永寿寺岩质边坡稳定性分析评价

周光明，张景顺，刘亚新，杜高怡，徐 旭，冯建明

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 概述

永寿寺位于四川省宝兴河硗碛水电站库区泥巴沟与咔日沟之间的基岩条形山脊坡顶，由主庙、僧房和回廊等建筑物组成，场地下方两侧为岩质高陡边坡。硗碛水电站水库正常蓄水位高程2 140 m，死水位高程2 060 m，寺庙主要建筑物基础高于水库正常蓄水位高程18～30 m。硗碛水库于2006年底开始蓄水，在经历几次库水位升降变化之后，在库水位变幅范围内出现了多处小规模坍岸。为确保永寿寺在水库运行期间的长期安全，有必要对其场地边坡稳定性做出评价。

2 边坡工程地质条件

永寿寺所处基岩条形山脊单薄，脊顶宽度小于10 m，平整后的建筑物场地宽30～35 m，地面高程2 161～2 170 m，僧房、回廊等附属建筑物多布置在坡顶边缘。场地两侧岩质边坡陡峻(图1、2)，泥巴沟侧坡坡度为37°～53°，坡高约80 ～90 m，咔日沟侧坡坡度为25°～45°，坡高约110 ～120 m。地表多覆盖 0.5～1 m厚的坡残积(Q4dl+el)砾石土，局部缓坡厚约2～3 m。

条形山脊由志留系(S)粉砂质千枚岩偶夹薄层粉砂岩组成，岩性软弱，薄层状结构，受构造作用影响，岩层揉皱强烈，岩层总体产状N30°～70°E/NW∠50°～80°，与山脊大角度相交且倾向山内。除层面外，节理裂隙多短小。勘探揭示，岩体强风化水平深度20～35 m(局部见0.5～1 m厚全风化岩体)，弱风化水平深度45～55 m;强卸荷水平深度10～16 m，弱卸荷水平深度20～35 m。岩体卸荷表现为整体卸荷松弛和塑性变形，局部可见岩体倾倒变形和岩层折断现象。

由于条形山脊单薄，岩层面与坡面交角大，地下水排泄条件较好，3个勘探钻孔(单孔深度50 m)均为干孔，表明地下水位埋藏较深。

图1 永寿寺地质平面图

图2 永寿寺横I地质剖面图

3 边坡稳定性分析与评价

为论证水库蓄水后永寿寺建筑场地下方两侧边坡的稳定性，在宏观定性分析的基础上，分别采用赤平极射投影法和极限平衡法进行了边坡稳定性分析计算。

3.1 稳定性宏观分析

条形山脊两侧边坡大多覆盖厚约1 m左右的坡残积砾石土，地表植被茂盛。由于松散堆积层厚度小，加上植物根系的稳固作用，硗碛电站水库蓄水前未出现任何变形失稳现象，天然状态下稳定性好。但水库蓄水至今，受库水浸泡、淘蚀及库水位骤降等影响，先后出现了7处小型坍岸，坍岸全部发生在水库正常蓄水位以下的库水位变幅区，坍岸底滑面均位于覆盖层底部或全风化千枚岩内部，坍岸体积为300～3 000 m3不等，坍岸不影响边坡的整体稳定性。

前已述及永寿寺所处的条形山脊由千枚岩偶夹薄层砂岩构成，千枚岩岩性软弱，具薄层状结构，除层面发育外，其它节理裂隙多短小。根据岩质边坡结构分类，泥巴沟侧坡坡面与岩层走向夹角约为25°～50°，为层状反向～层状斜向边坡;咔日沟侧坡坡面与岩层走向夹角约15°～65°，为层状同向～层状横向边坡。岩层面倾角一般为50°～80°，大于边坡自然坡角，无顺坡向软弱结构面和贯穿性结构面分布，宏观判断条形山脊整体稳定。

3.2 赤平极射投影分析

根据条形山脊两侧边坡坡面的走向、地形坡度与岩体中结构面的空间组合关系，运用赤平极射投影方法，选择具代表性的横I剖面在泥巴沟侧坡和咔日沟侧坡各选择1个典型部位进行边坡稳定性分析。

