威远江电站引水隧洞洞口边坡变形机制及处理措施研究

薛伟

【摘 要】威远江水电站进水口边坡该坍滑体以洞口为中心收口，属向后发展的中型平面型滑坡，该边坡在雨水的诱发作用下，形成了塌滑体。按照该边坡的工程地质条件，采取了挡墙，锚索等一系列支护方案，并采取了现场监控量测工作，很好的控制了边坡变形，起到了加固作用。

【关键词】引水隧洞 边坡 机制 措施 研究

1 工程概况

威远江水电站位于云南省思茅地区景谷县益智乡上游约8km，处于威远江中下游，电站左岸有简易公路至景谷，公路里程约60km。

威远江电站以发电为主，具不完全年调节能力，属Ⅱ等大（2）型工程。工程区地貌属滇西纵谷山原区，永平～思茅中山峡谷亚区地貌范畴。区内地势北高南低，主峰高程一般在1500m～2000m，最低点为威远江河谷。

2引水隧洞洞口边坡工程地质条件

2.1 引水隧洞洞口边坡边坡概况

电站进水口边坡地形陡峻，节理裂隙发育并相互切割，岩体风化卸荷较严重。进水口段长约140m，底板开挖高程863m，进口渐变段（长10m）洞挖直径8.5m。进水口所在的左岸山坡地形略起伏，地形坡度35°～40°，地表基本为坡积层覆盖，自然山坡稳定性较好。

威远江电站引水隧洞洞口边坡的开挖工作于2004年8月左右开始，期间洞脸边坡及洞室均未发现有异常情况。洞口段（0+000m～0+010m）除简易钢支撑外，未进行锁口工作，进水口开挖后，形成了高差约100m的里侧开挖边坡及高差约30m的洞脸边坡。

2.2引水隧洞洞口边坡工程地质条件

引水隧洞洞口边坡开挖接露基岩为K1m6及K1m5-2层中厚～厚层状长石石英砂岩、粉砂岩夹泥岩，K1m5-1及 K1m5-3层的紫红色中厚～厚层状泥岩、粉砂质泥岩夹砂岩。坡积层厚2m～8m，局部发育强风化，下限深约10m，弱风化下限深20m～40m。岩层产状N20°～30°E，NW40°～50°，走向与山坡走向近垂直。隧洞进口前面发育两条顺层小断层，宽10cm～20cm，由片状岩、糜棱岩和断层泥组成。

此外，从地质构造上看，发育有零星小断层、挤压带。节理主要发育以下几组：①组为层面节理，3条/m～4条/m；②组N15°～43°E，SE∠55°；③组N75°～85°W，SW∠70°～80°；④组产状N80°E ，NW∠20°。这些节理除顺层节理多微张、延伸较长、面较平直外，其它多微张～闭合，延伸短，面多起伏、粗糙。里侧边坡走向N70°W，属横向边坡；除零星的顺坡向挤压带外，无大的断层等结构面发育；开挖坡面以较完整的弱风化岩体为主；因此，边坡总体稳定性较好。开挖后已将绝大部分坡积层、强风化破碎岩体及表层卸荷岩体挖除除，仅坡顶及边坡中部残留少量坡积层，可能产生局部的浅表层土滑。另外，按开挖揭示的节理分析：第①和第②组节理组合，交线缓倾坡外，可能与J3组合构成局部的锲型块体，不利于稳定。从风化卸载程度上看，改边坡卸荷裂隙较發育，张开1cm～2cm，个别达5cm，一般规模小，贯穿性差。卸荷带多集中在浅表部发育，局部卸荷带水平深25m。进口引渠及闸室基础开挖揭示，地基基本为弱风化较完整基岩，地基承载力满足设计要求。

