河北省水利水电勘测设计研究院 天津 300250
摘要：南水北调中线京石段应急供水工程总干渠第S39标石渠段（桩号为165+202.4～165+426.4）为深挖方段。渠道开挖以来，渠道右侧边坡发现多条裂缝，不稳定体影响渠坡长度近100m，危及了工程安全，需采取必要的工程措施。
关键词：总干渠；石渠段；断层；裂缝
南水北调中线京石段应急供水工程总干渠第S39标段（桩号165+202.40～166+616.40）位于河北省易县县城以南，石渠段与大型建筑物瀑河渠道倒虹吸进口相连，总长224.0m。本段为深挖方段，设计渠底高程59.877m～59.868m，最大挖方深度33.0m，渠底宽度11.0m，过水断面边坡坡比1:1，一级马道以上边坡比1:0.75～1:1.5。
该渠道2006年9月施工，在渠道右侧边坡发现4条裂缝，最大缝长近50m，最大缝宽约6cm，不稳定体影响渠坡长度近100m。
1.地质概况
⑴地形地貌
石渠段地貌为低山丘陵区，总干渠在该部位轴线方向为NW346o，从山体鞍部穿过，该处山体为瀑河右岸孤丘，靠近河床一侧岩壁陡立，原地面最大高程约100.0m左右，鞍部最低高程约75.0m左右，地形起伏不平。
⑵地层岩性
石渠段地层主要为:①元古界青白口系下马岭组（Qnx）砂质页岩夹薄层页岩，局部为中厚层夹薄层石英砂岩。本层分布于渠道右坡及左坡下游部分。②元古界青白口系长龙山组（Qnc）紫红色中厚层～薄层石英砂岩。本层分布于渠道左坡上游部分。③第四系中更新统上段坡残积（dl+elQ2 2）含壤土碎石或含碎石壤土。本层厚度差异较大，分布于右坡坡顶处。
⑶地质构造
石渠段构造型式以断层为主，节理次之，受构造影响鞍部地形以总干渠轴线为分界，两侧岩层形成近似缓倾向斜构造，影响两侧岩层层面，倾向渠底方向。
岩体完整性受断层、构造节理影响较大，从开挖出的现场看，岩体破碎，呈强风化状。本渠段共揭露规模不等的断层8条，分述如下：
F1断层：本断层为压性断层，出露于右坡桩号165+446处，揭露长度约21m，走向NE80o，近直立。
F2断层：本断层为平移断层，出露于右坡桩号165+380～165+395处，揭露长度约70m，走向NE60o，倾向SE，倾角61o，上盘东移、下盘西移。
F3断层：本断层为压性断层，出露于右坡桩号165+325～165+365处，揭露长度约35m，走向南北，倾向西，倾角68o。
F4断层：本断层为顺层断层，出露于右坡桩号165+220～165+280处，揭露长度约65m，该部位岩层产状受褶曲影响较大，大致为走向NE26o，倾向SE，倾角13o。
F5断层：本断层为压性断层，出露于右坡桩号165+410～165+425处，揭露长度约10m，断层走向NE10o，倾向NW，倾角64o。
F6断层：本断层为压性断层，出露于左坡桩号165+325～165+350处，揭露长度约27m，断层走向NE22o，倾向SE，倾角76o。
F7断层：本断层为压性断层，出露于左坡桩号165+380～165+400处，揭露长度约18m，断层走向NE26o，倾向SE，倾角68o。
F8断层：本断层为压性断层，出露于左坡桩号165+415处，揭露长度约12m，断层走向NE26o，倾向SE，倾角13o。小范围内断层发育，构造节理相对密集。各断层分布详见图1。本渠段未见地下水位。
图1.石渠段内断层分布位置图
2.不稳定体形态及构造分布特征
