某水库工程左岸高边坡稳定性评价

马 龙

(新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

1.1 地形地貌

该工程坝址处段河道为SE向，河水流向122°。河段为横向谷，两岸较顺直，坝址处河谷呈“V”型，正常蓄水位2170m时，河谷宽约440m。现代河床呈一槽状河谷，河拔35-45m，底宽10-30m。两岸地形不对称，左岸山体高大雄厚，基岩裸露，边坡高陡，最大坡高约470m，坡顶高程2440m，f8断层在地形上形成顺坡垭口，以此为界，岸坡地形发生明显转折，上部(坝顶以上)边坡陡立，坡高260m左右，自然边坡55°-65°，局部近直立；下部(坝顶以下)边坡相对平缓，自然边坡40°-60°，岸坡受构造及风化作用，形成沟梁相间地形，梁部较沟底高出5-20m，梁宽10-30m(图1)。

1.2 地层岩性

坝址区分布有早元古界地层和第四系。

1)早元古界(Pt1)：为坝址区主要地层，岩性主要为灰黑色的二云母石英片岩、长石黑云母石英片岩，局部发育黑云母斜长片麻岩，片理总体产状40-60°NW∠25°-40°，微波状起伏，小褶曲发育(图片1-2)，呈片理面结合牢固的薄层状结构，片理间咬合力好。二云母石英片岩中黑云母和白云母含量相近，各占15%-20%，白云母含量少，仅占1%左右。坝址区两岸局部发育青灰色二云母斜长石变粒岩岩脉，呈条带状产出，厚度一般1.0-2.0m，局部厚约3.5-6m。

2)第四系(Q)：坝址区第四系分布面积广，按成因可分为风积、洪积、崩坡积、冲积：①上更新统冲积层(Q3al)：主要分布于坝址区两岸Ⅲ-Ⅳ级阶地，厚度一般2-13m，砾石磨圆较好，成份以花岗岩、变质片岩为主，结构密实。②全新统洪积层(Q4pl)：主要分布于坝址区两岸冲沟内，岩性为碎石土层，厚度与冲沟规模成正比，一般1-3m。③全新统崩坡积层(Q4cold)：主要分布于坝址两岸、冲沟坡脚及局部河岸边，岩性为含土碎、块石，局部含直径10m的大孤石，结构松散，具架空结构，厚度4-15m。④全新统冲积层(Q4al)：分布于现代河床，厚度3.7-19.3m，主要为砂卵砾石层，含直径60-80cm的漂石，卵砾石磨圆一般，成份以花岗岩、片麻岩，云母石英片岩等为主，结构中密-密实。⑤全新统坡风积层(Q4dleo)：零星分布于坝址区两岸斜坡及阶地面，为粉土，结构疏松至中密，厚度随地形变化，在右岸斜坡面厚度一般2-5m，左岸山坡及阶地面1-3m。

1.3 地质构造

地质测绘表明，坝址处为单斜构造，岩层产状40-60°NW∠25°-40°，无区域性断裂分布。根据坝址区结构面的规模和性状，依据规范分级标准，对坝址区结构面进行了分级，见表1。

表1 坝址区结构面规模分级表

1)节理裂隙：

通过地面测绘及平洞描绘，对坝址区基岩节理裂隙进行统计分析，绘制节理玫瑰花图，得出节理裂隙优势方向。

左岸发育3组裂隙，其中优势方向为NWW向，其次为NE向裂隙，见图1。

图1 坝址左岸NW向构造

①NWW组：走向280-320°，以倾NE为主，倾角65-85°，面粗糙，大部分闭合无充填，个别倾SW，卸荷张开，发育间距不等，小则1-2m，大则50m以上，延伸较长，一般20-50m，个别100m以上；②NE组：走向30-50°，倾NW约占80%，倾角一般15-35°，局部60-70°；倾SE占20%，倾角85°，面粗糙，闭合无充填，间距2-4m，延伸长一般5-15m；③NNW组：走向330-350°，倾向NE，倾角70-80°，面粗糙，闭合无充填，发育间距不等，小则1-2m，大则50m以上，延伸较长，一般20-50m，个别100m以上。

图21 坝址左岸节理玫瑰花图

右岸发育2组裂隙，其中优势方向为NWW-NNW向，NE向裂隙个别发育，见图3。

①NWW-NNW组：走向290-350°，以倾NE为主，个别倾SW，倾角65-85°，面粗糙，大部分闭合无充填，发育间距不等，小则1-2m，大则50m以上，延伸较长，一般20-50m，个别100m以上；在右岸河槽陡坎处发育个裂隙310°SW∠40°，发育间距10m左右，延伸长50-100m；②NE组：为顺层结构面，走向35-55°，倾NW，倾角25-45°，面粗糙，闭合无充填，间距2-4m，延伸长一般5-15m。

