中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410014
摘要: 三板溪水电站南梦溪大桥右岸为斜交顺向坡,坡崩积堆积物结构松散，岩体层间破碎夹泥较发育，加上NW和NE向2组节理或断层组合顺层或微切层切割，岩体完整性较差，对墩（台）基础持力层选择和右岸边坡稳定性均有较大影响，在下雨等不利条件下，右岸道路以上边坡可能失稳。为此对坡崩积体进行了稳定性分析，并相应作了抗滑加固处理后，目前边坡处于稳定状态。
关键词: 三板溪水电站 南梦溪桥 坡崩积堆积体 稳定性分析 处理
1.工程概况
三板溪水电站工程位于贵州省黔东南自治州锦屏县境内的沅水干流河段清水江中下游，是以发电为主，兼顾防洪、灌溉及其它综合利用的水利水电枢纽工程。电站是混凝土面板堆石坝，总装机容量1000MW，年平均发电量24.28亿kw?h，属一等大（一）型工程。水电站库区展锦线复建工程南孟溪大桥位于南加镇上游1.5km的南孟溪内，桥长390m，桥面净宽度组成：7.50m+2×0.30m(栏杆)。布置有9跨10墩（台），主桥结构形式为预应力T梁，设计荷载：汽车—20级，挂车—100级；通航要求：Ⅶ(2)级。
坡崩积堆积体位于南孟溪大桥右岸桥位处，目前处于基本稳定阶段，该堆积体表层主要为结构松散的坡崩积物块石、碎石夹砖红色粉质粘土，有一定厚度，考虑到水库蓄水后库水位的涨落影响，以及工程区地震等因素的影响，该堆积体可能会产生变形和滑动，影响工程施工期和运行期的安全。为此有必要对该坡崩积堆积体进行研究和治理。
2.坡崩积堆积体工程地质概况
南梦溪大桥桥位沟谷为不对称的“V”型斜向谷，左岸溪边有简易公路通过。溪沟流向N56°E，沟底高程355.80m，当常水位356.89m时，水面宽约11m～15m，水深0.5m～1.1m。沟谷基岩裸露，仅少量卵砾石、碎石、块石和漂石分布。两岸山体在桥位上下游均有冲沟（断层沟）切割而略显单薄，地形坡面不甚整齐。左岸高程430.00m以下基岩裸露，以上为厚3.0m～10.0m的残坡积物覆盖，地形坡度高程400.00m以下约60°，400.00m～440.00m约47°，440.00m～490.00m约30°，以上变缓约15°；右岸地形坡度高程450.00m以下约36°，以上变缓约18°，高程373.00m～390.00m间由3级坎高6m～10m的梯田组成，高程370.00m以下基岩裸露，高程370.00m～443.00m分布有厚3.0m～17.0m（铅直厚度）的坡崩积物，高程443.00m以上则为厚2.0m～6.0m的残坡积物覆盖。
右岸坡崩积堆积体表部主要为第四系坡崩积物（Q4dl+col）：块石、碎石夹砖红色粉质粘土。厚3m～17m。分布于桥位右岸高程370.00m～443.00m，沿河岸展布长度60m～100m。坡崩积堆积体下部出露的地层为元古界板溪群番招组第二段（Ptbf2）第1层（Ptbf2-1）灰至深灰色厚至巨厚层变余凝灰质粉细砂岩夹变余凝灰岩和少量薄至中厚层粉砂质绢云母板岩，第2层（Ptbf2-2）灰至灰绿色薄至中厚层粉砂质绢云母板岩夹少量变余凝灰质粉细砂岩、变余凝灰岩和变余砂岩。岩层产状N75°～85°W，NE∠18°～25°，局部受断层、夹层等影响，岩层产状有一定变化。桥位区岩层走向与溪流流向交角35°～50°，岩层倾向左岸偏下游。
