长河坝枢纽区环境边坡危险源发育特征与治理措施

刘永波，胡金山，曹建平

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都，610072)

长河坝枢纽区环境边坡危险源发育特征与治理措施

刘永波，胡金山，曹建平

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都，610072)

长河坝水电站枢纽区谷坡高陡，岩体卸荷强烈，边坡危险源较多，为确保施工期施工安全及运行安全，需对边坡危险源发育特征进行分析总结，根据发育特征及工程特点采取针对性治理措施。治理后通过巡视和监测，未发现有失稳现象，环境边坡处于稳定状态。

环境边坡 危险源 发育特征 治理措施 长河坝水电站

1 概述

水电工程环境边坡表现为枢纽区和近坝区边坡，主要为高、超高或特高陡岩石边坡，所处的环境地质条件复杂或非常复杂，天然状况下是稳定的，受下部人工开挖影响，局部的、个别的、高悬的失稳块体，对坡下水电枢纽区都是重大的潜在威胁。

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，系大渡河干流水电规划“三库22级”的第10级，是以单一发电为主的大型水库电站。

长河坝水电站规模巨大，枢纽区顺河长约2.1km，属高山曲流峡谷地貌，河谷深切，谷坡陡峻，初始地应力较高，河谷急剧下切导致谷坡向临空方向产生强烈卸荷，两岸冲沟发育，局部边坡三面临空，卸荷强烈。经长期侵蚀、谷坡现状基本稳定，但由于岩体中的结构面较发育，外动力地质作用较强烈，在构造、物理地质作用下，边坡表浅部存在局部危石、危岩体、卸荷松弛破碎岩体、松动岩带等危险源；边坡高陡，且边坡及大坝基坑施工周期较长，若不及时采取合适的防治措施，将对施工以及运营带来安全隐患。因此，需对枢纽区自然边坡危险源进行地质调查和稳定性分析评价，对危险源进行治理。本文通过对长河坝水电站枢纽区环境边坡危险源调查和分析，按照地质属性找出各类危险源发育特征，根据发育特征及工程特点采取针对性治理措施。

2 基本地质条件

工程区地处鲜水河断裂带、龙门山断裂带和安宁河～小江断裂带所切割的川滇菱形块体、巴颜喀拉块体和四川地块交接部位，处于川滇菱形块体东缘外侧，区域地质构造背景复杂。地震基本烈度为Ⅷ度，工程区区域构造稳定性较差。

长河坝水电站枢纽区两岸自然边坡陡峻，坡高700m左右，右岸在1630m左右和1720m有一较明显的平台或缓坡地貌(坡度小于30°)，1630m高程以下，斜坡坡度45°～55°，1630m～1720m高程，斜坡坡度50°～65°；左岸岸坡多呈上缓下陡，以1650m高程为界，其上斜坡坡度一般45°～50°，其下斜坡坡度60°～65°；枢纽区出露岩体为一套晋宁期—澄江期的侵入岩，其岩性以花岗岩(γ2

(4))、(石英)闪长岩(δ02(3))为主，均为坚硬岩。枢纽区无区域性断裂通过，地质构造以次级小断层、挤压破碎带、裂隙(裂隙密集带)、岩脉(石英脉、辉绿岩脉)为特征。岩石致密坚硬，抗风化能力强，风化作用主要沿裂隙进行，岩体浅表部为弱风化，缺失强风化岩体。

枢纽区河谷深切，谷坡陡峻，天然地应力较高，河谷强烈下切导致谷坡向临空方向产生较强烈卸荷。岩体卸荷受地形、岩体结构、地质构造等控制，同时随高程增高而有所增强。勘探揭示，坝址区底高程强卸荷水平深度为24m～36m，弱卸荷35m～63m；高高程强卸荷33.5m～64.5m，弱卸荷53m～95m。

坝址区左岸水平埋深200m～450m山体内，最大主应力σ1方向大致为N60°～80°W，倾角为－20°～－54.98°，σ1量级为16MPa～32MPa，属中～高地应力区。坝址区右岸水平埋深250m～360m山体内，最大主应力σ1方向大致为N40°～60°W，倾角为6°～68°，最大主应力 σ1量级为18MPa～20MPa，属中等地应力区。

3 危险源发育特征

枢纽区受多次构造活动影响，裂隙发育程度高(9组)，裂隙组数多，且延伸长数十米，局部可达数百米。受地质构造和地形地貌影响，坡体结构类型主要有陡缓倾角顺坡结构面组合形成的块裂状结构、中陡倾反向板状结构、陡倾板状结构、与河谷斜坡近于垂直裂隙为主的块裂状结构等。两岸陡峻，边坡较多，边坡开挖线以外环境边坡危险源发育较多。