图3 坝址2右岸节理玫瑰花图

2)断层：

据地质测绘，坝址基岩裸露，无大的断层分布，主要发育次级断层f1-f14等， f2等NWW向断层最发育，延伸长，宽度一般0.5-1.0m，出露长度50-1000m，倾角70°-80°；f9等NE向断层带宽一般0.2-0.5m，出露长度70-250m，倾角20°-50°。

2 坝址左岸高边坡稳定性评价

左岸山体高陡雄厚，坡顶高程2440m，河拔470m，岸坡整体走向NW向。岸坡基岩裸露，岩性为二云母石英片岩，局部夹黑云母斜长片麻岩，片理产状40°-60°NW∠25°-40°，片理面与岸坡大角度相交，倾上游偏岸里。左岸边坡为横向逆向坡，岩层及主要裂隙面均倾向岸里或倾向上游偏岸里。

为进一步分析岸坡结构面对边坡稳定性的影响，本次采用中国水科院结构面统计与边坡稳定性分析程序—YCW，对岸坡分布的结构面进行统计分析，在结构面分组的基础上进行了边坡的稳定性分析评价。

失稳模式判断是在结构面分组的基础上，与已知结构面或断层组合，并根据开挖面的方位，对边坡进行失稳模式判断[1]。在赤平投影图上，利用开挖面在各个方向的视倾角投影点，连接成开挖面正负20°的范围区域，当某组结构面或断层落入该区域且倾角大于摩擦角时，认为有可能沿该组结构面产生滑动破坏；若两结构面交线的赤平投影点落在滑动区，则有可能产生楔形体滑动；倾倒区是定义在与开挖面的相反方向正负10°的范围，倾角(120°—坡面角)至90°之间，若结构面赤平投影点落在倾倒区，将有可能产生倾倒破坏。YCW用图解的方法，方便快捷地作出边坡失稳模式判断，判定边坡是否稳定，如果不稳定，将给出有可能产生滑动、倾倒或楔形体破坏的那一种破坏形式，以及三种破坏的组合方式。

利用YCW程序进行左岸节理裂隙统计及赤平投影图绘制，见图4，通过裂隙统计进行了结构面分组，见表1，在结构面分组的基础上进行了稳定性分析，见图5。

表1 坝址2左岸结构面分组表

等值线图

赤平投影图(上半球)

图5 坝址左岸坡稳定性分析图

稳定性分析结果表明，左岸坡可能的失稳模式是结构面1∶280°-320°NE∠ 65°-85°切割形成的倾倒破坏，分区进行评价如下。

A区：为坝肩以上岸坡，自然边坡55°-70°，边坡高陡，发育NW向裂隙，倾角均>70°，倾向以NE为主，面平直闭合，个别倾SW裂隙向坡顶张开，有卸荷迹象，在PD13平洞内78m处张开宽约2-3cm，竖向位移不明显，卸荷轻微，除此岸坡其余部位裂隙均闭合，发育间距大，岩体完整性好，片理面产状连续性好，未发现倾倒变形迹象，也未发现卸荷裂隙与其它结构面形成的不利组合，该区岸坡整体稳定[2]。

该区岸坡的主要破坏模式是在裂隙与片理面组合切割下浅表层岩体局部崩塌，形成3处较大危岩体(W10、W11和W11’)和随机分布的危石，估算总方量约10.9万m3，对趾板构成威胁，建议采取处理措施。

B区：为坝肩以下岸坡，自然边坡40°-50°，相对较缓，地形沟梁相间，片理面倾上游偏岸里，产状连续性好，未发现较大断层通过，未发现倾倒变形迹象，岸坡整体稳定，仅在小山梁部位发育卸荷裂隙。

岸坡小山梁在结构面切割作用下，形成较多卸荷岩体，共确定较大危岩体19处(W1-W9和W12-W21)，其中W1-W9位于趾板以上，对趾板构成威胁，建议采取处理措施。

综合分析，坝址左岸坡整体稳定，仅局部发育危岩体，可结合建筑物布置进行处理。

3 结 论

本工程采用YCW图解的方法，方便快捷地作出边坡失稳模式判断，判定边坡是否稳定。经分析岸坡的主要破坏模式是在裂隙与片理面组合切割下浅表层岩体局部崩塌，形成3处较大危岩体(W10、W11和W11’)和随机分布的危石，估算总方量约10.9万m3，对趾板构成威胁。岸坡小山梁在结构面切割作用下，形成较多卸荷岩体，共确定较大危岩体19处(W1-W9和W12-W21)，其中W1-W9位于趾板以上，对趾板构成威胁，需进行处理措施。