锦屏一级水电站坝肩高陡边坡地质分析

摘 要：本文通过查阅大量有关锦屏一级水电站坝肩边坡地质类文献及地质勘查资料，对其坝肩高陡边坡地质情况进行了详细总结。主要介绍了工程概况、左右岸地质情况分析、及左右岸一些特殊的起控制性的坡体结构和其破坏模式，重点介绍了左岸的两个起特殊控制性的坡体结构，并根据左右岸地质情况和特殊坡体结构对整个坝肩边坡简要分析其稳定性。

关键词：高陡边坡;锦屏一级水电站;复杂地质条件;深部裂隙

锦屏一级水电站位于青藏高原东侧的四川凉山彝族自治州盐源县、木里县境内的雅砻江干流上。其坝址河段流域河谷狭窄陡峭，是典型深切V型峡谷。左岸拱肩槽开挖边坡高度达530m，右岸拱肩槽开挖边坡高度达到445m。其采用的是混凝土双曲拱坝，拱坝坝高305m，厚高比0.207，左岸拱肩槽开挖边坡高度达530m，右岸拱肩槽开挖边坡高度达到445m，也是目前世界上已建的最高的双曲薄拱坝，其坝址两岸复杂的地质条件，在世界上施工难度也是罕见的，两岸边坡充斥着断层、节理、及软弱夹层，其高陡边坡稳定性问题受到了严峻挑战。

国内很多学者针对锦屏一级水电站坝址两岸地质条件及边坡破坏形式进行了研究，如宋胜武，向柏宇等（2010）[1]详细分析了坝址地质条件，分析总结了左右岸一些特殊坡体结构及其相应的破坏模式。祁生文，伍法权等[2]（2004）从工程地质类比的角度分析了锦屏一级水电站左岸深部裂缝的形成，其认为左岸边坡深部裂缝形成的本质原因及前提条件是区域的地壳活动水平和构造应力场强度。徐佩华，陈剑平，黄润秋等[3]（2004）采用FLAC-3D模拟与3D-σ模拟揭示了左岸边坡变形机制，分析得到了坡体卸荷促进弯曲倾倒变形。刘忠绪，杨静熙[4]（2017）通过研究分析锦屏一级水电站近20年的工程勘察资料全面总结了工程地质勘察工作。

本文主要根据前人的研究成果的基础上，分析总结坝址两岸边坡的地质条件，研究一些特殊坡体结构及其相应的破坏模式。

1 左岸坡体地质分析

左岸边坡地质情况：锦屏一级水电站左岸坡体的山谷上方约1800m高程以上由杂谷脑组第三段厚～巨厚层变质砂岩夹薄层板岩组成，低于1800m高程以下由第二段大理岩组成，以中厚层结构和厚层～块状结构为主，地层组合较复杂，坚硬的大理岩、变质砂岩与相对薄弱层板岩组合。坡体中的发育有许多的断层和裂隙，主要为f5，f8，f42-9断层及层间挤压错动带、煌斑岩脉（X）等。1800m高程以下开挖边坡大理岩段主要由微新无卸荷岩体组成，仅在江边有少量风化卸荷岩体，1800m高程以上的砂板岩主要为弱卸荷岩体、变形张裂隙岩体、变形倾倒岩体。左右岸发育有多条裂隙，其中左岸节理裂隙及断层发育多且深，是影响大坝基岩质量的主要地质因素，大部分文献也多是基于左岸边坡节理裂隙、断层或是其对大坝整体或长期稳定性方面的研究。

由于左岸边坡的特殊性，左岸边坡为逆向坡，是典型的反倾向坡，断层、节理裂隙发育的多且深，岩体完整性差，决定了左岸坡体结构的复杂性，较为特殊的坡体结构为以下两种。

1）倾倒式顺向坡结构：左岸缆机平台边坡在大约2000m高程以上的砂板岩中普遍出现倾倒拉裂，受微地形和岩性、地层组合情况影响在山梁、冲沟等不同部位倾倒变形强烈程度有一定差异，坡体中软弱结构面为后缘顺坡陡倾断层、卸荷拉裂缝，可能变形失稳模式为倾倒-滑移破坏及局部的小规模楔形体破坏。左岸倾倒式顺向坡结构可简要描述为滑坡后缘张拉开裂倾倒破坏，前缘滑移破坏。

