大渡河丹巴水电站坝址左岸危岩体发育规律与防治措施

臧立超，石豫川，吉锋

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059）

大渡河丹巴水电站坝址左岸危岩体发育规律与防治措施

臧立超，石豫川，吉锋

（成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059）

危岩体的失稳不仅会给水电施工安全带来严重威胁，还可能造成枢纽区水工建（构）筑物的严重破坏，影响水电站正常运营。借助三维激光扫描技术，并通过精细的野外调查，查明大渡河上游丹巴水电站坝址区左岸危岩发育分布特征，通过与工程地质条件相关性分析，总结出危岩体的发育分布主要受地形地貌、岩体结构以及地层岩性的影响，并得出了危岩体发育的一般规律，最后结合危岩体稳定性及其威胁对象，同时考虑危岩体处治效果和施工的方便，以危岩片区为单元提出了相应的防治措施。

危岩体；发育规律；危岩片区；防治措施

引言

危岩体（Potential unstable rock mass）是指陡峭边坡上被多组结构面切割，在重力、风化营力、地震、渗透压力等作用下与母岩逐渐分离，稳定性较差的岩体［1］。随着近年来我国大规模水利工程建设的兴起，岩质边坡的安全性问题日益突出。其中，危岩体广泛分布于河谷两岸，对水电站的工程建设有较大危害，每年均造成不同程度的人员伤亡和经济损失。

20世纪中期以来，我国对危岩体给予了高度重视，在危岩的失稳模式、稳定性计算方法以及防治措施等方面积累了丰富的资料和经验［1_3］。但这些成果在危岩防治措施与危岩分布特征及其稳定性等的结合方面考虑欠佳。针对这些问题，本文以大渡河丹巴水电站坝址区左岸边坡为基础，分析地形地貌、岩体结构以及地层岩性与危岩发育的关系，从而得出边坡范围内危岩发育的一般规律，并有效结合危岩的稳定性、危险性、威胁对象及其处治效果和施工的方便，以危岩片区为基本单元提出针对性的防治措施，具有实际工程指导意义。

1 地质环境背景与调查工作概况

1.1 地质环境背景

丹巴水电站位于大渡河上游丹巴县境内，为大渡河干流22级梯级开发中的第S级梯级电站，装机容量为1196.6 MW，工程采用低坝引水方式开发。

已有调查表明，坝址区河谷深切，两岸边坡高陡。左岸山坡地形总体较完整，短浅沟谷相间，主要发育雌央沟、雄央沟、罗日沟和罗寨沟等，基岩多裸露，坡度一般为45°～60°，个别陡崖地段坡度在75°以上（图1）。

坝址区位于春牛场背斜的东翼，为一单斜构造，地层总体产状N25～40°W，NE∠50～75°。边坡范围内无区域性构造断裂通过，次级构造较发育，主要构造形迹由断层、破碎带和构造裂隙组成，其中断层和层间挤压破碎带较发育，走向以NNW向中～陡倾角居多；节理（裂隙）较发育～发育，除NNW向层面节理外，主要以NNE、NEE、NWW向中～陡倾角为主（图2）。

图1坝址左岸边坡全貌图

图2岩体结构面赤平投影图

图3坝址左岸地层分布图

区内出露的中厚～厚层状变粒岩、石英岩，中厚～块状大理岩属坚硬岩，抗风化能力强，风化较浅，地表多呈弱风化状。中薄～薄层状云母石英片岩岩质较软弱，抗风化能力弱，风化相对较深，地表一般呈强风化状。据地表调查和勘探揭示，左岸强卸荷带以NNW向顺层或顺坡向卸荷为主，水平深度一般在1.S～20.0 m以内，垂直深度一般小于17.0 m；弱卸荷带一般为沿顺层随机发育，水平深度一般为27.0～39.5 m，垂直深度一般为2S.0～37.0 m。

1.2 危岩体调查工作概况

在前期工作中以地质调查为主，地质人员调查范围上至山顶，下至大渡河边，工作覆盖了整个工程区，除部分陡立基岩地段外，其余部位皆调查到位，在陡立部位采用徕卡三维激光扫描进行测量、解译，其可辅助进行节理精细测量、精度达Smm。在可行性研究阶段投入大量勘测工作，结合边坡平洞、施工便道，通过对丹巴水电站坝址左岸高边坡危岩体进行详细调查。

查明坝址左岸边坡共发育危岩55处，危岩总方量约52S4 m3。危岩体多沿岩层走向呈条带状展布，且主要发育于山脊以及边坡坡度较大的陡崖（陡壁）等临空条件优越的部位。以中型危岩为主，单处危岩方量一般＜100 m3；最小规模危岩方量为3 m3，最大规模危岩方量约为1620 m3（图4）。