渠道右侧共出现4条裂缝，其中L1、L2、L3三条裂缝先产生，半月后发现新产生裂缝L4，均位于一级马道以上。L1延伸长度50m，裂缝的最大宽度6cm；L2延伸长度8m，裂缝的最大宽度2cm；L3延伸长度40m，裂缝的最大宽度2cm；L4延伸长度20m，裂缝的最大宽度1cm。
L1裂缝：走向大致为NE4o，表层揭露的裂缝局部具有弯曲。该裂缝位于三级马道以上，表层被全风化页岩覆盖。总体发育在F2、F3断层之间，走向大致与F2、F3断层形成并列。
L2裂缝：走向大致为NW337o。该裂缝西端紧临F5断层构造岩，裂缝的走向在平面图上与断层的走向大致相同。L1裂缝与L2裂缝走向接近，推测这两条裂缝为同一条。
L3裂缝：走向大致为NE13o。该裂缝位于一级马道以上，向上延伸至征地边界线，在顶部有一个小分支。裂缝整体位于F3断层构造岩内。
L4裂缝：走向大致为NE30o。该裂缝位于一级马道至三级马道上部2m处。裂缝整体位于F2断层构造岩内。
裂缝形成以来没有较大降雨过程，短期观测成果反应，裂缝长度及宽度无明显变化。
受以上4条裂缝及F2、F3、F5断层的控制，形成的不稳定体范围为：边坡长度影响范围为桩号165+320～165+420，高程上控制边界下部为一级马道，上部为L1、L2、L3裂缝的端部。裂缝的分布及不稳定体的范围详见图2。
图2.石渠段裂缝的分布及不稳定体的范围分布图
3.不稳定体机理分析
L2、L3、L4三条裂缝分别位于F5、F3、F2断层构造岩中，L1裂缝发育在F2、F3两条断层之间。断层走向与总干渠轴线夹角大致为30o，倾向总干渠轴线下游方向，倾角大致为60o～70o。
受地质构造影响，不稳定区域岩层产状变化较大。从整体上看岩层层面顺坡倾斜，走向与总干渠轴线夹角大致为39o，岩层倾角一般为12o～25o，局部受断层及褶曲影响可达40o。
分析认为，裂缝产生的原因是：渠道开挖后，不同部位受结构面影响（主要为顺坡向的层面），岩体应力在调整过程中，局部产生下滑力，岩体蠕动变形过程中，局部地段产生拉裂现象。
上述3条断层均倾向总干渠轴线方向，断层倾角大于坡面角度，且断层面倾角多为高倾角（68o～85o），断层带本身对边坡的稳定不会造成很大威胁。但受断层影响，岩层层面大部倾向渠道方向，倾角25o～40o，层面走向与总干渠轴线方向夹角较小。现开挖的坡度大部为1:0.75，开挖边坡过陡，提供了岩体应力释放及变形的空间，是岩体产生变形的主要原因。
4.结语
⑴本石渠段现地面揭露的裂缝展示清楚，产生的原因主要是F2、F3断层的控制范围之内、一级马道以上，现开挖边坡角度偏陡，岩层层面与总干渠轴线夹角较小，岩层倾角25o～40o，岩体变形有发展的空间，因此产生局部裂缝。目前，岩体仅是蠕动变形阶段，在岩体侧壁及下部没有发现明显的变形及错动现象。
⑵经过观测，裂缝发展趋向稳定。L1、L3、L4裂缝其总体下滑力方向应倾向下游方向，倾角约为60o～70o。
⑶建议采取固坡措施：F2、F3断层之间，一级马道上部可适当放坡，F2断层下游局部也可考虑放坡措施，除此之外，建议采取锚固措施，建议锚杆长度在一级、二级马道之间适当加长。
⑷建议现边坡已开挖出的岩体坡面采取混凝土喷层保护措施，避免大气降雨的入渗，恶化边坡稳定条件。
⑸L1裂缝上部的碎石土及全风化岩建议挖除，以达到卸荷及放坡的作用。
参考文献：
[1] 常士骠等.工程地质手册[K].北京.中国建筑出版社.2007
论文作者:兰景岩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/12
标签：断层论文; 裂缝论文; 倾角论文; 干渠论文; 石渠论文; 马道论文; 走向论文; 《防护工程》2018年第21期论文;