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錦屏一級(jí)水電站霧化區(qū)左岸Ⅳ-Ⅵ號(hào)山梁穩(wěn)定性分析及加固措施研究

2013-12-17 06:33:00張公平唐忠敏
水電站設(shè)計(jì) 2013年2期
關(guān)鍵詞:山梁坡面安全系數(shù)

張公平,曾 勇,唐忠敏

(1.中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,四川 成都 610072;2.四川大學(xué)水電學(xué)院,四川 成都 610065)

1 前 言

1.1 工程概況

錦屏一級(jí)水電站位于四川省鹽源縣、木里縣交界的雅礱江干流,是雅礱江水能資源最富集的中、下游河段五級(jí)水電開發(fā)中的第一級(jí)。電站以發(fā)電為主,兼有防洪﹑攔沙等作用。水庫(kù)正常蓄水位1 880.00m,總庫(kù)容77.6億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容49.1億m3,為年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)容量3 600MW,樞紐由擋水﹑泄水及消能、引水發(fā)電等永久性建筑物組成,擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩,最大壩高305m,壩頂高程1 885.00m。泄水及消能建筑物由拱壩壩身4個(gè)表孔+5個(gè)深孔+2個(gè)放空底孔+1條右岸泄洪洞及壩后水墊塘+二道壩組成。

錦屏一級(jí)水電站壩址區(qū)河谷狹窄,谷坡陡峻,巖體松弛卸荷、變形拉裂現(xiàn)象嚴(yán)重,地質(zhì)條件復(fù)雜。左岸坡體存在Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁變形拉裂巖體,變形拉裂巖體除發(fā)育f2、f5、f9、煌斑巖脈等地質(zhì)構(gòu)造外,還發(fā)育有深部裂縫,天然條件下,霧化區(qū)左岸邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定,但穩(wěn)定安全度不高。同時(shí),樞紐泄洪流量大,水頭高,空中泄流落差大,泄洪霧化問題十分突出,泄洪雨霧對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響較大,泄洪霧化區(qū)邊坡在泄洪霧化降雨的影響下邊坡穩(wěn)定安全度降低,有可能發(fā)生邊坡失穩(wěn)。

1.2 邊坡安全控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)[1],錦屏一級(jí)水電站工程規(guī)模為大(1)型,工程等別為一等,其永久性主要建筑物-混凝土拱壩、泄水消能建筑物、引水及地下廠房建筑物等按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。其臨時(shí)性水工建筑物—圍堰、導(dǎo)流洞等按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。泄洪霧化區(qū)左岸Ⅵ號(hào)山梁邊坡位于水墊塘及二道壩左右兩側(cè),如其失穩(wěn),主要影響水墊塘及二道壩等1級(jí)永久性主要建筑物。Ⅳ號(hào)山梁邊坡位于下游圍堰左側(cè)及左導(dǎo)流洞出口上方,如其失穩(wěn),主要影響下游圍堰左側(cè)及左導(dǎo)流洞出口等3級(jí)臨時(shí)水工建筑物。根據(jù)水工建筑物邊坡等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[2],Ⅵ號(hào)山梁邊坡為1級(jí)邊坡,Ⅳ號(hào)山梁邊坡為2級(jí)邊坡。在采用極限平衡方法穩(wěn)定分析時(shí),其邊坡安全控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 錦屏一級(jí)泄洪霧化區(qū)左岸邊坡設(shè)計(jì)安全系數(shù)

2 左岸霧化區(qū)邊坡基本地形地質(zhì)條件

Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁位于壩軸線下游Ⅵ勘探線至III勘探線之間。地貌上為兩山梁夾一淺切沖溝,溝形在1 800m高程以上明顯,在此高程以下消失。坡體1 920m高程以下由雜谷腦組第二段第6、7、8層大理巖組成,坡度約60°~70°;1 920m高程以上為雜谷腦組第三段砂板巖,坡度約40°~50°。巖層產(chǎn)狀N10°~35°E,NW∠30°~45°,走向與天然邊坡基本一致,傾向坡里,屬典型的反向坡。

