丁未
贵州水设咨询有限公司, 贵州省贵阳市, 550001
摘要：水库大坝边坡稳定性直接关系到水利工程的安全性，针对开挖边坡稳定性的分析，根据分析存在的问题采取适当处理措施，提高边坡稳定性。基于此，本文以某地区水库大坝为例，大坝开挖后通过对该工程边坡稳定性的分析，针对开挖情况提出处理对策。以保障工程安全。
关键词：水库大坝；岩质边坡；开挖边坡稳定性
引言：在水库大坝施工过程中加强开挖边坡的分析，根据存在问题采取适当措施，提高边坡稳定性，能够预防边坡出现安全问题，保障水库周围居民和资源的安全。
一、工程概况
本文以某地区水库工程为例，该水库集雨面积2.53km2，正常蓄水位1240m，总库容104万m3。该工程规模等级为四级，属于小（1）型水库。工程主要建筑物包括大坝、左岸溢洪道、导流涵管以及供水线路等工程。大坝为混凝土面板堆石坝，坝高为40.8m。根据该工程情况，溢洪道以及趾板永久边坡开挖设置一级马道，弱风化岩石按照1:0.5～0.75开挖施工，强风化岩石按照1:0.75～1开挖施工，覆盖层根据1:1～1.5开挖施工。
二、基本地质条件
左岸边坡总体倾向NW，大坝开挖揭露左岸边坡分布地层为：三叠系下统永宁镇组第一段（T1yn1）灰色、浅灰色中厚层至厚层状灰岩，主要分布坡脚至河床一带；三叠系下统水宁镇组第二段（T1yn2）灰色、黄灰色薄层至中厚层泥质白云岩、白云岩、溶塌角砾状白云岩，底部为紫红色泥岩，构成边坡的主要地层，大面积出露，其中紫红色泥岩厚5～8m，为（T1yn1）和（T1yn2）之间的过渡层；第四系覆盖层（Q）左岸边坡开挖已将覆盖层清除，强风化部分剥离，局部坝段强风化岩体全部开挖清除。坝址区左岸发育有次级的褶皱构造某向斜和某背斜，背斜位于岸坡上部，向斜位于岸坡下部，受褶皱影响，左岸岩层产状变化较大。大坝左岸地质结构较复杂，次级褶皱发育，岩层产状变化较大，顺向坡、斜向坡和逆向坡均有发育，同时裂隙产状也有差别，总共发育3组裂隙，裂隙延伸长度有限，一般1～3m，局部长约5m，连通率较差。根据开挖揭露，左岸沿向斜轴部一带发育溶蚀裂隙及溶蚀洞穴（图1）。
图1 左岸边坡典型地质剖面图
三、水库大坝左岸岩质边坡开挖稳定性分析
（一）边坡赤平投影分析
坝区左岸边坡基本完成开挖施工，使用赤平投影对边坡稳定性定性分析，找到影响边坡稳定性的组合结构面[1]。
1、溢洪道边坡
溢洪道开挖形成4～25m高的人工边坡，坡面为N83°W，和岩层夹角为13～29°，0+000～0+078段为顺向坡，0+078～0+118段为逆向坡，开挖边坡坡度为63°。根据开挖边坡面、节理裂隙以及层面制作赤平投影图（图2）。如图所示，0+000～0+078段开挖边坡中，层面与J2、J3组裂隙组成的交线点及J2、J3组裂隙的交线点均在坡面之外，且倾角小于开挖坡角，可构成滑动块体或坍塌失稳块体，同时边坡开挖后形成顺向坡，局部段受褶曲构造影响构成斜向坡，为不稳定边坡。0+078～0+118段开挖边坡中，J2、J3组裂隙组成的交线点在坡面之外，倾角小于开挖坡角，可构成滑动块体，岩层产状与边坡构成逆向坡，对边坡整体稳定有利，边坡不存在整体滑移破坏模式，即整体稳定，但存在裂隙切割局部岩体坍塌失稳。局部存在溶蚀裂隙及溶蚀洞穴，规模较小，对边坡稳定影响不大，但对溢洪道底板地基影响较大，易发生不均匀沉降。
图 2 左：0+000~0+118段左侧边坡赤平投影图；右0+078~0+118段左侧边坡赤平投影图
2、趾板边坡
左岸趾板0+191.81～0+244段工程开挖形成人工边坡，高度为10～20m，坡面朝向N46°E，与岩层走向夹角为88°，以斜向坡以及逆向坡为主，边坡开挖为63°。