泥巴沟侧坡坡面倾向近正南，倾角约40°。岩层产状 N45°～65°E/NW∠55°，随机分布的 1组短小裂隙产状为 N75°E/SE∠75°。作边坡面(Sn)、岩层面(J)、裂隙面(J1)的赤平极射投影图(图3)。层面(J)与边坡面(Sn)倾向相反，走向夹角约25°～45°，为层状反向结构边坡，抗滑稳定性好，浅表层千枚岩倾倒变形现象普遍。层面(J)与裂隙面(J1)组合交线缓倾坡外，倾角约29°，对稳定不利，但由于裂隙面(J1)短小且不发育，仅个别部位存在小型楔形体滑移的可能。

咔日沟侧坡坡面倾向约N20°E，倾角约40°。岩层产状 N60°～65°E/NW∠75°～80°，随机分布2 组短小裂隙 J1、J2，J1产状为 N67°E/NW∠60°，J2产状为 N15°～35°W/SW∠65°～75°。作边坡面(Sn)、岩层面(J)、裂隙面(J1、J2)的赤平极射投影图(图4)。层面(J)与边坡面(Sn)倾向相同，走向夹角45°～50°，为层状斜向结构边坡，层面倾角远大于自然坡角，边坡稳定性较好。层面(J)与裂隙面(J2)组合交线倾向坡内，倾角约68°，不会产生块体滑移。裂隙面(J1)与裂隙面(J2)组合交线陡倾坡外，倾角约56°，大于边坡角，产生块体滑移的可能性小。

图3 泥巴沟侧边坡横I剖面坡段赤平投影分析图

图4 咔日沟侧边坡横I剖面坡段赤平投影分析图

3.3 极限平衡分析

采用极限平衡分析法进行边坡稳定性分析计算，考虑天然状态(蓄水前)、蓄水至正常蓄水位以及水库正常蓄水位叠加地震3种工况，计算软件采用中国水利水电科学研究院编制的《岩质边坡稳定分析程序－EMU2007》，计算剖面选择具有代表性的横I剖面。由于千枚岩岩体除层面发育外，其它裂隙均短小且分布随机，无长大的顺坡向结构面分布，同时考虑到风化卸荷程度不同的千枚岩岩体在完整性、结构面抗剪强度、透水性等方面工程特性差异较大，因此，假设滑裂面分别沿岩体倾倒变形下限、强卸荷下限、强风化下限进行计算，依据试验成果并类比硗碛水电站坝址区岩体物理力学试验成果所选取的计算参数选取见表1。

表1 边坡稳定性计算参数表

在正常蓄水位叠加地震工况下，泥巴沟侧坡指定滑裂面的稳定性分析计算模型及结果见图5、6、7。3种不同工况下泥巴沟侧坡和咔日沟侧坡指定滑裂面的稳定性分析计算结果见表2。

图5 滑裂面沿倾倒变形下限时的稳定性计算模型及计算结果

图6 滑裂面沿强卸荷下限时的稳定性计算模型及计算结果

图7 滑裂面沿强风化下限时的稳定性计算模型及计算结果

表2 边坡稳定性计算成果表

由计算成果可知，在天然状态(蓄水前)、水库正常蓄水位高程2 140 m、水库正常蓄水位叠加地震等3种工况下边坡的稳定性安全系数均大于1.468，故判断永寿寺建筑场地两侧边坡稳定。

4 结论

永寿寺建筑物场地两侧均为岩质高陡边坡，泥巴沟侧坡为层状反向～层状斜向边坡，咔日沟侧坡为层状同向～层状横向边坡，受千枚岩岩性软弱且岩层倾角较陡影响，岩体倾倒变形明显，个别部位受不利结构面组合切割存在小型楔形体滑移的可能，赤平极射投影法和极限平衡法分析计算均表明岩质边坡整体稳定。由水库蓄水引起的小规模浅表层坍岸均位于正常蓄水位以下的库水位变幅区，沿覆盖层底部或全风化千枚岩内部发生，不影响岩质边坡的整体稳定。