該部位是樞紐區(qū)左岸深部裂縫發(fā)育的典型地段,坡體內(nèi)規(guī)模相對(duì)較大的結(jié)構(gòu)面有:

f2斷層:發(fā)育在1 650~1 700m高程之間第6層大理巖中,基本順層展布,產(chǎn)狀N30°~40°E,NW∠40°~56°,走向與天然邊坡基本一致,傾向坡里,對(duì)坡體穩(wěn)定不起控制作用。

f5斷層:產(chǎn)狀N35°~45°E,SE∠70°~80°,斜穿分布于壩區(qū)左岸巖體內(nèi),在Ⅵ勘探線下游出露于坡面,與谷坡小角度相交,陡傾坡外,構(gòu)成了控制Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁前緣穩(wěn)定的重要切割邊界。

f9斷層:出露于左岸1 920m高程以上的Ⅵ~A勘探線之間,沿走向方向延伸長(zhǎng)度約300m,順傾向方向終止于1 720m高程附近。斷層產(chǎn)狀N60°~70°E,SE∠70°~80°,根據(jù)其巖性和切割關(guān)系分析,可能成為岸坡整體失穩(wěn)的潛在后緣滑動(dòng)面。

深部裂縫發(fā)育帶:總體產(chǎn)狀N25°~35°E,SE∠50°~80°,宏觀上形成了一平行岸坡展布的拉裂帶,向下延伸終止于1 700m高程,向上延伸在進(jìn)入砂板巖后都表現(xiàn)為松弛張開的卸荷裂隙,1 700m高程以上部位深部裂縫及其旁側(cè)受其影響的一定寬度內(nèi)的巖體為Ⅳ2級(jí)巖體,1 700m高程以下部位無深部裂縫發(fā)育的巖體為Ⅲ1級(jí)巖體。該深部裂隙發(fā)育帶的存在構(gòu)成了控制Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁深層穩(wěn)定的重要切割邊界。

左岸霧化區(qū)Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁平面地質(zhì)圖見圖1,典型地質(zhì)剖面見圖2、3。

3 泄洪霧化預(yù)測(cè)與邊坡滲流分析

3.1 泄洪霧化預(yù)測(cè)

泄洪“霧化”是泄水建筑物泄洪時(shí)伴生雨和霧的統(tǒng)稱,其主要的霧化源主要有三個(gè):泄洪水流空中摻氣擴(kuò)散、挑射水舌在空中碰撞消能和水舌入水激濺形成泄流。影響泄洪霧化強(qiáng)度和范圍的因素十分復(fù)雜。

根據(jù)1∶50泄洪霧化模型試驗(yàn),參考二灘工程泄洪霧化原型觀測(cè)成果,得出設(shè)計(jì)洪水條件下,錦屏一級(jí)大壩壩身4個(gè)表孔和5個(gè)深孔同時(shí)泄洪時(shí)壩身泄洪霧化降雨預(yù)測(cè)成果(見圖4)。

圖1 Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁典型地質(zhì)平切圖及典型剖面位置

3.2 邊坡滲流分析成果

根據(jù)壩身泄洪霧化預(yù)測(cè)成果,開展了錦屏一級(jí)水電站泄洪霧化區(qū)邊坡泄洪霧化條件下的滲流分析,其主要結(jié)論如下:

(1)在無坡面防護(hù)措施、無山體地下排水情況下,泄洪霧化區(qū)左岸邊坡飽和區(qū)頂高程約為1 800m。

(2)在有坡面防護(hù)措施、無山體地下排水情況下,泄洪霧化區(qū)左岸邊坡飽和區(qū)頂高程約為1 740m。

(3)在有坡面防護(hù)措施、山體地下排水情況下,泄洪霧化區(qū)左岸邊坡飽和區(qū)頂高程約為1 670m。

圖2 Ⅵ-Ⅵ典型地質(zhì)剖面

圖3 Ⅳ-Ⅳ典型地質(zhì)剖面

圖4 設(shè)計(jì)洪水工況,4表孔+5深孔全開壩身泄洪霧化降雨預(yù)測(cè)等值線(mm/h)

4 邊坡加固設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁基本地質(zhì)條件、泄洪霧化降雨預(yù)測(cè)和滲流分析,初步擬定左岸Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁加固措施如下:

