岩土工程边坡的稳定性及其设计分析

申泽松

新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830000

1 工程概况

尼雅河发源于昆仑山北坡，全长210km，流域总面积7146km2，多年年均径流量为2.13×108m3。工程区位于尼雅河中上游河段。

尼雅水利枢纽初步设计阶段拟选坝型有沥青混凝土心墙坝和混凝土面板坝两种坝型。主要建筑物有拦河大坝、溢洪洞、泄洪冲砂洞、灌溉发电引水洞、导流洞和发电厂房等。

2 坝址区边坡工程地质特性及分析

根据地表测绘、平硐以及现场调查等方式分析，坝址区岸坡的破坏模式主要有：

（1）崩塌，为主要破坏模式，陡立边坡的岩体因不利结构面组合的切割，再加上水流冲切坡脚，主要表现为崩塌掉块。

（2）岩体的滑动，主要为断层、裂隙（卸荷、节理）以及片理面等结构面相互组合、相互切割，形成楔形体滑动。

（3）倾倒变形，左岸近坝高陡岸坡为层状反向坡，岩性为紫红色变质砂岩，变余砂质结构，层状构造，在风化和重力作用下，岩体倾倒变形，局部已经垮塌。

依据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）的相关规定，工程边坡级别确定须考虑的因素有：对建筑物安全和正常运用的影响程度、对人身和财产安全的影响程度、边坡失事后的损失大小、边坡规模大小以及临时坡还是永久坡等。依据相关水工建筑物的级别及边坡与水工建筑物的相互关系，并考虑对边坡破坏所造成的影响程度，对工程区内的左、右岸坝顶以上边坡进行分析[1]。

2.1 左岸坝顶以上边坡工程地质特性

左岸坝顶以上岩质边坡地形相对高差达500m，岸坡总体走向295°，自然坡度55°-75°，局部近直立呈陡崖状（大于80°），岸坡基岩裸露，局部出现崩塌、掉块、坠石等，多堆积于凹形陡坡坡脚及岸坡坡脚处，基岩为泥盆系上统变质砂岩。

左岸坝顶以上岩质边坡自然情况下整体稳定，局部因岩体风化、卸荷等作用存在危岩体、崩塌、掉块现象。经地质测绘工作统计坝顶以上岩质边坡主要发育4组节理裂隙面：①L1节理45°NW∠56°；②L2节理85°-89°SE∠54°-67°；③L3节理271°-280°NE∠46°-81°；④节理350°NW∠68°。发育6条断层：①f80断层产状86°SE∠72°；②f81断层产状87°SE∠70°；③f82断层产状297°SW∠60°；④f83断层产状83°SE∠73°；⑤f84断层产状58°SE∠69°；⑥f85断层产状65°SE∠71°。根据边坡性质及结构面产状，通过赤平投影对其稳定性进行分析，见图1。

根据赤平投影（图2）可知：L3与f81、f85结构面组合，易形成不稳定块体；L3走向与左岸边坡走向小角度相交，且倾向坡外，对边坡稳定不利。主要结构面不利组合有2个交点落入滑动区，初步判定组合结构面不稳定。

2.2 右岸坝顶以上边坡工程地质特性

右岸坝顶以上边坡地形相对高差136-158m，岸坡总体走向234°，自然坡度53°。岸坡面冲沟发育，坡面起伏不平。基岩裸露，表面风化严重，局部坍塌滑落。地层结构见图3。

右岸坝顶以上岩质边坡现状整体稳定，局部因风化、卸荷等，存在崩塌、掉块现象。经地质测绘工作统计坝顶以上岩质边坡主要发育4组节理裂隙面：①L1节理300°SW∠43°；②L2节理350°SW∠50°；③L3节理15°NW∠60°；④节理75°SE∠55°。发育2条断层：①f64断层产状290°NE∠76°；②f70断层产状85°NW∠45°。根据边坡性质及结构面产状，通过赤平投影对其稳定性进行分析，见图2-4。

图1 左岸坝顶以上边坡地层结构图

图2 左岸坝顶以上边坡稳定分析赤平投影图

根据赤平投影（图4）可知：L3与L4结构面组合、L1与f70结构面组合，易形成不稳定块体；L1走向与右岸边坡走向小角度相交，且倾向坡外，对边坡稳定不利。主要结构面不利组合有2个交点落入滑动区，初步判定组合结构面不稳定。

3 建议

根据左、右岸坝顶以上岩质边坡的自然稳定条件，结合心墙基槽开挖、左岸灌浆平硐开挖影响等因素的分析，受爆破震动、地震荷载、开挖扰动等影响，危岩体存在失稳的可能性，局部可能存在崩塌、掉块。建议先清除坝顶以上的危岩体、松动体，并对边坡采取随机锚固、挂网喷护、支挡及排水等措施，建议对边坡加强支护，在适当部位设置碎落台[2]。

边坡加固是一项技术复杂、施工困难的灾害防治工程。近年来，随着高速公路及城市建设事业的迅速发展，工程建设规模的不断增大，边坡处治问题越来越突出。若边坡失稳，必将会对周围相关设施及人身和财产安全带来严重威胁，因此要高度重视岩土工程中边坡的支护加固，根据边坡高度、坡度、周边环境及地质条件等合理选择边坡加固方式[3]。随着科学技术的发展，边坡加固技术将得到进一步的发展，并逐步走向完善。

图3 右岸坝顶以上边坡地层结构图

图4 右岸坝顶以上边坡稳定分析赤平投影图