西泌河水库左岸导流洞进水口边坡稳定性研究

张耀华，周林辉

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司工程建设事业部，贵州贵阳550081）

西泌河水库左岸导流洞进水口边坡稳定性研究

张耀华，周林辉

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司工程建设事业部，贵州贵阳550081）

边坡稳定性对导流洞的安全运行有着重要影响，文章以贵州西泌河水库左岸导流洞进水口边坡工程为例，分析了边坡地质条件及变形破坏特征，并运用极限平衡法对导流洞进水口边坡稳定性进行研究。结果表明，边坡结构整体稳定性良好，但局部区域有发生失稳变形的可能，需在施工支护方面多加注意。

导流洞；进水口边坡；变形破坏特征；稳定性

西泌河水库位于贵州西泌河下游河段，其大坝枢纽区在贵州省晴隆县莲城镇与马场乡交界处，坝址以上集雨面积336.85km2。西泌河水库施工导流方式为围堰断流、隧洞导流，导流洞位于左岸坡。导流洞进口高程为631.5m，出口高程为630.5m，导流洞长388.739m，底坡为0.445%。导流洞断面设计为城门洞型，断面尺寸为6m×8.5m。导流洞边坡本身坡度较大，边坡岩体以软质风化岩体为主，且内部有卸荷裂隙和裂缝的存在，边坡开挖施工可能引起边坡的失稳，对水库建设施工导流方案的实施造成较大影响［1］。

1 导流洞进水口边坡地质条件

1.1 区域地形地貌

工程区地处云贵高原向广西丘陵盆地过渡的斜坡地带，地形起伏较大，属高原峡谷区。地势总体西南高、东北低。库区河谷深切，在地壳长期内外应力的作用下，河谷及岸坡地带各种不同形式不良物理地质现象均有出现，经调查河谷及岸坡不良物理地质现象主要表现为重力崩塌及滑坡。导流洞进水口边坡地质条件如下：

（1）进口明挖段（桩号0+000～0+011.84）

地表基岩裸露，自然地形坡度56°。岩质边坡为切向坡，自然边坡稳定。洞室围岩为T2g2-1碳泥质胶结的角砾状白云岩，软质强风化岩体，岩体较破碎，洞室围岩类别属于Ⅴ类。

（2）进口段（桩号0+011.84～0+046.72）

洞室围岩为T2g2-1碳泥质胶结的角砾状白云岩，属于软质弱风化岩体。岩体中主要结构面是层面及裂隙面，岩层产状为16°∠48°。隧洞方向与岩层走向的夹角25°，洞室围岩类别为Ⅳ类。

1.2 边坡结构体特征

结合现场勘测结果以及已有地质资料，分析导流洞进水口边坡地质结构主要受变倾斜顺向层岩体、层面以及裂隙的影响。调查发现边坡岩体中有组优势裂隙组合（L1～L4），将其与周围小裂隙进行编组，其性状特征见表1。

表1 导流洞进水楼裂隙组面性状

2 边坡变形破坏特征

导流洞边坡自然变形较为明显，外部出露有滑移拉裂和卸荷松动破碎现象，如图1所示。导流洞边坡有强卸荷与弱卸荷岩体分布，强卸荷岩体分布于边坡岩体上层，并由边坡底部至上深度逐渐增加，整体外部轮廓呈凹弧形。在边坡初始开挖过程中，揭露导流洞上部岩体中有多条裂隙与裂缝，裂缝产状与规模各不相同；其中①、②组裂缝对岩体稳定性有着重要影响，在开挖过程中部分区域出现开裂。与此同时，岩体内的②、③组缓倾斜结构面可能形成滑移拉裂的底滑面，并且④组裂隙与卸荷弱结构面错动变形会造成岩体后缘拉裂与侧向割裂情况［2-3］。综上分析可知，导流洞进水口边坡岩体变形破坏模式主要为顺着软弱结构面的滑移—拉裂破环与侧向割裂。

图1 卸荷区岩体破坏

3 边坡整体稳定性计算

3.1 边坡稳定性分析

导流洞进口边坡内并不存在对边坡稳定稳定性造成不利影响的结构面存在，其整体稳定性主要受大型结构结构面控制，稳定性良好。但分析地质勘测结果可知，导流洞进水口边坡存在不利边坡稳定的结构面组合存在，其分布区域主要集中在洞脸边坡以及上游侧边坡位置。开挖边坡坡面稳定性受到强卸荷类和弱卸荷类岩体的影响，有出现滑移破坏的可能。因此，根据上述地质结构分类及破坏特点，对不同工况条件下的边坡稳定性进行计算，计