3.1 危险源种类

危石集中区定义，斜坡上被多组不利结构面切割，在重力、地震或其他外力作用下易脱离母体或离开原位，从斜坡以坠落、滑落、弹跳、滚动等方式顺坡向下剧烈快速运动的地质体。其体积一般在数立方米以内，大者可达数十立方米，为小型危岩体；危岩体集中区为同类危石，但规模较大，体积从数百立方米到数万立方米不等；松动岩带为具明显侧向拉张的松动岩体，多形成空腔；冻融风化块碎石岩体节理裂隙发育，表部在冻融风化作用下破碎解体。

通过地表调查、近景摄影测量、三维激光扫描等勘察技术，对长河坝环境边坡危险源进行调查和分析，按照工程部位，根据危险源地质属性进行分类统计，危险源发育情况见表1所示。

表1 长河坝环境边坡危险源发育情况统计

从表1中可以看出，工程边坡开挖高度一般100m～200m，最低2＃尾水出口基本无开挖，最大右坝肩开挖高度为320m。开挖线以外环境边坡危险源分布较广，分布高程较高，一般分布高差范围在200m～300m，最大泄洪放空出口达500m。危险源种类较多，共有54个危石集中区，21个危岩体集中区，8个松动岩带，2个冻融风化堆积区。危险源发育部位植被一般不发育～发育稀疏。

3.2 危险源发育特征

根据危险源所处地形地貌特征、岩体结构特征、成因、分布范围和破坏形式，对危险源发育特征按照种类统计，其中如表2所示。各类危险源所占百分比如图1所示。

图1 危险源百分比统计

表2 危险源发育特征

从表2和图1中可以看出，危险源发育特征:

(1)危石集中区在环境边坡范围内均有发育，占危险源分区中64%，多产生滑移、局部坠落式破坏；

(2)危岩体区主要发育在基岩沟壁段，岩体多呈中陡倾板状结构、局部块裂结构，危险源分区百分比为25%，多产生滑塌、坠落和倾倒破坏；

(3)松动岩带主要发育在凸起的山脊部位，上下游均有冲沟切割，岩体卸荷强烈，松弛、局部松动，分布高程相对较高，多产生崩塌式破坏，占危险源分区百分比为9%；

(4)冻融风化堆积区主要分布在高程较高的凸起岸坡，地形坡度一般30°～40°，在冻融、冰劈作用下，沿裂隙面崩解呈碎裂状，多产生牵引式崩塌破坏。

4 治理措施

长河坝环境边坡治理主要是根据危险源发育特征并结合下部工程施工期安全和运行安全进行，遵循“少扰动，多防护，多措施”治理原则，对于危险源主要采取“清坡、锚固、防护网、支撑、挡石墙”等治理措施。

4.1 危石集中区治理措施

危石集中区分布范围广，数量大，治理难度大。首先根据地形地貌特征，在环境边坡上部布置一道或者多道被动防护网，拦截环境边坡以上滚石，降低下部施工安全风险；其次清除坡面结构面组合完备的确定性危石、浮土和松动块石；清坡后对受结构面组合完备但裂隙未完全贯通的半确定性危石，采取主动防护网或者锚固措施。对于单个稳定性极差但又无法清除的危石，可根据情况采取锚固或者浇筑混凝土支撑下部。

4.2 危岩体治理措施

危岩体分布范围广，且多分布在基岩沟壁段，体积较大。治理危岩体前，首先清除坡面危石、浮土和松动块石，清除后对浅层危岩体采取“锚杆、锚杆束、喷混凝土”等锚固措施；对较大的深层危岩体采取“锚索、框格梁、喷混凝土”等深层锚固措施；对于倒悬的危岩体，采取“浇筑混凝土、锚杆或锚索”等支撑加锚固措施。

4.3 松动岩带治理措施

松动岩带多发育在凸起的山脊部位，岩体卸荷强烈，松弛、局部松动，分布高程相对较高，边坡陡峻。对松动岩体治理，一般根据所处地形坡度以及下部建筑的重要等级采取针对性治理措施。地形坡度在55°～65°时，采取清除表部松动块石，清除后采取主动防护网措施；地形坡度大于65°时，首先清除表部松动块石，后采取系统框格梁＋锚索支护措施。

4.4 冻融风化堆积体治理措施

冻融风化堆积体分布高程高，所处地形坡度为30°～40°，天然状态下处于稳定状态，治理采取主动防护网措施。

5 治理效果

长河坝环境边坡危险源种类多，分布高程高，范围大，处理难度大，对环境边坡危险源治理后应定期进行巡视，并在危岩体发育坡段布设监测仪器。泄洪洞进口环境边坡多点位移计累计位移量为0.52mm～3.05mm，尾水环境边坡多点位移计各测点实测累计位移量在－2.41mm～5.31mm之间，总体上变形量较小，处于收敛状态，环境边坡危岩体趋于稳定。尾水洞出口环境边坡多点位移计，变形时间过程线如图2所示，通过治理后，施工期未发现有危险源失稳现象。

图2 尾水环境边坡测点变形时间过程线

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2095－1809(2016)05－0042－04

刘永波(1981－)，男，河南许昌人，高级工程师，从事水电工程勘察技术工作。