杨孟
安顺市水利水电勘测设计院（贵州 安顺 561000）
摘要：“纳井田水库大坝”根据《纳井田水库大坝抗滑稳定专题报告》，对大坝坝基浅层抗滑稳定，坝基深层抗滑稳定和左岸左岸非溢流坝段侧向稳定进行研究，受坝址区工程地质条件影响，分析坝基存在浅层抗滑稳定和深层抗滑稳定问题。本文着重以极限平衡法对重力坝的抗滑稳定作分析，分析出相应可能的滑动模式，以核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度，该法从目前国内外工程实践来看该法可作为评定混凝土重力坝坝体和坝基抗滑稳定的可行方法。
关键词：大坝；地质情况；抗滑稳定；模式分析
前言
坝基位于三叠系边阳组砂岩、泥页岩，根据大坝开挖揭露，顺河向裂隙零星局部发育，均为中等至陡倾角，缓倾角裂隙不发育，零星顺河向裂隙产状N5°W，NE∠60°间距1～3m，发育于左坝肩中部发育。右坝肩岸坡1~2号坝段存在接触面滑动和Ⅲ组裂隙与岩层层面组成的浅层滑动问题；河床3号坝段仅存在接触面抗滑稳定问题；左岸为顺向坡，软弱夹层发育，并发育有L1、L2长大裂隙，左岸岸坡4~5号坝段滑移模式主要有接触面滑动、浅层滑动和深层滑动模式三种。
1 概述
1.1 工程概况
纳井田水库位于镇宁自治县境内珠江流域西江水系纳井田河上，经红辣河汇入北盘江，工程距离六马乡政府所在地1.5km。
纳井田水库正常蓄水位761m，总库容234万m3。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝。坝顶高程766m，坝底高程712m，最大坝高54m，坝顶宽6m，坝底宽45.12m，下游面高程760.9m以下坡比1：0.8，上游面坡比铅直；坝顶长146.94m。
1.2 工程地质情况
(1)地层岩性
组成坝线基础的岩层为三叠系中统地层及第四系。由老至新分别为：
1)三叠系中统边阳组（T2b）砂岩、泥页岩；岩石表层风化强烈，破碎，厚5.5～6m，平均厚度5.8m，局部有少量纵细小方解石脉充填裂隙发育，饱和后局部裂隙间胶结差，部分沿裂隙间破坏，完整性较差；下伏中等风化层砂岩岩石坚硬、致密，完整性较好，裂隙发育较少，局部有少量纵细小方解石脉充填裂隙发育，裂隙间胶结好，完整。岩层产状：走向176°，倾向266°，倾角45°，倾向右岸偏上游。
2)第四系（Qdel、Qpal）：残坡积、冲洪积，厚0.5～5m。河流冲积层(Qpal）主要成分为砂、卵、砾石等，厚0.5～3m；第四系残坡积层(Qdel）主要成分为粘土、粉砂质粘土、块石等，厚0.5～2.5m不等。根据坝址区钻探和右坝肩槽探揭露，将坝线基岩划分为如下几层。见地层简表1.1
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表1-1 地层简表
(2)地质构造
坝线区无断裂构造破坏，出露地层连续性好。受北西向断裂带的影响，岩石节理裂隙较发育，左岸主要发育SE180°、SE120°、SE115°、NE75°、SW255°五组节理裂隙。地表发育宽度1～3cm，大多无胶结物充填，局部有少量纵向贯通的细小方解石脉充填裂隙，平均裂隙率2条/m，于深部尖灭。右岸主要发育NE7°、SE115°、SW335°三组裂隙，节理面光滑，地表发育宽度0.5～1cm，大多无胶结物充填，局部有少量纵向贯通的细小方解石脉充填裂隙，平均裂隙率3.5条/m，于深部尖灭。
1.3开挖后坝址区工程地质条件
1.3.1地层岩性
坝址区出露地层为三叠系中统及第四系地层，见地层（岩性层）统计表1.2。由老至新分别为：
（1）三叠系中统边阳组（T2b）砂岩、泥页岩；根据砂岩、泥页岩分布可分为15个亚层。
（2）第四系：人工堆渣围堰及下游公路由粘土夹为碎石组成，其余由块碎石组成，厚度0～5m；残坡积由褐、黄褐色碎石土组成，分布两岸开挖边坡坡顶，厚度0～3m；冲洪积由砾、块石、卵石、及沙碎石组成，分布于原河床，厚0～2m。
表1.2 坝址区地层（岩性层）统计表
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1.3.3地质构造
坝址区位于板阳向斜北西翼，为单斜地层，岩层产状：f1、f2断层靠上游岩层产状为N0～20°E/NW∠45～55°，倾向右岸偏上游；f1、f2断层下游左岸岩层产状为N36°W/NE∠84°，右岸岩层产状为N35～40°W/SW∠84°。河谷与岩层走向近于平行，由于受构造影响，形成近于SN向及EW向小断裂及剪性裂隙、NE向张裂隙。现简述如下：