图2 自然边坡稳定性计算模式

3.2 稳定性计算成果分析

计算方法为一般条分法、毕肖普法以及简布法种，分析自然边坡在四种不同工况下的稳定性系数，并将之与安全允许值进行对比分析，了解导流洞进水口边坡稳定性极限平衡情况［4-8］。四种工况分别为：工况Ⅰ，天然；工况Ⅱ，暴雨；工况Ⅲ，地震，工况Ⅳ，暴雨地震。根据导流洞边坡结构面特性并取结构面参数，但需注意在暴雨条件下适当调整计算参数，如岩石容重提高kN/m3，岩石内聚力与内摩擦角需适当降低，不同剖面边坡稳定性系数计算结果分别见表2和表3。

表2 导流洞边坡纵剖面稳定性计算结果

表3 横剖面稳定性计算结果

分析上表数据可知，四种工况的安全稳定性系数范围分别在1.5～1.8、1.0～1.2、1.4～1.55和1.0～1.1，均在安全允许范围之内，因此判定西泌河水库导流洞进水口边坡稳定性良好，边坡结构模型组合满足不同工况下安全使用要求。

4 边坡局部稳定性分析

4.1 洞脸边坡

导流洞洞脸边坡的结构产状为N61°W/NE∠63°，局部区域有出现平面拉裂破坏的可能，其局部边坡稳定性赤平投影如图2所示。滑移拉裂块体的出现主要是②-1顺坡裂隙以及L2裂隙底滑面切割岩体造成的，而L3裂隙滑面是局部岩体失稳的侧向控制面。

4.2 上游侧、下游侧边坡

导流洞上游侧边坡产状为N16°E/SE∠48°，导流洞进水口上游侧岩体分布的②组缓斜结构面向下游倾斜，上游侧边坡整体结构稳定性较好，基本没

图2 洞脸赤平投影

有发生破坏失稳的可能。而由下游侧边坡局部稳定性赤平投影（图3）可知，进水口下游侧边坡倾角较大，有发生局部滑移拉裂破坏的可能，其发生是②-1底滑面和①组裂隙后缘拉面共同作用的结果。

图3 侧边坡赤平投影

5 结语

（1）西泌河水库左岸导流洞进水口围岩岩体以强卸荷Ⅴ类和弱卸荷Ⅳ类为主。边坡施工开挖会增加坡高，其开挖坡比要超过边坡稳定坡比，可能造成边坡的失稳变形，需对其边坡稳定性进行分析。地质勘察结果表明，导流洞进水口边坡岩体中结构面发育程度较低，仅有层面与裂隙面，边坡上覆强卸荷类岩体较少，故认为边坡稳定性较好。

（2）对边坡稳定性造成影响的因素主要为强卸荷Ⅴ类和弱卸荷Ⅳ类岩体。通过边坡整体稳定性计算结果表明，进水口边坡在不同工况条件下，整体稳定性系数均在安全允许范围内，稳定性良好。

（3）边坡岩体中裂隙发育程度较大，部分结构面组合可能对导流洞洞脸及下游侧边坡稳定性造成影响。因此，工程施工中需要合理确定开挖支护工艺，优化爆破参数，确定有效系统的锚喷支护方案，并加强地质勘测与部分区域的锚索加固支护。

［1］詹兴强，徐乾奇，张曦.雅砻江某水电站导流洞进水口边坡稳定性研究［J］.长春工程学院学报（自然科学版），2014（01）：38-42.

［2］赵伟.长河坝水电站初期导流洞进水口边坡主要工程地质问题及处理［J］.四川水力发电，2009（S2）：106-108.

［3］曹运江，杨浩，黄润秋，等.岷江某水库蓄水运行期进水口高边坡变形特征模拟研究［J］.成都理工大学学报（自然科学版），2015（01）：34-42.

［4］佘成学，崔旋.长河坝水电站右岸导流隧洞进口高边坡稳定性有限元计算分析［J］.岩石力学与工程学报，2009（S2）：3686-3691.

［5］周时，黄宜胜，张希，等.玛尔挡水电站导流洞进口边坡三维极限平衡稳定性分析［J］.水电能源科学，2013（09）：123-126.

［6］杨玉川，杨兴国，邢会歌，等.基于传压原理的喷锚支护边坡稳定性分析方法［J］.中国农村水利水电，2014（11）：101-104 +108.

［7］王新奇，孙胜利，赵洪岭.边坡稳定分析方法评述与应用［J］.水利技术监督，2010（01）：7-10.

［8］刘大群.砂岭子隧洞进口边坡稳定性分析及评价［J］.水利技术监督，2009（01）：51-53.

TV62+1

B

1008-1305（2017）01-0138-04

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.042

2016-05-17

张耀华（1982年—），男，工程师。