0+244～0+268.18段左侧人工边坡高度为0～20m，坡面朝向N46°E，和岩层走向保持夹角4°，为顺向坡，开挖边坡为63°。根据边坡层面、坡面以及节理裂隙进行赤平投影图（图3）。如图可知，在0+191.81～0+244段，J2、J3组裂隙组成的交线点在坡面之外，倾角比开挖坡角小，可以形成坍塌失稳块体，岩层与边坡构成逆向坡，有利于边坡稳定，边坡整体稳定。在0+244～0+268.18段，层面与J2、J3组裂隙组成的交线点在均在坡面之外，且倾角小于开挖坡角，可构成滑动块体；J2、J3组裂隙的交线点亦在坡外，倾角小于开挖坡度，可构成坍塌失稳块体。同时边坡开挖后形成顺向坡，局部段（0+244～0+259）受褶曲构造影响岩层倾角变缓开挖未形成切脚，该段边坡稳定问题为楔形块体破坏[2]。0+259～0+268.18段为顺向坡，因此，该侧开挖边坡的稳定问题将较为突出，除了存在楔形块体破坏外，还存在浅层顺层滑移破坏模式。局部存在溶蚀裂隙及溶蚀洞穴，规模较小，对边坡稳定影响不大，但对趾板地基影响较大，易发生不均匀沉降。
图3 左：0+191.81～0+244段左侧边坡赤平投影图；右0+244～0+268.18段左侧边坡赤平投影图
（二）边坡稳定性分析
左岸开挖岩体永宁镇组第一段（T1yn1）深灰、灰色中厚层至厚层状灰岩；永宁镇组第二段（T1yn2）灰白色薄层至中厚层白云岩，底部为粘土岩。其中粘土岩为软岩，为左岸软弱结构面，粘土岩以上地下水作用强烈，白云岩底部与粘土岩交界一带溶蚀现象较为明显。岩溶蚀作用能够潜蚀、软化粘土岩，降低粘土岩的强度。整个左岸在向斜与背斜之间为顺向坡至斜顺向坡，向斜与背斜之外为逆向坡，J1组裂隙走向与坡面近平行，向斜与背斜之间的岩层层面及J1组裂隙为左岸的不利结构面。J1组裂隙延伸长度有限，连通率较差，向斜与背斜之间的岩层面为控制整个大坝左岸稳定的控制性结构面。综上T1yn白云岩与粘土岩之间的岩性界面制约着大坝左岸的总体稳定，是左岸岸坡的主控因素。
针对赤平投影得到的边坡稳定性存在问题，整个左岸岸坡可划分为三段（图1）：①背斜南翼为逆向坡，该段岩层面对边坡的稳定有利；②向斜与背斜之间为顺向坡，岩层产状变化较大，岩层面连续但厚度有变化，岩层面总体与地面线及开挖线平行，在硬岩与软岩间软弱岩层面，抗剪强度低，存在顺层向临空面滑动的条件；③向斜北翼至左岸坡坡脚一带为逆向坡，该段边坡稳定，为整个左岸岸坡的抗滑段。左岸岸坡第③段的存在，抵抗第②段的下滑力，抵制其向下滑动的趋势，第②段存在滑动变形时会导致第③段受力破坏，产生变形，鼓胀等现象。经现场地质测绘及边坡监测数据，边坡未见受力变形、破坏，第②段未发生明显的整体滑动现象，但第②段局部存在顺岩层面的切脚，存在沿顺岩层面浅表层发生蠕变的可能。
三、大坝左岸边坡防治措施建议
通过分析，左岸边坡整体稳定性较好，左岸存在的主要工程地质问题有褶曲导致的局部顺向坡和局部溶蚀现象，分别提出处理措施建议如下：
1、针对左岸溶蚀现象，建议对趾板及溢洪道底板持力层的溶蚀破碎带清挖回填混凝土处理，可适当调整坡比，喷锚支护和做好排水措施，并加强固结和帷幕灌浆的工程措施，固结灌浆孔加密，帷幕灌浆孔加密并增加排数。
2、本工程开挖在左岸岸坡进行减重活动，但将溶蚀破碎带暴露在外，直接受大气降水影响，地下水活动强烈，长期暴露会进一步降低整个岸坡抗滑阻力，建议对大坝抓紧砌筑，趾板验收后须及时砌筑。
3、因褶曲构造，导致局部坡面为顺向坡，在溢洪道和趾板基础开挖过程中，使得部分岩层面临空，可能引起表层切脚岩体顺层面的滑塌现象。建议清除开挖切脚岩体，同时采取喷锚支护措施进行处理。
结论：综上所述，利用赤平投影图对大坝开挖边坡进行稳定性分析，能够更加客观了解边坡的稳定性，根据稳定性分析结果采取合适的治理措施加强处理，提高边坡稳定性，以保障大坝安全。大坝左岸边坡经处理后，边坡稳定，现大坝已砌筑完成，边坡无异常。
参考文献：
[1]宋京雷,刘刚,施威,等.某水库大坝西侧山体滑坡稳定性分析及治理措施[J].世界地质,2020,39(04):912-920+959.
[2]吕超,何俊澜,张鹏,等.广西某水库大坝右岸边坡滑坡原因分析及建议[J].广西水利水电,2020(05):20-22+44.