深溪沟电站泄洪冲沙洞进口高边坡稳定性分析.pdf

第41卷第18期
Vol. 41. No. 18
2010年9月
Yangtze River
2010
文章编号:1001-4179(2010)18-0076-03
深溪沟电站泄洪冲沙洞进口高边拽稳定性分析
部劲松,达,谢创明
(中国水电顾问集团成都鼓测设计研究院,四川成都610072)
摘要:深溪沟水电站泄洪冲沙洞进水口自然边坡高陡,场地狭窄,岩体卸荷强烈,致使进口闸室段结构布置因
难。边坡开挖对后坡卸荷岩体形成切脚作用,施工开挖爆破问题突出。通过对边坡地质条件进行调查研究
分析其工程地质特征,定量计算其稳定性系数,评价其稳定性,最后对进口闸宣结构进行优化,不仅达到了减
少投资、编短工期的目的,而且降低了安全风险。
关鍵词;泄洪冲沙洞;高陡边坡;稳定性;深溪沟水电站
中图法分类号:TV698
文献标志码:A
深溪沟水电站坝址右岸布置两条泄洪冲沙洞,洞NW或SE∠70°~80°,为顺坡裂隙,多形成卸荷张裂
身断面尺寸为15.5mx18.0m(宽x高),施工期间用隙,控制谷坡形态,边坡区呈一系列卸荷张裂带,②缓
作导流洞。可研设计中,为满足洞室设计及施工布置倾顺层裂隙,倾角5°-10°,延伸长度一般十余米至数
要求,进口闸室段顺水流向长达33.0m,致使开挖边十米,发育成顺层挤压破碎带的则延伸长达数百米。
坡高度达150m,高边坡开挖施工的安全和稳定问题
根据地形特征,将进?区边坡分为前缘缓坡和后
十分突出。技施设计阶段通过深入研究,优化了间室部陡壁两部分,前缘缓坡坡度40°~45°,岩体弱风化,
结构,并经水工模型试验验证,将闸室长由33.0m调卸荷较强烈,强卸荷深度一般30~40m,岩体呈碎裂
整为20.0m,充分利用峡谷坡脚缓坡区,减少开挖,避一镶嵌结构。后部陡壁坡度大于70°,卸荷强烈,强卸
免开挖陡峻的峡谷谷坡。
荷深度一般40~60m,顺坡陡倾卸荷拉张裂隙发育,
局部存在由卸荷裂隙控制的小型危岩体。根据现场地
地质条件及工程地质问题
质查坳和综合分析,将顺坡陡倾卸荷裂隙分为4个发
1.1地质条件
育带,水平埋深分别为5~6,15~20,35~40,55
泄洪冲沙洞进口位于坝轴线上游230m的大渡河
其间岩体结构由表及里逐渐由碎裂块裂结构
右岸(凸岸),上距黄草坪座落体下游边界约150m。
变为镶嵌结构。
进口轴线与自然边坡呈40°-50°夹角,地形呈NE走
边坡地下水主要为基岩裂隙潜水,由地表大气降
向,坡度前缓后陡,缓坡区狭窄,位于峡谷坡脚区敵缘,水补给,向大渡河谷排泄。但一般情况下地下水不丰
地形坡度为40°~45°,其后部的陡坡坡度大于70°
富,处于无水干燥状态。
坡体上覆盖层分布零星,基岩多裸露。基岩为震1.2主要工程地质问题
旦系上统灯影组(Zbdn)厚-中厚层状白云岩、白云质
(1)根据进闻室的布置需要,前缘缓坡区的开
灰岩。岩层产状平缓,N30°~35W/SWと5°~10°,结挖、施工爆破必将影响后部陡坡区的稳定,降低其稳定
构面以裂隙为主,断层不发育,优势裂隙有3组:①性,应采取措施保证满足稳定要求。
N64°W/NE∠70°~80°,与岸坡大角度相交,延伸长度
(2)开口线以上自然边坡顺坡滑塌带发育,开挖
一般十余米至数十米,最长达百米以上;②N80°/形成的前缘切脚,易沿切脚区发生剪切破坏,应在开挖
收稿日期:2010-07-30
作者简介:郭動松,男,高级工程师,主要从事水电工程地质工作。F-mail:gj008517@sina.com