坡崩积堆积体区位于上高洋断层之NW盘，距该断层约2.5km；南加背斜的NW翼，距该背斜轴部约1.8km。区内次级构造较发育。主要断层结构面见表2－1。坡崩积堆积体上游发育断层F1，区内根据钻孔和施工道路开挖揭露的岩体层间破碎夹泥较为发育，加上NW和NE向2组节理或断层组合顺层或微切层切割，岩体完整性较差，对墩（台）基础持力层选择和右岸边坡稳定性均有较大影响。
勘察查明，坡崩积堆积体区高程443.00m以上残坡积物厚2.00m～4.00m，全风化带下限埋深4.00m～9.60m，强风化带下限埋深9.50m～18.60m，局部受构造影响达39.20m，中等风化带下限埋深26.30m～29.50m，局部受构造影响达46.10m；高程443.00m以下坡崩积物厚15.80m～17.00m，强风化带下限埋深20.50m～28.90m，中等风化带下限埋深34.00m～35.70m。坡崩积堆积体组成物质结构较松散，下部接触岩体主要为全风化、强风化岩体。
坡崩积堆积体区地下水主要为松散堆积物中孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要分布于第四系残坡积物、坡崩积物与溪流洪冲积物中，埋藏深度一般0.50m～10.0m，局部达47.0m,受大气降水补给，下渗至基岩裂隙中或直接排泄于冲沟、溪流；基岩裂隙水主要分布在岩石构造裂隙中，堆积体区内地下水埋藏深度18.0m～24.0m，受大气降水和孔隙水补给，直接排泄于冲沟、溪流。
3.坡崩积堆积体特征及稳定性分析
3.1坡崩积堆积体特征
坡崩积堆积体位于南孟溪大桥右岸桥位处，分布高程370.00m～443.00m，沿溪沟展布长60m～100m，厚度3.0m～17.0m（铅直厚度），出露面积约7626 m2，平均厚度约12m，方量约9.15×104m3，主要为块石、碎石夹砖红色粉质粘土。堆积体目前在自然状态条件下处于基本稳定状态。南孟溪大桥右岸为斜交顺向坡，由于桥位上下游冲沟（断层沟）切割，三面临空，岩层中有较连续的夹泥层存在（据ZK9、ZK10、ZK11、ZK12钻孔揭露），顺层或微切层，破碎夹泥层厚度多在0.5m以下，局部厚度达2.0m，岩层走向与溪流流向夹角35°～50°，倾向左岸偏下游，岩层倾角较缓，对边坡稳定构成不利影响。坡崩积堆积体节理裂隙发育，连通率高，多张开，后缘由产状N38°～48°E，NW∠62°～87°的陡倾角卸荷节理和N75°W，NE∠22°的顺层节理呈阶梯状组合切割，侧裂面则为产状N47°～48°W，SW（NE）∠87°～89°的陡倾角节理切割，上述结构面组合使岩体破碎、松动、崩落。目前施工道路开挖，崩落严重。同时，暴雨和地震是边坡失稳的诱发因素。
3.2坡崩积堆积体稳定性分析
为评价坡崩积堆积体的整体稳定性，采用Sarma法进行分析计算。Sarma法是一种新的极限分析方法，其基本假定可综合为：
a、滑动体为刚体，破坏的瞬间只作平面运动；
b、对于非理想平面或圆弧滑动的岩体，岩体必须先破坏成多块可相对滑动的岩体，才能发生滑动，亦即在滑动前，不但要破坏滑面的剪力平衡，而且还要在滑体内发生剪切滑移；
c、据地下水在岩体内的作用机理，假定地下水只沿裂隙面作用，并按静水压力考虑；
d、由于岩体是多裂隙化的结构体，故认为滑块间互不传递拉应力；
e、据滑动间的作用特点，假定滑体具有同一的整体稳定系数；
f、滑块剩余下滑力和作用方向与滑体内滑移面的产状有关。
该方法可允许对边坡任意切割，而不局限于垂直边界，因此可分析具有各种特殊构造的滑坡稳定性影响，允许各滑面及侧面具有不同的с、ф值；可自动分析岸坡地表水地下水的作用，并引入临界水平加速度系数判据Kc，因此可用来分析地震力对边坡稳定性的影响。该法可比较全面客观地分析各种控制岸坡稳定性因素的作用，其滑块的几何特征和力学模型如下图所示：
