某水电站右岸厂房高边坡稳定性工程地质特征研究

摘 要：高边坡稳定性问题是水利水电工程建设中常见的工程地质问题，边坡的长期稳定性对工程建设后期运行有着重大影响，而影响边坡稳定的因素复杂，在边坡治理过程中，首先查明边坡岩土体结构特征，对边坡岩土体进行工程地质单元划分，不同的地质单元采用不同的支护方式，既能有效对边坡进行支护，同时也能减少工程投资，是边坡支护设计的重要思想。

关键词：水电站；地质；稳定性工程

本工程主要永久性水工建筑物级别为3级，边坡级别为2级。该厂房边坡从上部高程约433m开挖至厂房建基面高程329m，边坡高约h=104m，属于高边坡。

1 边坡基本地质条件

1.1 地形地貌

该工程地处贵州北部与重庆交界处，地势总体南高北低，地形起伏较大，平均高差约150～200m，最大高差约360m，为峰丛洼地或峰丛槽谷地貌，山岭、沟谷发育，河流切割较深。

该边坡原始地形坡度30-50°，属陡坡，工程区河床高程约350m，两岸山体最高高程约。

1.2 地层岩性

边坡坡面上覆盖层为第四系残坡积层，粘土夹碎石，局部具有一定胶结，厚约0-3.0m，岩层产状为120°～130°∠46°～65°，倾向右岸偏下游。边坡下伏基岩由上而下如下所述：二叠系上统吴家坪组（P3w），其岩性上部灰色薄至中厚层灰岩夹少量泥岩、粉砂岩；下部为灰色薄层泥岩、粉砂岩与薄层灰岩呈不等厚互层，底部为粘土岩；二叠系中统茅口组（P2m）薄至中厚层灰岩夹薄层泥岩、炭质泥岩、泥灰岩，节理裂隙发育，层面夹泥严重。

1.3 地质构造

厂房边坡高程340m附近有断层F2发育，F2断层以50°角倾向坡内，斜倾下游偏左岸，向下游延伸至河床，F2断层上盘，岩层以31°～72°角倾向坡内，无较大溶蚀裂隙发育。340m高程至河床建基面段为F2断层下盘，岩层倾向左岸偏上游，岩层倾角23°～49°。厂房边坡高程365-388m段厂房安装间局部有褶皱现象，岩体泥化严重，岩体呈碎裂松散结构，边坡岩体结构总体为层状岩体，层面发育。裂隙面较发育，该边坡主要发育以下几组裂隙：①N55°～70°E/NW∠42°～72°，张性裂隙，间距0.2～0.6m，裂隙面起伏较、粗糙、有黄色黏土等充填物、张开度1～3cm，可见延伸长度2.1～3.2m、切层深度大于3.0m；②N70°W/NE∠71°～76°，剪性裂隙，间距0.3～0.6m，裂隙面平直光滑、无充填物、未张开，可见延伸长度2.1～3.3m、切层；③N20°～30°E/NW∠58°～72°，张性裂隙，间距0.3～0.5m，裂隙面有起伏、粗糙、黄色泥膜充填、局部张开度1～2cm，可见延伸长度1.2～3.1m、切层深度大于3.0m；④N15°～30°W/SW∠71°～83°，剪性裂隙，间距约0.5m，裂面平直光滑、闭合裂隙，可见延伸长度1.1～3.3m、不切层；⑤产状N15°～30°W/NE∠70°～85°，性状同④。

1.4 水文地质条件

茅口组（P2m）中厚层灰岩岩层基本为可溶岩，吴家坪组（P3w）岩层下部为相对隔水层。强风化岩体节理裂隙较发育、岩体渗透性为中等透水、弱风化及微风化岩体节理裂隙不发育、岩体渗透性为弱透水，地下水类型多为基岩裂隙水地下边坡地下水埋藏较深。

2 边坡地质条件的评价

2.1 岩土体结构特征

边坡地形坡度较陡，边坡岩土体结构较为复杂，边坡上部多为软质岩，下部岩体主要为硬质岩，且夹有多层软质岩，层面夹黄色粘土严重，裂隙发育，差异性风化较大、且较深，边坡开挖后，坡面上局部岩土体受到局部褶皱的影响，岩体破碎，泥化严重，呈碎裂松散体。

2.2 边坡岩体质量分级

边坡强风化岩体铅直厚度8.2～22.5m、弱风化岩体铅直厚度8.4～12.7m。茅口组（P2m）中厚层灰岩：新鲜基岩为较坚硬岩、岩体较完整，岩体基本质量级为Ⅱ级；弱风化基岩为较坚硬岩、岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级；强风化基岩为较软岩、岩体较破碎，岩体基本质量级为Ⅳ级。吴家坪组（P3w）：新鲜基岩为较软岩或软硬岩互层、岩体完整，岩体基本质量级为Ⅲ级；弱风化基岩为较软岩或软硬岩互层、岩体较完整，岩体基本质量级为Ⅳ级；强风化基岩为软岩、岩体较破碎，岩体基本质量级为Ⅴ级。

3 边坡稳定性分析评价

该边坡岩层倾向山体偏下游，边坡总体上属层状反向结构岩质边坡；局部岩体呈碎裂结构。边坡不存在深层滑动，坡面上局部松散体易发生垮塌，受到裂隙和层面的切割，局部岩体也易发生垮塌现象。但是该边坡存在较多的软弱夹层，且岩体整体破碎，风化深度较深，边坡开挖后，岩体应力作用发生的变化，导致边坡会存在长期的塑性变形，从而影响到边坡的长期稳定性。所以在治理该边坡的时候，边坡下部需加强支护，采取强支护措施，保证该边坡的长期稳定。

4 边坡开挖及加固处理建议

4.1 边坡开挖建议

建议增加每级边坡高度，加宽马道，放缓强风化岩体下部开挖坡比，上部增设锚筋桩，严守自上而下开挖和支护的施工程序，确保施工期边坡稳定。加强施工期巡视和内、外观监测，及时调整支护措施。

4.2 边坡加固建议

该边坡根据不同的地质单元，采用不同的支护方式。对于上部软质岩为主的部分，岩体破碎，处于强风化层中，局部还是第四系残坡积覆盖层。该部分应加强坡面支护，开挖的时候应及时进行坡面支护，在具备条件的时候应及时实施永久支护方案，该部分采用网喷+框架网格梁的支护方案。

对于边坡下部岩体结构特征可知，局部存在褶皱，岩体泥化、破碎，多层软弱夹层，层面夹泥严重，裂隙发育，处于强风化岩体之内。该部分地质单元，边坡的塑性变形较大，岩体边坡开挖较陡，须加强支护，采用深部锚索支护设计，防止下部岩体塑性变形过大，导致边坡整体失稳。

5 结论

对于边坡治理效果的好坏，重在查明岩土体的结构特征，针对不同的工程地质特性采取不同的支护方式，同时坚持边坡施工的原则必须引起重视，在施工过程应始终坚持边开挖边支护的原则，及时做好开挖部分的支护措施，使边坡岩土体结构及时闭合，避免其产生塑性变形，从而导致进一步的垮塌滑坡。

作者简介：罗平（1988-），男，汉族，贵州贵阳修文县人，本科学历，助理工程师，地质工程专业，从事工程地质及水文地质勘察工作。