巖溪水庫取水口及工作橋后邊坡穩定性分析

陳黎

（貴州省遵義水利水電勘測設計研究院，貴州遵義563000）

巖溪水庫取水口及工作橋后邊坡穩定性分析

陳黎

（貴州省遵義水利水電勘測設計研究院，貴州遵義563000）

巖溪水庫取水口距大壩及溢洪道較近，邊坡結構較為復雜，其穩定性對整個工程安全影響較大。故針對取水口及工作橋后邊坡穩定性作專門穩定評價。對取水口及工作橋后邊坡的邊坡穩定進行分析，利用赤平投影分析方法重點分析公路開挖施工對邊坡穩定的影響和邊坡穩定性。根據邊坡的穩定性分析和計算表明，取水口及交通橋后邊坡穩定性較好，歷史未發生破壞及變形現象，施工時開挖邊坡穩定性較好。理論分析結果與現場監測結果相符，可為邊坡的整治提供科學依據。

邊坡；穩定性；地質；投影

1 概述

巖溪水庫位于務川縣涪洋鎮西南面的當陽村境內，壩址處于洪渡河上游左岸一級支流羊崗河上游的張家寨河段。水庫壩址距涪洋集鎮22 km，距務川縣城45 km，現有303省道從水庫下游9 km處的當陽村經過，從當陽村到水庫壩區有簡易鄉村公路通過，交通較方便。

水庫大壩樞紐建筑物布置包括砼面板堆石壩、溢洪道及取水建筑物等。大壩位于龍塘溝與巖溪溝匯合處，兩支流呈Y字型展布。右岸龍塘溝河流流向N65°W，左岸巖溪溝河流流向N16°W。匯合口處河流轉彎流向N10°W。大壩為砼面板堆石壩，最大壩高60.00 m，壩頂高程782.50 m，壩頂長272.50 m，壩頂寬7.0 m，溢洪道布置于大壩右岸，由引水渠、溢流段、泄槽段、消力池段和出水渠段組成，總長486.71 m。堰頂高程778.00 m。取水兼放空隧洞利用導流隧洞改建而成，由閘門井段、龍抬頭段、無壓隧洞洞身共用段、放空壓力管道段、取水壓力管道段和消力池段組成，總長686.9 m。

取水口及工作橋位于大壩上游龍塘溝右岸，距大壩上游趾板最近約50 m，距溢洪道進口最近約25 m。該工程于2014年3月動工，2015年11月完成施工。考慮到該區域距大壩及溢洪道較近，邊坡結構較為復雜，其穩定性對整個工程影響較大，故針對取水口及工作橋后邊坡穩定性作專門穩定評價。

2 巖溪水庫右岸取水口及工作橋后邊坡穩定評價

2.1 邊坡結構地質條件

該區公路后側795.0 m高程以上為∈2g3薄層為主夾中厚層白云巖、泥質白云巖。且開挖揭露夾薄層粉砂巖層，厚5 cm~8 cm，一般約70 cm夾一層。775 m~795.0 m高程分布∈2g2極薄至薄層泥質白云巖夾少量泥巖。地形坡角40° ~45°，巖性較軟弱，受斷層影響產狀零亂產狀較零亂，靠近溢洪道附近產狀N70°~75°W/SW∠25°~28°，為順向坡，開挖階段對切腳巖體已進行清除。下游側為順向坡結構，順坡向為切向坡結構；775.0 m高程以下為∈2g1-1極薄至薄層泥質白云巖夾少量泥巖，巖性較軟弱，為取水口洞臉，地形坡度40°~45°，為切向坡結構[1]。綜上本區邊坡結構以切向坡為主，上部及下部較為軟弱，中部較堅硬的多元混合結構。

2.2 取水口及交通橋后邊坡穩定分析

取水口及交通橋后邊坡以巖質切向邊坡為主，僅突出狀山體下游受沖溝切割部分為順向坡結構，施工時開挖邊坡穩定性較好。取水洞洞臉邊坡開挖階段該區域僅洞臉表層呈出現局部掉小塊石及碎石現象，其后對洞臉邊坡進行錨固處理，在完成洞臉邊坡錨固及鎖口襯砌后至今已經兩年，歷經隧洞開挖爆破震動及暴雨邊坡均未出現變形及破壞現象。該區上部公路內側后邊坡開挖對邊坡階段出現過裂縫，發育高程778 m~792 m，可見寬度約1 m~3 cm。

2.2.1 計算參數

巖土參數取值表見表1

表1 巖土參數取值表

2.2.2 赤平投影分析

（1）1-1'剖面

1-1'剖面位于右岸取水口及交通橋北側山坡，該剖面取坡體最高臨空面位置切入，坡體為斜向坡形式，巖層面在剖面視傾角近水平，考慮坡體東側受斷層f2影響，巖體破碎，水庫蓄水后，邊坡中下部位于水面下，巖體強度降低，針對剖面現狀特性，剖面穩定性分析時考慮施工階段及蓄水后邊坡的穩定性。