（1）断层及褶皱
据大坝开挖揭露，坝区发育有两条断层f1、f2。f1为逆断层，产状N80°W/NE∠40°，破碎带宽0.3～0.6m，影响带上盘宽1.5～2m，下盘0.5～1m，破碎带为碎块岩夹0.3～0.4m厚的糜棱岩。f2为正断层，产状N70°E/SE∠72°，破碎带宽0.5～1.5m，破碎带为碎块岩夹泥，影响带上盘1～3m，下盘0.5～1m。位于右岸坝轴线上游发育有一条背斜及一条向斜。
（2）裂隙
根据大坝开挖揭露，坝区基岩裂隙发育，切层的长大裂隙发育较少，主要为N70~82°E，SE∠60~75°一组。层间裂隙受区域应力环境及下游断层影响，左右岸略有差异，左岸主要发育N70~85°W/SW∠70~80°、N50~60°E/SE∠55~75°、N80~90°E/SE∠75~85°三组，右岸主要发育N70~85°E/SE∠65~85°、N50~65°E/SE∠55~66、N40°W/NE∠30~40°三组，分述于下。
两坝肩发育有7条长大裂隙，长大裂隙统计见表1.4；从长大裂隙分布情况看，长大裂隙发育于左岸，走向近EW向。
表1.4 坝址区长大裂隙统计表
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根据地表揭露情况，对坝区左右岸裂隙分别进行统计，左右岸主要裂隙分别有3组，见表1.5、1.6所示。
表1.5 坝址区左岸裂隙统计表
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（3）夹层
坝址区基岩为三叠系边阳组地层，岩性为砂岩及泥页岩，岩层层间夹层发育，据地表调查，夹层厚度一般较小，夹层物质组成及厚度随风化程度变化较大，强-弱风化带内，夹层泥化程度较高，为泥夹岩屑或岩屑夹泥型；微新岩体内，夹层泥化程度相对较低，夹层多为岩性夹层。左岸夹层见表1.7。
表1.7 坝址区软弱夹层统计表（以开挖面统计为主）
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2 大坝滑动模式分析
抗滑稳定分析主要就是核算坝体沿坝基面或地 基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。
2.1 抗滑稳定分析
图2-1 大坝右岸抗滑稳定分析横剖面图
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（1）右岸非溢流坝段坝基岩性T2b7～T2b15细砂岩、泥质砂岩、泥页岩，发育有3组裂隙。坝区岩层陡，为走向河谷，岩层及软弱夹层不构成控制性滑移结构面。坝基潜在的滑移模式主要有：一是坝体沿着混凝土与建基面的接触面发生滑移；二是以Ⅰ、Ⅱ组裂隙为上游拉裂面，Ⅲ组裂隙与岩层层面组成滑面向下游滑移。见图2-1。
（2）根据左右岸裂隙统计情况分析，坝基主要发育近EW向陡倾裂隙，缓倾裂隙不发育，因此，坝基仅存在表层抗滑稳定问题。
（3）左岸存在三种滑动模式
接触面滑动：滑动模式为坝体沿着混凝土与建基面的接触面发生滑移。
浅层滑动和深层滑动：结合大坝开挖情况，建基面高程为766m~742m的坝段已基本开挖至T2b2泥页岩，所以该部分坝段以泥页岩层面为侧滑面，因而认为左岸抗滑主要存在两种滑动模式：
(1)以裂隙为上游切割面，上部以泥页岩层面为侧滑面，下部以夹层为侧滑面，剪断岩体为底滑面，以下游f1断层和下游河谷为临空面，向下游滑移。
(2)以裂隙为上游切割面，以泥页岩层面为侧滑面，剪断岩体为底滑面，以下游f1断层和下游河谷为临空面，向下游滑移。
侧向滑动：左岸边坡为顺向坡，4号和5号坝段存在沿岩层面或夹层面向河床发生侧向滑动的可能。5号坝段按沿岩层层面，水平剪断岩体向下下滑动。4号坝段按沿夹层面，水平剪断岩体向河床滑动的模式进行分析。
图2-2 大坝左岸抗滑稳定分析平切图
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图2-3 大坝左岸抗滑稳定分析横剖面图
图2-4 大坝左岸抗滑稳定分析纵剖面图
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3 右岸2号坝段坝基整体抗滑稳定分析