4.1 坡面截、防、排水系統(tǒng)

對(duì)邊坡設(shè)置系統(tǒng)的周邊截水溝和坡面排水溝,從而形成了系統(tǒng)、可靠的坡面排水網(wǎng)絡(luò);根據(jù)泄洪霧化降雨預(yù)測(cè)成果,對(duì)于泄洪霧化雨強(qiáng)度超過50mm/h以上的區(qū)域、坡面地質(zhì)條件相對(duì)較差的斷層出露區(qū)域、對(duì)防滲排水要求較高的抗力體區(qū)域采用了坡面貼坡混凝土防護(hù)(厚50cm),對(duì)于泄洪霧化雨強(qiáng)度10~50mm/h的區(qū)域采用了掛網(wǎng)、噴聚丙烯纖維混凝土防護(hù)(厚15cm);對(duì)于霧化區(qū)范圍內(nèi)的坡面均設(shè)置坡面排水孔。

4.2 地下排水系統(tǒng)布置

為降低坡體內(nèi)裂隙水作用、加強(qiáng)坡體內(nèi)的排水效果,在山體內(nèi)約50m水平深度順河向布置了4層地下山體排水洞,并在排水洞間用排水孔相連形成排水孔幕,確保坡面以里40、50m范圍內(nèi)巖體在霧化條件和暴雨條件下處于疏干狀態(tài)。

4.3 系統(tǒng)錨桿加固

對(duì)邊坡淺表層均采用錨桿系統(tǒng)加固,錨桿均采用φ28mm、32mm砂漿錨桿,長(zhǎng)6m、9m,間、排距2.0m×2.0m。

4.4 預(yù)應(yīng)力錨索加固布置

對(duì)于煌斑巖脈出露區(qū)域、斷層f5出露區(qū)域、近壩抗力體區(qū)域、Ⅳ號(hào)山梁深拉裂縫埋深較淺的區(qū)域、斷層f2出露區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索加固。

4.5 高位危巖主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)加固

對(duì)于淺表層巖體松散破碎、清坡難度較大、受泄洪霧化降雨影響相對(duì)較小的高位危巖體區(qū)域均采用掛主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)。

4.6 安全監(jiān)測(cè)

根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地質(zhì)條件,對(duì)邊坡變形、滲流、應(yīng)力進(jìn)行全面系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

5 邊坡極限平衡法穩(wěn)定性分析

5.1 邊坡失穩(wěn)模式分析

根據(jù)邊坡基本地形、地質(zhì)條件,分析坡體結(jié)構(gòu),確定邊坡主要存在的失穩(wěn)模式有:

滑移模式①:以f9斷層為后緣面,剪斷f9斷層以外邊坡巖體的深層整體滑移模式。

滑移模式②:以深部裂縫為后緣面,剪斷深部裂縫以外邊坡巖體的深層整體滑移模式。

滑移模式③:以f5斷層為后緣面,剪斷f5斷層以外邊坡巖體的淺層滑移模式。

滑移模式④:以煌斑巖脈為后緣面,剪斷煌斑巖脈以外邊坡巖體的淺層滑移模式。

滑移模式⑤:在邊坡淺表部強(qiáng)卸荷巖體內(nèi),以順坡卸荷裂隙為主要后緣面,剪斷邊坡巖體的淺層滑移模式。

5.2 計(jì)算方法及計(jì)算工況

計(jì)算采用平面剛體極限平衡Sarma法[3],分別考慮5種工況:

工況1:天然狀態(tài);

工況2:天然狀態(tài)+地震(7度地震);

工況3:泄洪霧化狀態(tài)下無任何防排工程措施;