1-1'剖面赤平投影分析（見圖1和表2）：

圖11-1'剖面赤平投影圖

表21 -1'剖面赤平投影分析表

單組結構面的分析：①巖層層面與坡向大角度相交，為穩定結構面；②節理1、節理3傾向與坡向大角度相交，傾角小于坡角，為穩定結構面；③節理2傾向與坡向相交角度為70°，傾角大于坡角，為穩定結構面。

組合結構面的分析：從各結構面組合交線與邊坡的關系來看,節理1、節理2及節理3所形成的楔形體交于坡面外側，由于自然坡面有局部為近直立坡面，故坡面易形成小型楔形體巖塊，但坡面整體穩定。

通過赤平投影分析，1-1'剖面（圖2）無不利外傾結構面，但坡體受構造風化作用，坡體破碎，需按圓弧滑動法做進一步的定量分析。

圖21-1'剖面

（2）2-2'剖面

2-2'剖面位于右岸交通橋北側山坡，考慮到巖層真傾角為22°，而坡體存在局部突出巖體，凸出巖體在巖層傾向方向存在兩面臨空的可能，應分析其巖層面滑動的可能性。該剖面沿層面傾向方向切入，穿過凸出部分巖體頂點，滑動面位于蓄水位之下，故該剖面考慮天然狀態及蓄水后沿層面的滑動破壞，分析方法采用平面滑動面邊坡穩定性分析。

2-2'剖面赤平投影分析：

單組結構面的分析：①巖層層面與坡向交角為21°，傾角小于坡角，為不穩定結構面；②節理1、節理2傾向與坡向大角度相交，為穩定結構面；③節理3傾向與坡向相反，為最穩定結構面。

組合結構面的分析：從各結構面組合交線與邊坡的關系來看,節理2與巖層面交線形成的楔形體位于坡體內，為不穩定結構，易形成楔形體破壞，節理1、節理2及節理3交線所形成的楔形體交于坡體外側，為穩定結構，節理3與巖層面交線形成于坡面附近，故綜合以上因素，坡面有楔形體形成，易形成落石、崩塌等。

通過赤平投影分析，2-2'剖面（圖3）存在巖層面為不利外傾結構面的情況，需按平面滑動法及圓弧滑動法做進一步的定量分析。

圖32-2'剖面

（3）3-3'剖面

3-3'剖面位于右岸臨時公路北側山坡，與2-2'剖面類似，考慮到巖層真傾角為22°，而坡體在該處恰為一凸出山脊，凸出巖體在巖層傾向方向存在兩面臨空的可能，應分析其巖層面滑動的可能性。該剖面沿層面傾向方向切入，穿過凸出山脊部分，滑動面位于蓄水位之山，故該剖面只考慮天然狀態邊坡沿層面的滑動破壞，分析方法采用平面滑動面邊坡穩定性分析。

圖43-3'剖面

通過赤平投影分析，3-3'剖面（圖4）存在巖層面為不利外傾結構面的情況，需按平面滑動法及圓弧滑動法做進一步的定量分析。

2.2.3 定量分析及計算成果

依據前述分析，1-1'剖面無外傾結構面，僅考慮圓弧滑動破壞；2-2'剖面及3-3'受外傾結構面影響，除考慮圓弧滑動破壞外，還需考慮由層面引起的外傾結構面的平面滑動破壞，由于3-3'剖面坡面位置在蓄水位778 m以上，故該剖面僅考慮施工期穩定性。如表4為穩定性計算結果表。

表4 穩定性計算結果表

3 結論與建議

（1）取水口及交通橋后邊坡穩定性較好，歷史未發生破壞及變形現象，施工時開挖邊坡穩定性較好。取水洞洞臉邊坡開挖階段該區域僅洞臉表層呈出現局部掉小塊石及碎石現象，邊坡整體至今未出現變形及破壞現象。該區上部公路內側后邊坡開挖對邊坡階段出現過裂縫。該裂縫形成后經觀測未見進一步發展，其后公路內側修建擋墻對后邊坡進行加固，建成至今已兩年，目前未見變形及破壞。

（2）在該段坡體上通過選取的三個斷面進行的邊坡穩定計算，現邊坡安全系數均在1.33～1.95，蓄水后邊坡安全系數均在1.32～1.34，均處于邊穩定狀態。且該區上部公路邊坡已修建擋墻[2]，洞臉邊坡完成噴錨支護處理，下游修建混凝土支墩，增加邊坡穩定性。

[1]趙建軍，黃潤秋，巨能攀．某水庫溢洪道邊坡變形破壞特征及治理對策研究［J］.成都理工大學學報（自然科學版），2007，34（2）：190～195

[2]陳祖煜.土質邊坡穩定分析[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

TV62；TV223

B

1673-9000（2017）03-0121-03

2017-02-07

陳黎（1979年-），男，貴州遵義人，高級工程師，主要從事水利水電勘測設計工作。