按照运用期荷载基本组合和特殊组合计算分析。运用期正常水位情况下2号坝段整体稳定安全系数为5.78，校核情况下计算安全系数为4.58，满足规范要求。
3.1 右岸2号坝段坝基浅层滑动模式分析
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图3.1坝基浅层抗滑稳定计算模式示意图
根据坝基地质情况，坝基岩层产状为N0～20°E/NW∠45～55°，岩层走向和水流走向基本平行，河床和右岸可能发生以岩层面和垂直剪断岩石形成的左右滑移面，以Ⅲ组裂隙为下游剪出面组合而成的滑面向下游发生滑移破坏，由于该滑动模式埋深很浅，即只考虑坝基长度范围内的左右滑移面的抗力作用，按单宽进行计算
4深层抗滑稳定平面分析
4.1 深层抗滑稳定模式分析
根据坝址地形地质情况，坝基结构面，单独或相互组合构成不利的滑面，对坝基深层抗滑稳定非常不利，根据坝区岩层产状及结构面分布情况，主要形成如下滑动模式分析如下：
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图4.1 左岸非溢流坝段滑动模式示意图（732m高程以上）
左岸：
（1）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面的单滑模式；
（2）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面，下游沿断层面向下游滑移的双滑模式；
（3）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面，下游为临空面的单滑模。
（4）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面，下游为临空面的单滑模式，
河床：
（1）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面的单滑模式；
（2）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面，下游剪断岩体向下游滑移的双滑模式。
右岸：
（1）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面的单滑模式；
（2）以上游裂隙面为拉裂面，以岩层或夹层为底滑面，下游由Ⅲ组裂隙剪出。
5左岸坝段整体深层稳定分析
5.1左坝肩滑动模式分析
坝址区位于板阳向斜北西翼，为单斜地层，岩层产状：f1、f2断层靠上游岩层产状为N0～20°E/NW∠45～55°，倾向右岸偏上游；f1、f2断层下游左岸岩层产状为N36°W/NE∠84°，右岸岩层产状为N35～40°W/SW∠84°。分析左岸抗滑主要存在两种滑动模式：
（1）以裂隙为上游切割面，以泥页岩层面为底滑面，沿坝段间横缝竖直剪断岩体，以f1断层为下游剪出面或下游临空，向下游滑移。
（2）以裂隙为上游切割面，以夹层为底滑面，沿坝段间横缝竖直剪断岩体，以f1断层为下游剪出面或下游临空，向下游滑移。
图5.1左岸坝肩稳定滑动模式（上游立视图）
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5.2 侧向稳定滑动模式分析
大坝左岸基岩为顺向坡，工程地质情况见前节，此处不再赘述。5号坝段存在沿泥岩层面，剪断岩体向下滑动的破坏模式，4号坝段存在沿夹层面，剪断岩体向右岸滑动的破坏模式。
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图5.2 侧向稳定滑动模式示意图
总结
综上所述，滑动力小于可能产生的最大抗滑力，即能保持稳定。当抗滑稳定性远远大于设计要求时，可采取相应的措施优化设计，以减少相应工程量，增加经济效益。反之，根据《纳井田水库大坝抗滑稳定专题报告》成果，大坝存在深层抗滑稳定问题，需采取措施以确保大坝稳定。如坝基夹层和下游f1断层是大坝稳定的控制性因素，因此应查明夹层揭露情况，对f1断层进行换填处理。坝基浅表层的稳定，采取上游开挖齿槽的方式进行处理，可确保坝基浅表层的抗滑稳定等等。
参考文献
［1］《混凝土重力坝设计规范》［s］.水利部.2005.
［2］季爱洁.重力坝抗滑稳定分析方法概述［Ｍ］云南水利发电，2016(2)
［3］盘家静.重力坝设计［Ｍ］.北京：水利水电出版社.1987.