工況4:泄洪霧化狀態(tài)下有坡面截防排水和地下排水洞系統(tǒng)排水措施。

工況5:泄洪霧化狀態(tài)下有坡面截防排水和地下排水洞系統(tǒng)排水措施,但考慮排水系統(tǒng)部分失效。

5.3 計(jì)算成果

從上游向下游依次選取7個(gè)代表性剖面進(jìn)行剛體極限平衡法穩(wěn)定性分析,典型剖面位置見圖1,計(jì)算成果見表2、3。

表2 左岸霧化區(qū)極限平衡穩(wěn)定性分析成果

表3 滑移模式④補(bǔ)充分析成果

注:錨索噸位2 000kN,間排距6m×6m。

5.4 計(jì)算結(jié)論

在7個(gè)典型剖面的二維極限平衡分析中,4-4、3-3、Ⅵ-Ⅵ是Ⅵ號(hào)山梁代表性剖面,A-A、1-1、Ⅳ-Ⅳ、2-2是Ⅳ號(hào)山梁代表性剖面,根據(jù)邊坡極限平衡穩(wěn)定分析成果,可以看出:

(1)天然狀況下邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。工況1:各剖面邊坡深層滑動(dòng)(滑移模式①、②)的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于邊坡穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn),但裕度不高,說明天然狀況下,邊坡整體穩(wěn)定,但穩(wěn)定安全度不高。工況1,除滑移模式④外,各剖面邊坡淺表層滑動(dòng)(滑移模式③、⑤)的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于邊坡穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn),說明除Ⅳ號(hào)山梁煌斑巖脈出露部位存在局部穩(wěn)定問題需要進(jìn)行錨索加固外,其余部位邊坡天然狀況下均能維持局部穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)地震工況下邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。無論對(duì)于邊坡深層整體滑移模式(滑移模式①、②),還是邊坡巖體淺層滑移模式(滑移模式③、④、⑤),地震工況(工況2)不是邊坡穩(wěn)定性的控制工況。

(3)霧化降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析。無論是對(duì)于深層整體滑移模式(滑移模式①、②),還是邊坡巖體淺層滑移模式(滑移模式③、④、⑤),在有霧化降雨但無坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水的情況下(工況3),各剖面邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)較工況1都有大幅下降,部分剖面邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)甚至小于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明如不采取有效措施減小霧化降雨的影響,邊坡可能發(fā)生整體或者局部失穩(wěn)。

(4)邊坡坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水措施作用分析。各剖面計(jì)算成果表明,對(duì)于滑移模式①、②,工況4和工況5較工況3的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均有較大程度提高,工況5的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)略小于工況4,但均大于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水對(duì)于維持邊坡霧化降雨情況下的邊坡整體穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。另外,對(duì)于滑移模式③~⑤,工況4、5較工況1,各剖面邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均有一定程度的提高,坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水可以有效改善邊坡霧化降雨情況下的淺表層局部穩(wěn)定性。

(5)Ⅳ號(hào)山梁煌斑巖脈出露部位錨索加固作用分析。對(duì)于以煌斑巖脈為后緣面的邊坡巖體淺層滑移模式(滑移模式④),在未進(jìn)行錨索加固的情況下,各計(jì)算工況下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均小于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),采用2 000kN、間排距6m×6m的系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索加固后,各控制工況(工況1、2、5)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明目前的錨索加固措施是合適的,能夠確保邊坡局部穩(wěn)定性。

5.5 坡腳巖體阻滑作用敏感性分析

根據(jù)對(duì)地質(zhì)剖面的分析,對(duì)于邊坡深層整體滑移模式(滑移模式①、②),深部拉裂縫以外區(qū)域的坡腳Ⅲ2類、Ⅳ1類巖體對(duì)于維持Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁的整體穩(wěn)定起著非常重要的作用[4],考慮到泄洪雨霧可能對(duì)坡腳巖體產(chǎn)生軟化作用,選取了代表性的剖面,在適當(dāng)降低坡腳巖體抗剪斷參數(shù)的情況下,對(duì)坡腳巖體的阻滑作用進(jìn)行敏感性分析,主要成果見表4、5。

表4 以f9為后緣面滑移模式

表5 以深部拉裂縫為后緣面滑移模式

計(jì)算結(jié)果表明,無論是對(duì)于滑移模式①,還是對(duì)于滑移模式②,f9斷層及深部拉裂縫以外的坡腳巖體對(duì)于維持邊坡的整體穩(wěn)定都起著相當(dāng)大的作用。考慮到霧化降雨可能對(duì)坡腳巖體產(chǎn)生軟化作用從而影響邊坡的整體穩(wěn)定,需要對(duì)霧化雨嚴(yán)重部位的邊坡表層部位進(jìn)行有效的防護(hù)。