2）左岸坝肩边坡在1800m高程以上由f42-9断层、SL44-1拉裂带、煌斑岩脉组成的左岸坝头变形拉裂岩体的楔体双滑结构，坡体中软弱结构面为f42-9断层、SL44-1拉裂带、煌斑岩脉以及f42-9断层上、下盘、与f42-9断层同向的一系列小断层，可能的变形失稳模式为大楔形块体双滑破坏，SL44-1拉裂带、煌斑岩脉及f42-9断层相互交织，最终在缆机平台荷载等因素的扰动下形成楔体双滑模式。

2 左岸坡体地质分析

右岸坡体主要地质构成主要由杂谷脑组第二段大理岩组成，其中中上部边坡岩性为薄～中厚层大理岩夹绿片岩夹层，以中厚层结构为主，中下部岩性为厚～巨厚层大理岩、条纹状大理岩夹绿片岩透镜体，以厚层～块状结构为主。边坡中的软弱结构面主要为f13，f14，f18断层和边坡中上部的层间挤压错动带、中部的风化绿片岩透镜体。开挖边坡主要由微新无卸荷岩体组成，仅在江邊部位发现有少量风化卸荷岩体。由于右岸坡体相对于左岸坡体基岩完整性较好[4]，右岸是由较完整的大理岩构成，左岸是有较多风化卸荷拉裂的砂板岩构成，岩体完整性较差。故而前人的研究多从左岸复杂的坝肩边坡地质条件为方向，对右岸坡体的地质情况也有少量的研究，但大都只是简单的地质描述。如宋胜武等[1]对左右岸的地质进行详细概括，其中对右岸进行了稳定性评价，右岸坡体开挖边坡总体稳定性较左岸好，总结了一种右岸的特殊坡体结构：地层顺向坡结构，由于右岸是顺向坡对其坡体开挖（高程1973m处的缆机平台的开挖卸荷，以及缆机平台处向下加荷）容易造成开挖面以上的下部悬空坡体及开挖面以下加荷后的坡体造成顺沿地层的顺向坡体结构，其可能的破坏模式是由层状结构面控制。

3 边坡稳定性分析

锦屏一级水电站的大坝作为目前世界上最高的双曲薄拱坝，加上两岸高陡边坡复杂的地质问题，特别是左岸边坡，发育有大量的断层，深部裂隙，地质条件及其复杂，其稳定性研究至关重要。从左岸边坡地质条件看，整体稳定性问题主要是1960m高程以上的变形倾倒岩体和由f42-9断层、煌斑岩脉和SL44-1拉裂带相互切割形成的拉裂变形岩体—即楔形体双滑结构。而右岸坡体结构是顺向坡结构，基岩完整性较好，从右岸高程约1870～1885m为分界线，其以上以下部分均是顺向层状结构，可能的破坏模式均是由开挖的卸荷拉裂隙或是原本就有的层间挤压错动带造成的地层顺向坡结构，但右岸在开挖过程中及后期的运营过程中只要做好支护措施就可在较完整性的基岩条件下保持较好的稳定性。

4 结语

锦屏一级水电站坝肩超高边坡工程的成功实施对我国的水利工程及边坡工程都起到很好的示范性作用，提供了有用的经验和很大的参考价值，其成功实施的背后离不开众多工程师及勘察人员的心血和许多研究人员对该世界性难度的工程地质问题的深入研究，为之后的工程奠定了坚实的基础[5]。

参考文献

[1]宋胜武，向柏宇，杨静熙，等.屏一级水电站复杂地质条件下坝肩高陡边坡稳定性分析及其加固设计[J].岩石力学与工程学报，2010（3）：442-458.

[2]祁生文，伍法权，丁振明，等.从工程地质类比的角度看锦屏一级水电站左岸深部裂缝的形成[J].岩石力学与工程学报，2004（8）：1380-1384.

[3]徐佩华，陈剑平，黄润秋，等.锦屏Ⅰ级水电站解放沟左岸边坡倾倒变形机制的3D数值模拟[J].煤田地质与勘探，2004，32（4）：40-43.

[4]刘忠绪，杨静熙.锦屏一级水电站工程地质勘察综述[J].水电站设计，2017（2）.

[5]荣冠，朱焕春，王思敬.锦屏一级水电站左岸边坡深部裂缝成因初探[J].岩石力学与工程学报，2008， 27（S1）：2855-2855.

作者简介

赵梦园（1997-），女，汉族，河南长葛人，工学硕士，重庆交通大学结构工程专业，研究方向：边坡监测数据处理，边坡防治工程。