3边坡破坏现象及失稳机制分析

2006月11日晨，在连日阴雨及旁侧冲沙洞爆破后，该边坡910m以下段即发现断续延伸、略呈圈椅状闭合的拉张裂缝，至14日凌晨发生突然坍滑. 该坍滑体以洞口为中心收口，略呈口袋状，主滑线与洞轴线大致平行，后缘滑壁延至910公路路面的坝轴线部位，滑壁高差约2m～3m。滑面主要沿顺坡向层面及fp125小断层发生。该坍滑体最大高差约45m，最大宽度约15m，按平均坍滑厚度8～10m计，坍滑方量约1万m3～1.3万m3，属向后发展的中型平面型滑坡。滑坡后缘致使910m公路最窄处仅剩2m左右。已完成的心墙混凝土垫板左端30m间歇（30cm）水平开裂，端部基础架空3m，边坡失稳后，内部形成一系列陡坎以及拉张裂缝，后缘壁呈圈椅状。

2006年5月11日，在连续数日阴雨后，该边坡910m以下段即发现断续延伸、略呈圈椅状闭合的拉张裂缝，至14日凌晨发生突然坍滑，形成滑坡体。

以洞口为界，上游侧为紫灰色中厚层状长石石英砂岩夹粉砂岩、泥岩，下游侧为紫红色厚～巨厚层状泥岩，坍塌体以内均为此泥岩层分布。坍塌体下伏岩层基本顺坡产出，倾角一般55°～60°，弱～微风化。大致以890高程为界，滑坡下段基岩岩体较完整，节理不发育，实测隧洞进口段塌至桩号0+006m（顶拱），以内岩体受坍滑体影响微弱，已喷锚围岩表面保存较良好。滑坡上段基岩受坍塌体的破坏影响，仍有部分拉张微裂隙发育，基岩风化相对较强；节理主要有两组（J1及J2），J1组顺层节理发育，J2组次之，这些节理延伸较长，连通性较好；另在后缘滑壁下游侧约2～3m（910路面上）发育一条断层（fp125），宽20～30cm，顺层发育，但向下延伸不长，至高程880m附近逐渐尖灭。这些节理及断层组合后形成新的局部失稳块体，边坡上部坍塌体存在进一步发展的可能。

该边坡发生失稳变形的主要原因是由于：进水口边坡岩体为泥岩，且顺层节理发育，风化较严重，在边坡上部顺层发育的断层fp125作用下，以及边坡在开挖过程中，支护措施跟进较慢，加固措施不及时，在雨水的诱发下，造成了边坡的滑动失稳。滑面主要沿顺坡向层面及fp125小断层发生。按照滑坡发生的类型，按照引起滑动的力学性质属于向后发展的中型牵引式滑坡。

3边坡处治方案

在边坡失稳后，根据相关规范规定，以及国内外对水电站边坡治理的最新研究成果，综合该边坡的工程地质条件，基于处理方案应不致对心墙地基产生影响，确定了以下处置方案：

（1）不移（折）坝轴线位置，在原基础上进行处理。

（2）对坝顶公路破坏段残留路基出露的边坡（高度约5m）进行加固，具体措施为：清理表面松动土块及岩石；喷混凝土C20，厚20cm；挂网φ6.5，@150mm×150mm；锚杆：Φ32，长9m，@1.5m×1.5m；预应力锚索：100t级，长30m，根据现场具体情况，按间距5m，布设一排，锚索方位角NE71°33，水平下倾10°；锚索施工应详细记录每根锚索的位置、长度等参数，以便坝肩恢复帷幕灌浆时钻孔避开锚索，选择其中一根作为监测锚索，安装锚索测力计，以观测锚索荷载变化；洞口右侧设置一挡墙。

4结语

引水隧洞边坡开挖后由于连日的暴雨引起洞口边坡失稳，主要是由于顺层节理以及fp125小断层共同作用导致其失稳变形，按照引起滑动的力学性质属于牵引式滑坡，按照边坡的工程地质条件，采取了挡墙、锚索、锚杆等支护措施，起到了很好的加固作用。

参考文献：

[1] 杨志红，徐云江等. 云南省 景谷傣族、彝族自治县威远江水电站施工详图设计阶段蓄水安全鉴定设计自检报告[R].中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，2008

[2] 常士骠、张苏民等，工程地质手册[M]，中国建筑工业出版社2007.2

[3] 张敏等，小湾水电站进水口高边坡变形机理分析及工程意义[J]，工程地质学报2009