5.6 深部加固措施作用分析

根據(jù)極限平衡分析成果,Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定,但穩(wěn)定安全度不高。為了提高邊坡的整體穩(wěn)定性,擬采用系統(tǒng)錨索和抗剪錨固洞等加固措施對(duì)于邊坡進(jìn)行加固處理。下面就針對(duì)滑移模式②,選取了代表性的Ⅳ-Ⅳ剖面,對(duì)上述加固措施對(duì)于改善邊坡整體穩(wěn)定性的作用進(jìn)行了分析。主要的支護(hù)參數(shù)如下:

A型支護(hù)為:自高程1 750~1 650m高程,布置300t(L=80m錨索),間排距4m×4m。

B型支護(hù)為:在高程1 730m、1 785m各布置一層抗剪錨固洞,每層3條,間距50m,洞室斷面5m×7m(采用混凝土的抗剪指標(biāo)來代替置換部分深拉裂縫的指標(biāo))。

計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 支護(hù)條件下滑移模式②計(jì)算成果

計(jì)算結(jié)果表明,無論是大范圍的系統(tǒng)錨索支護(hù),還是抗剪錨固洞進(jìn)行支護(hù),對(duì)提高邊坡整體穩(wěn)定性都是非常有限的,通過對(duì)邊坡施加大規(guī)模的深層支護(hù)來大幅度提高Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定性是不可行的。

6 邊坡三維離散元穩(wěn)定性分析

邊坡剛體極限平衡法穩(wěn)定性分析表明,Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁現(xiàn)狀穩(wěn)定,但安全裕度不高。為了進(jìn)一步分析邊坡的穩(wěn)定特征和潛在不穩(wěn)定區(qū)域,采用了三維離散元分析軟件對(duì)邊坡的穩(wěn)定情況進(jìn)行了分析[5]。

6.1 計(jì)算模型

Ⅵ號(hào)山梁和Ⅳ號(hào)山梁的計(jì)算模型分別見圖5、6所示。為了考察主要結(jié)構(gòu)面、節(jié)理和層面組合下可能出現(xiàn)的邊坡破壞模式,模型中除模擬了f2、f5、f9、煌斑巖脈、深部裂縫等主要構(gòu)造之外,還對(duì)NW向節(jié)理和NE向節(jié)理等次要結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了模擬。

6.2 計(jì)算工況及分析思路

為了較好地分析邊坡潛在的不穩(wěn)定區(qū)域,分析采用了天然工況下強(qiáng)度折減的計(jì)算方法,即按比例折減強(qiáng)度參數(shù)c和f,通過位移場(chǎng)變化確定潛在不穩(wěn)定區(qū)域范圍和穩(wěn)定程度。

6.3 主要計(jì)算成果

計(jì)算揭示的Ⅵ、Ⅳ號(hào)山梁邊坡潛在的不穩(wěn)定區(qū)域分布分別見圖7、8。計(jì)算成果表明:

(1)Ⅵ號(hào)山梁潛在不穩(wěn)定區(qū)域主要位于f5或煌斑巖脈出露部位,隨著折減系數(shù)的增大,不穩(wěn)定區(qū)域的范圍隨之增加,但不穩(wěn)定區(qū)域基本均位于斷層f5和煌斑巖脈上盤,說明天然狀況下,Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定,可能發(fā)生的邊坡穩(wěn)定問題主要是以f5或煌斑巖脈為后緣邊界,剪斷其外側(cè)巖體的局部失穩(wěn)破壞。這與第5章中4-4、3-3、Ⅵ-Ⅵ剖面滑移模式②、③、⑤的分析結(jié)論是一致的。

(2)對(duì)于Ⅳ號(hào)山梁而言,其潛在不穩(wěn)定區(qū)域主要位于深部裂縫、f9斷層下游坡面出露部位,以及高高程的危巖體。隨著折減系數(shù)的增大,高高程危巖體的不穩(wěn)定區(qū)域的范圍有所增大,深部裂縫、f9斷層下游坡面出露部位不穩(wěn)定區(qū)域的范圍增加并不明顯,說明天然狀況下,Ⅳ號(hào)山梁整體穩(wěn)定。這與第5章中A-A、1-1、Ⅳ-Ⅳ、2-2剖面滑移模式①、②的分析結(jié)論是一致的。