图4坝址左岸危岩体分布图

2 危岩体发育规律

2.1 地形地貌与危岩体发育关系

地形地貌对坝址左岸边坡危岩体发育的影响主要表现在地形坡度以及边坡高程两方面［3］。地形条件是危岩体形成并造成最终失稳的必要条件，易发于坡度较陡的斜坡地形处；从高程上看，危岩体多分布于边坡中低高程或坡脚附近的应力集中带。

地形坡度对危岩体分布影响显著。通过对坝址区左岸边坡危岩发育数量与地形坡度的关系进行统计（图5）。结果显示，危岩体的分布随地形的坡度的增加有先增多再减少的趋势，主要集中发育于50°～S0°坡度段，当坡度增大到一定程度时（大于S0°）危岩体大多已失稳崩落，仅残留少量的危岩体，较缓坡段处（小于50°）危岩体不发育。

图5危岩体数量与坡度关系统图

危岩体的分布受高程影响较大。通过对坝址区左岸边坡危岩发育数量与边坡高程的关系进行统计可知（图6），左岸边坡危岩主要发育于的中低高程或边坡坡脚处，即高程2015～2165 m。在这些区域为应力差或最大剪应力最高的部位，在临空面附近常造成应力集中带，岩体易发生变形和破坏，最终形成危岩体。

图6危岩体数量与高度关系统图

2.2 岩体结构与危岩体发育关系

危岩体发育与岩体结构关系紧密，不同类型岩体结构条件下危岩体发育分布状况存在着显著差别［3］。

坝址左岸危岩体，岩体结构包括次块状结构、次块～镶嵌结构、镶嵌结构、镶嵌～碎裂结构及碎裂结构5种，岩体结构与危岩体发育数量与规模关系统计结果如图7所示。

图7统计结果表明，不同结构类型危岩体发育数量不同，依次从次块状结构、次块～镶嵌结构、镶嵌结构、镶嵌～块裂结构、块裂～碎裂结构到碎裂结构呈现先增大再减小的趋势，且以镶嵌和镶嵌～碎裂裂结构的危岩体为主，所占总比例分别为31.57%和41.1S%。

图7危岩体数量与岩体结构关系图

2.3 地层岩性与危岩体发育关系

不同岩性及其组合对危岩体的发育密度以及形成危岩体的规模具有显著影响［3］。坝址区左岸出露的岩层主要有石英岩和变粒岩、大理岩以及石英岩夹云母石英片岩，表1为各岩性区危岩体的分布情况统计。

表1不同岩性区危岩体发育密度统计表

从表1可看出，大理岩区和石英岩夹石英云母片岩区危岩体发育密度分别为22S.57块/km2和275.S6块/ km2，明显大于变粒岩和石英岩区危岩发育密度（53块/ km2）。其原因主要为，研究区内大理岩区多形成坡度较大的陡崖或陡坡地形，危岩体易发育于边坡坡度较大地形处；石英岩夹石英云母片岩区为软硬岩相间，岩体的差异性风化使得坡面呈“沟”、“梁”相间的微地貌特征，岩体临空条件优越，有利于危岩体的形成。

地层岩性对危岩发育规模的影响表现在，石英岩夹云母石英片岩区的危岩体形成主要受岩体差异性风化的影响，其分布形态为沿层面方向呈窄条带状展布，面积较大，但厚度小，形成的危岩体规模较小。变粒岩和石英岩区，岩体结构以次块～镶嵌为主，危岩体形成及其规模受岩体卸荷深度影响较大，在卸荷较为强烈且深度较大的区域易发育较大规模危岩体。大理岩区由于岩体卸荷较为充分，加之受边坡范围内陡倾角结构面控制，边坡整体较陡，多发育较陡的岩壁，坡度较大处形成的危岩体具一定规模时易失稳崩落，而存留下来的危岩一般规模较小。

3 危岩体防治措施

危岩体的防治在查明危岩体的分布状况，掌握危岩体发育规律基础上，分析其稳定性，同时从危岩体规模、危险性及其威胁对象角度出发，综合考虑危岩处治效果和施工的方便，以危岩片区为基本单元进行。