第18期
郭劲松,等:深溪沟电站泄洪冲沙洞进口高边坡稳定性分析
前对卸荷岩体进行支护。
计算分析。
(2)荷载及工况。影响泄洪冲沙洞进口边坡稳定
2边坡稳定性分析
的陡壁岩体均在库水位以上,考虑到进口区基岩裸露,
2.1进口天然边坡的整体稳定分析
陡倾坡外的裂隙较发育,主要受降水及地表水补给,故
(1)进口一带天然边坡高330~535m,两岸谷坡在边坡稳定分析中对渗透压力及孔隙水压力考虑折
基本对称,无大规模一次性斜坡失稳形貌。从谷底至减。主要设计荷载为岩体自重、水荷载和地震力,深溪
谷肩形成“缓一陡一缓一陡一缨”的披形,缓坡段坡角沟水电站地震基本烈度为Ⅶ度,相应基岩地震峰值加
为35°~40°,陡坡段坡角为65°-~80°。工程边坡坡高速度为0.1g。地震作用综合系数考虑为0.25
20~50m,工程边坡下部(0~30m高度范围)为直坡,
计算工况:①天然工况(正常运用);②非常工况
虽总体开挖坡度与天然斜坡接近,但对上部的天然斜(天然+暴雨);③特殊工况(天然+地震)。通过反
坡却形成了切脚的作用,上部边坡稳定性受到一定影演参数分析知,天然+暴雨工况为控制工况。
计算简图见图1,计算成果见表1。
(2)边坡岩体风化作用不强烈,以夹层式和裂隙
式风化为主,除沿部分层间挤压破碎带存在一定厚度
的强风化夹层以外,未见强风化带分布。边坡风化深
度一般为50~70m。边坡卸荷特征表现为以沿结构
面的集中式卸荷为主,体积扩容式卸荷为辅。强卸荷
袈隙面
深度一般为30~60m,弱卸荷深度一般为50~70m。
739.00
边坡中地下水以裂隙水为主,无统一地下水位
(3)边坡岩体宏观上以厚层状-一次块状结构为
主,顺层挤压破碎带总体倾向山内偏上游,产状变化
大,延伸有限,不构成边坡的滑移控制面;边坡中陡倾
角裂隙较发育,裂隙面粗糙、连通率约40%~50%,勘
探平洞内未见明显的斜坡变形迹象
2.00
综上所述,泄洪冲沙洞进门天然边坡坡型较完整
未发现较大规模的变形体和特殊组合的不稳定体,边
图1计算简图
坡变形破坏迹象不明晟,因此进口天然边坡整体处于
表1锚索加固后边坡稳定安全系数
稳定状态。但开挖边坡对其上部的天然边坡形成了切
荷载组合
计算值
规范值
脚作用,加上可能构成边坡失稳块体的后沿和側面切
天然工况
天然+暴雨
l.05~1.15
割边界的中陡倾角裂隙较发育,虽没有底部控制结构
天然+地震
1.05
1.05
面,但上部天然边坡在重力作用和特殊工况下,可能剪
断岩体,产生失稳。
2.2边坡稳定计算
3边坡加固设计
(1)基本假定。进口天然边坡在自然状态下是稳
结合计算结果分析和类似工程实践经验,拟定了
定的,当进水口边坡开挖爆破后会对其上部的自然边进口开挖前边坡加固总的设计(图2,3)原则。
坡形成切脚的作用和产生较大扰动,可能引起边坡失
(1)清除坡面的松动岩体和危石,对陡壁面地质
稳。为此,需要在开挖前对天然边坡进行加固处理。情况较差部位的区域设置长锚杆,锚杆直径28mm,长
通过反演参数分析,以加固2号裂隙和底滑面形成的9.0m,间排距2.0m,局部挂网喷混凝土。
第二带滑块为主,校核3号裂隙和底滑面形成的第三
(2)加固前在陡壁布置监测设施,密切监测施工
带滑块。底滑面以635m高程为剪出口,通过施加锚过程中边坡的变位情况
固力,提高边坡稳定性,使抗滑稳定安全系数满足规范
(3)锚索布置原则为“锁脚、拴腰”,脚部重点布
要求。
置在高