圖5 Ⅵ號(hào)山梁基本模型(左)和塊體模型(右)

圖6 Ⅳ號(hào)山梁基本模型(左)、基本模型中的結(jié)構(gòu)面(中)、和塊體模型(右)

圖7 離散元分析計(jì)算揭示的Ⅵ號(hào)山梁邊坡潛在不穩(wěn)定區(qū)域分布

圖8 離散元分析計(jì)算揭示的Ⅳ號(hào)山梁邊坡潛在不穩(wěn)定區(qū)域分布

(3)天然工況下,Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁穩(wěn)定安全度較低的區(qū)域主要包括:Ⅵ號(hào)山梁f5斷層、煌斑巖脈出露部位,Ⅳ號(hào)山梁深部裂縫、f9斷層下游側(cè)出露部位和高高程危巖體區(qū)域。這些部位應(yīng)該予以重點(diǎn)加固。

7 結(jié) 語

(1)根據(jù)對(duì)基本地質(zhì)條件分析,結(jié)合二維剛體極限平衡法分析成果,對(duì)左岸Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定性起控制作用的主要結(jié)構(gòu)面為斷層f9和深部裂縫。天然狀況下,對(duì)于以上述結(jié)構(gòu)面為后緣面、剪斷結(jié)構(gòu)面以外巖體的深層整體滑移模式,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),但安全裕度不高,說明天然狀況下,Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定,但穩(wěn)定安全度不高。

(2)三維離散元法分析成果表明,Ⅵ號(hào)山梁f5斷層、煌斑巖脈出露部位,Ⅳ號(hào)山梁深部裂縫、f9斷層下游側(cè)出露部位和高高程危巖體區(qū)域是潛在不穩(wěn)定部位,需要對(duì)這些部位進(jìn)行重點(diǎn)加固。二維剛體極限平衡法分析成果也表明,以f5或煌斑巖脈為后緣邊界、剪斷其外側(cè)巖體的滑移模式的穩(wěn)定安全系數(shù)較低,以煌斑巖脈為后緣面的滑移模式的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)甚至小于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁存在局部穩(wěn)定問題,需要對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)錨索加固才能確保邊坡的局部穩(wěn)定性。

(3)相比于地震,霧化降雨為左岸Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁整體穩(wěn)定性的控制性因素,在未設(shè)置坡面防排水措施和地下系統(tǒng)排水措施的情況下,邊坡整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性較天然工況下均有大幅度降低,部分剖面的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)甚至小于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明采取坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水措施來降低霧化降雨的影響是必要的。

(4)二維剛體極限平衡法分析成果表明,通過系統(tǒng)錨索或抗剪錨固洞來大幅提高Ⅳ~Ⅵ號(hào)山梁的整體穩(wěn)定性是不可行的,但通過采用邊坡坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水措施來降低霧化降雨的影響,維持邊坡的整體穩(wěn)定性的方案是可行的。采用邊坡坡面防排措施和地下系統(tǒng)排水措施后,邊坡的整體穩(wěn)定性得到顯著改善,說明上述措施是有效的。

(5)二維剛體極限平衡法分析成果還表明,f9斷層及深部拉裂縫以外的坡腳巖體對(duì)于維持邊坡的整體穩(wěn)定作用明顯,為防止霧化降雨對(duì)坡腳巖體產(chǎn)生軟化作用,需要對(duì)霧化雨嚴(yán)重部位的邊坡表層部位進(jìn)行有效的防護(hù)。

(6)采用2 000kN、間排距6m×6m的系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索加固后,Ⅵ號(hào)山梁煌斑巖脈出露部位各工況下邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn),說明目前的錨索加固措施是合適的,能夠確保邊坡局部穩(wěn)定性。

[1] 水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)(DL 5180-2003)[S].北京:中國(guó)電力出版社,2003.

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