是一項具有生態、防洪、灌溉、發電等綜合利用任務的水利工程，是玉龍喀什河山區河段的控制性水利樞紐工程。水庫最大壩高230.5m，總庫容5.37億m3，正常蓄水位2170.0m，相應庫容5.28億m3，死水位2080m，死庫容1.01億m3，調節庫容4.27億m3，電站裝機容量435MW（其中，生態電站裝機容量35MW），設計年發電量11.14億kW·h，屬大（2）型Ⅱ等工程。 工程壩址處地層較為單一，主要為早元古界灰黑色的二云母石英片巖，片理總體產狀40～60°NW∠25～40°，微波狀起伏，小褶曲發育，呈片理面結合牢固的薄層狀結構，片理間咬合力好。2、基本地質條件壩址右岸為一魚脊狀單薄山梁（圖片1），山脊走向NW向（327°），梁頂高程2210～2290m，河拔240～320m。梁頂寬20～60m，正常蓄水位2170m高程，梁頂寬大于170m。山梁NE側（壩基側）岸坡臨河分布Ⅲ級階地，高程2010～2017m，階面寬30～80m，表部覆蓋厚2～19m的風積粉土，階地前緣至河床為高35～45m的基巖陡坎；階地后緣至坡積后緣2100m高程段岸坡較緩，自然坡度30～35°，表部堆積有崩、坡積的碎塊石土，其厚度4～8m，結構松散；坡積后緣以上（2040m～2150m高程范圍內）為一高20～100m陡坎，順山脊展布，坡度55～70°。梁前端側坡地形較緩，自然坡度28～32°，岸坡表部堆積有坡、風積的粉土及碎石土層，厚度2～4m，中部Ⅳ級階地（階面頂2035m）覆蓋層厚6m左右。山梁SW側（庫區側） 岸坡自然坡度35～60°，受片理面和NW向結構面組合切割，順片理面剝蝕形成溝梁相間地貌，大部分基巖裸露，局部覆蓋含碎石土層；岸坡臨河分布Ⅲ級階地，階面寬8～30m，砂礫石大部分被侵蝕，現堆積厚2～10m的風積粉土，階地前緣至河床為高30～45m的基巖陡坎。3、 單薄山梁巖體的構造特征右岸單薄山梁主要發育NWW～NNW向裂隙，產狀290～350°NE∠65～85°，延伸長一般20～50m，傾向岸外；局部還發育產狀為40～50°NW∠20～40°的NE向裂隙，與片理面近平行。通過地表測繪和平洞揭露，山梁淺表層，垂直深約20～25m范圍裂隙較發育，裂隙面多閉合、可見銹染。山梁前端坡腳附近，高程2035m以下段發育小斷層f3和f4。f3為層間擠壓小斷層，產狀40～45°NW∠27～30°，主斷層帶寬3～5cm，帶內充填碎裂巖和斷層泥，影響帶寬50cm；f4產狀17～22°NW∠70～75°，為垂直河向小斷層，主斷層帶寬3～8cm，帶內為碎裂巖及斷層泥，斷層面波狀起伏。4、 單薄山梁穩定性分析4.1整體山梁穩定性分析從地表測繪、平洞、鉆孔及井下電視等分析，山梁淺表層20～25m范圍巖體破碎，結構面發育，有順片理面小斷層，切腳后容易形成沿斷層面的滑塌，穩定性差；順片理面延伸位于河床基巖面以上，被河槽切腳部分，以片理面為底滑面，飽和后c值0.65MPa，ψ值35°，采用極限平衡理論，按照巖質邊坡平面型滑面穩定分析計算，不考慮地震影響和考慮地震影響時，穩定系數均大于1.25，山梁不會順片理面滑動；深部山梁巖體較完整，順片理面延伸進入河床覆蓋層以下基巖，根基穩定。為進一步分析右岸單薄山梁結構面對邊坡穩定性的影響，本次利用YCW程序進行右岸單薄山梁節理裂隙統計及赤平投影圖繪制，通過裂隙統計進行了結構面分組（表4.1），在結構面分組的基礎上進行了穩定性分析（圖4.1.1）。穩定性分析結果表明，右岸單薄山梁庫區側岸坡和前端側坡均是穩定的，壩體側坡可能的失穩模式是結構面2：295～320°SW∠ 65～85°切割形成的傾倒破壞。通過地質測繪及平洞揭露，該組裂隙發育很少，僅個別地方發育，且延伸短、連通性差，不會對邊坡整體穩定構成大的影響。4.2局部斜坡穩定性評價以f3斷層為底滑面，f4斷層為后緣，形成向河床滑動的潛在不穩定體，分布高程1970～2080m，長度180m，寬度130m，平均厚度25m，估算方量為58萬m3。f3斷層被f4斷層截斷，未發現明顯向坡上延伸跡象，向下延伸至河床下部基巖與覆蓋層界線部位，部分被切腳（圖4.2.1）。式中：Ks—穩定系數；Ri—第i塊滑動面上抗滑力（KN/m）；Ti—第i塊滑動面上下滑力（KN/m）；ψi—第i塊剩余下滑力傳遞至i+1塊時的傳遞系數（j=i）；Fi—水平力地震在各條塊產生的分力（KN/m）；Wi—第i塊滑體重力（KN/m）；i—第i塊滑面與水平面夾角（°）；i—第i塊滑面內摩擦角（°）；ci—第i塊滑面黏聚力（KPa）；li—第i塊滑面長度（m）；A—地震加速度。按巖屑夾泥型結構面，取值c=65KPa，=22°，r=26.9KN/m3，A=0.227g。假定河床部位完全被切腳且不考慮砂礫石蓋重，經計算，在不考慮地震影響和考慮地震影響時，穩定系數分別為0.99和0.64，均不滿足規范要求，存在整體滑移的可能性，作為趾板基礎須采取處理措施。5、結語右岸為單薄山梁，自然邊坡整體穩定，山梁淺表層發育順片理面小斷層，局部有滑動可能，建議結合水工建筑物處理；山梁前端坡腳由f3斷層和f4斷層組合形成的潛在不穩定體，在不考慮地震影響和考慮地震影響兩種工況下，安全系數均不滿足規范要求，穩定性差，作為趾板基礎須采取處理措施。參考文獻： [1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50487.水利水電工程地質勘察規范 [GB].中國計劃出版社.2008[2] 玉龍喀什水利樞紐工程地質勘察報告.2016作者簡介：馬琪，男，1989年03月03日生，回族，新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所，工程地質與水文地質專業工作，助理工程師。