根据Sarma法编制的计算程序具有良好的人机界面，按照运行过程中屏幕提示，输入边坡几何形状参数和岩土体力学指标，即可进行稳定性分析。该法可比较全面客观地分析各种控制岸坡稳定性因素的作用。
a)参数的选择
综前所述，坡崩积堆积体组成物质主要为结构较松散坡崩积混合物：块石、碎石夹砖红色粉质粘土。底界面为NE向陡倾角节理与缓倾角层间节理呈阶梯状分布，陡倾角节理面多附泥膜和铁锰质物，层面节理多为泥夹岩屑型。其计算参数见表3.2－1。
表3.2－1 坡崩积堆积体物理力学参数表
对于坡崩积堆积体地下水位以下部分，容重按浮容重计算，c、φ值按饱和状态考虑。若水位线通过某一块体，则该块体由多个状态的重度以及c、φ值组成，此时块体整体按各部分的重度和c、φ值的面积加权平均值取值。
b) 坡崩积体稳定性分析
该工程区地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为Kc=0.05g，分析工况包括自然状态、自然状态加地震、水库不同蓄水位（400.00m、445.00m、475.00m）和水库不同蓄水位（400.00m、445.00m、475.00m）加地震等8种。计算剖面见图3.2－1所示，稳定计算成果见表3.2－2。
图3.2－1坡崩积堆积体稳定性计算纵剖面图
计算剖面把坡崩积体共分7块，把每块的特征坐标点和岩土体力学指标按块体次序依次输入Sarma程序得到稳定计算成果表3.2－2。
从计算成果可以看出：坡崩积体在自然情况下和主体全部淹没状态下均处于基本稳定和稳定状态；当坡崩积体下部被水淹没时，处于临界稳定状态；地震状态下处于临界或不稳定状态。
综合计算成果和目前揭露的地质条件进行分析后认为：边坡在自然状态下基本稳定，但目前施工道路切脚部位在下雨等不利条件下，道路以上边坡有可能失稳；当坡崩积体下部被水淹没时，坡崩积体有发生局部崩滑的可能；地震状态下，坡崩积体亦有失稳的可能。
4.工程处理
桥基础型式应结合地质条件、相邻基础开挖影响和水库蓄水软化等作用综合考虑，在覆盖层和全风化较深的部位，采用桩基础。在设计施工中，两岸选取扩大基础的部分墩（台），其临空边坡和内侧开挖坡均设置永久边坡防护措施，防止库水冲刷、浪蚀桥基。岸坡采取抗滑桩等必要的工程处理措施，同时加强坡体排水，以满足工程边坡稳定性要求，并进行必要的工程观测。采用抗滑桩进行处理时，其桩体应深入断层和夹泥层以下一定深度。
5.边坡监测
从桥位边坡观测成果反馈信息来看，自2005年以来边坡各监测点运行基本平稳，无异常现象，边坡亦未出现明显变形，边坡整体上处于稳定状态。
6.结语
南孟溪大桥右岸为斜交顺向坡，岩层倾向左岸偏下游，由于冲沟（断层沟）切割，三面临空，岩层中有较连续的夹泥层存在，边坡稳定条件较差，在蓄水条件下，其稳定性较低，尤其是水位变幅区，应防止雨水、库水对墩（台）基础冲刷、浪蚀破坏，桥位上坡崩积堆积体，结构较松散，在工程施工中和水库蓄水后可能会发生崩滑，危及建筑物和施工期人身安全。经上述加固处理后，安全监测资料显示，边坡处于稳定状态。
参考文献:
1 《水利水电工程地质手册》，北京水利电力出版社，1985。
论文作者:张瑞超,田富银
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/4
标签：节理论文; 高程论文; 稳定性论文; 断层论文; 岩层论文; 稳定论文; 裂隙论文; 《防护工程》2017年第36期论文;