首先，根据左岸工程布置，将边坡划分为坝前区、坝肩区以及坝后区三大功能区，各区基本信息见表2。其次，根据危岩体规模、稳定性将坝前区、坝肩区以及坝后区分别划分为Za～Zg、Zh～Zl、Zm～Zn共14个危岩片区单元，采取清除、锚固、喷浆、主动防护网以及被动防护网及其相应组合的防治措施（表3）。其中危岩稳定性方面，按照《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程》（DT/L 5337-2006）和《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T 021S-2006）相关规定，对危岩体的稳定性分级与评价主要采取定性分析的方式，辅以定量计算，在此将定性结果分为较差、差和极差三个级别，较差稳定性系数与基本稳定状态一致，差和极差稳定性系数以1.05为界对应欠稳定状态［4_5］。危岩防治方面，针对工程区危岩特征，首先对稳定性极差的松小块体进行清除，对稳定性较差块度较大的岩体采取锚杆加固；对分布面积较大的危岩，影响建筑等级较低采用“局部清除+主动防护网”，影响建筑物等级较高的采用“局部清除+挂网喷浆+锚杆加固”的系统防护，此外在地形较缓处设置多道被动防护网以进一步确保安全［6_S］。

表2危岩体工程分区表

表3坝址左岸危岩体治理措施一览表

4 结论

（1）研究区危岩体集中分布于50°～S0°坡度较陡段，坡度过陡（大于S0°）或较缓处（小于50°）危岩体不发育。

（2）岩体结构从次块状结构、次块～镶嵌结构、镶嵌结构、镶嵌～块裂结构、块裂～碎裂结构到碎裂结构，危岩体发育密度呈现先增大再减小的趋势，且以镶嵌和镶嵌～碎裂裂结构的危岩体为主。

（3）大理岩区和石英岩夹石英云母片岩区危岩体发育密度显著明显高于变粒岩和石英岩区危岩体发育密度。

（4）危岩体的治理以危岩片区为单元，从危岩体的发育规律、规模、稳定性、危险性以及威胁对象角度出发，同时考虑危岩体处治效果和施工的方便，采取清除、锚固、喷浆、主动防护网以及被动防护网及其相应组合的防治措施。

［1]陈洪凯，王蓉，唐红梅.危岩研究现状及趋势综述［J].重庆交通学院学报，2003，22(3):18_22.

［2]唐红梅，王昌贤，陈洪凯，等.三峡库区陡崖形成及长期稳定性初步研究——以万州区太白岩为例［J].重庆交通学院学报，2005(6):104_107.

［3]刘卫华，黄润秋，裴向军.高陡边坡危岩体发育特征研究［J].工程地质学报，2011，19:80_84.刘卫华，黄达，罗倩，等.溪洛渡水电站坝址区高位边坡危岩体分类及稳定性评价［J].水利水电科技进展，2008，28(4):48_51.

［5]黄达，黄润秋，周江平，等.雅砻江锦屏一级水电站坝区右岸高位边坡危岩体稳定性研究［J].岩石力学与工程学报，2007，26(1):175_181.

［6]黄小刚.危岩体发展破坏机理与防治措施的可靠性研究［D].重庆:重庆交通大学，2011.

［7]刘卫华.高陡边坡危岩体稳定性、运动特征及防治对策研究［D].成都:成都理工大学，2008.

［8]姜永玲.重庆某高速铁路沿线危岩体发育特征及防治措施研究［D].成都:成都理工大学，2011.

Development Regularity and Prevention Measures of Unstable Rock Mass at the Left Bank of Dadu River Danba Hydropower Station Dam

ZANG Lichao，SHIYuchuan，JIFeng
（State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenviroment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The destabilization of unstable rock not only Pose a serious threat for hydroelectric construction secure，may also cause serious damage for hydraulic buildings in hub zone（reconstruction），affecting the normal oPerations of hydroPower station.By using three dimensional laser scanning technologies，and through the fine field investigation，the characteristics of develoPment and distribution of unstable rock mass at the left bank of the uPPer reaches of the Dadu River hydroPower station dam in Danba，are ascertained.Through relevance analysis of engineering geological conditions，it summed uP that the unsta_ ble rock distribution ismainly affected by toPograPhy，rock mass structure and lithology，and the general rule of develoPment for unstable rock is obtained.Finally from the stability and threat objects of unstable rock mass，meanwhile the treatment effect and construction convenience of dangerous rock mass are considered，with dangerous rock area as the basic unit，the corresPonding Prevention measures are Put forward.

unstable rock mass；develoPment laws；unstable rock area；Prevention and controlmeasures

TB115

A

1673_1549(2014)02_0073_05

10.11863/j.suse.2014.02.16

2011_11_29

地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自由探索课题（SKLGP2011Z009）

臧立超（19SS_），男，四川西昌人，硕士生，主要从事地质灾害评价与预测方面的研究，（E_mail）631733260@qq.com