柴貝貝，牟靜濤

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033）

1 右岸壩肩邊坡基本概況

遼寧蒲石河抽水蓄能電站水庫區(qū)位于鴨綠江右岸一級支流蒲石河下游的小孤山村王家街，隸屬于丹東市寬甸滿族自治縣長甸鎮(zhèn)。壩址區(qū)巖體為塊狀堅硬變質(zhì)巖，根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面特征等，按風(fēng)化程度可將壩肩邊坡巖體劃分為：強風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化和新鮮四種。據(jù)施工開挖揭露地質(zhì)條件，兩岸岸坡巖石風(fēng)化較深，右岸岸坡強風(fēng)化下限埋深3～6m，弱風(fēng)化下限埋深10～23m，微風(fēng)化下限埋深14～40m。大壩右岸地下水埋深受卸荷影響，埋深較深，為12～30m。

2 邊坡結(jié)構(gòu)面特征

2.1 結(jié)構(gòu)面成因類型

蒲石河抽水蓄能電站下庫右岸壩肩邊坡不僅發(fā)育有以火成巖結(jié)構(gòu)面為主的原生結(jié)構(gòu)面，還發(fā)育有構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面。三者相互交切，發(fā)育程度各不相同，形成了邊坡比較復(fù)雜的巖體結(jié)構(gòu)。坡內(nèi)發(fā)育的較大構(gòu)造結(jié)構(gòu)面(如F216、f29、f30、f65斷層、J5卸荷帶等)，對右岸壩肩變形穩(wěn)定起著一定作用。

(1) 原生結(jié)構(gòu)面。

右岸壩肩邊坡中的原生結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，其類型主要是巖漿巖侵入冷凝過程中收縮而形成的原生節(jié)理面，即在右岸邊坡中零星所見的幾處閃長玢巖巖脈，寬度均＜20cm，脈體內(nèi)節(jié)理不發(fā)育，脈體巖石較完整，延伸短，與圍巖呈裂隙接觸，扭曲狀出露。

(2) 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。

右岸壩肩邊坡中的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，其主要類型為在地質(zhì)構(gòu)造作用下巖體內(nèi)產(chǎn)生的斷層和節(jié)理面。邊坡內(nèi)主要見有F216、f29、f30、f65四條斷層分布，F(xiàn)216斷層寬度30～40cm，其余斷層寬度均＜20cm。

(3) 次生結(jié)構(gòu)面。

右岸壩肩邊坡中次生結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，主要是在卸荷風(fēng)化作用下所形成的風(fēng)化裂隙及卸荷裂隙帶。由于右岸邊坡地形較陡，多為40～45°，右岸邊坡巖石在重力卸荷作用下，巖體受側(cè)向張拉變位，節(jié)理多呈張開狀態(tài)，部分巖體多已松動，右岸壩肩邊坡發(fā)育有卸荷J5面。

2.2 結(jié)構(gòu)面工程地質(zhì)分級

根據(jù)野外調(diào)查資料(見表1)，其中水文地質(zhì)現(xiàn)象為干燥。將右岸壩肩邊坡結(jié)構(gòu)面按工程規(guī)模劃分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四級(見表2)，結(jié)構(gòu)面主要為Ⅲ、Ⅳ級，對邊坡局部穩(wěn)定性有影響。

3 巖體質(zhì)量分級

本文根據(jù)GB50287-99《水利水電工程地質(zhì)規(guī)范》，并結(jié)合壩址區(qū)巖體工程地質(zhì)特征、巖體完整性指標(biāo)、巖石強度、結(jié)構(gòu)面性狀以及地下水條件等，將工程區(qū)劃分為為Ⅱ、Ⅲ級，采用CSMR法對邊坡巖體進(jìn)行定量打分分級，最后得出較為客觀的邊坡巖體分類，其中采用CSMR法分級時，根據(jù)前人的研究，對一些參數(shù)進(jìn)行了修正。

3.1 巖體質(zhì)量定性分級

結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，針對壩肩邊坡的地質(zhì)特性，對邊坡巖體質(zhì)量進(jìn)行定性分級。選用風(fēng)化、卸荷和巖體結(jié)構(gòu)三大因素，并考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面、地下水狀況以及結(jié)構(gòu)面性狀，將壩區(qū)巖體劃分為Ⅱ、Ⅲ兩級，具體的分級標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 右岸壩肩邊坡野外測量裂隙記錄

表2 右岸壩肩邊坡結(jié)構(gòu)面按規(guī)模分級

表3 右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量定性分級

3.2 巖體質(zhì)量定量分級

3.2.1 CSMR法簡介

1997年，中國水利水電邊坡工程小組在RMR法基礎(chǔ)上引入高度修正系數(shù)和結(jié)構(gòu)面修正系數(shù)提出了CSMR法。其具體表達(dá)方式如下：

式中：RMR是比尼威斯基提出的巖體質(zhì)量得分，其取值得分見表4。

式中：ξ為高度修正系數(shù)，ξ=0.57+0.43×(Hr/H)，傾倒邊坡時，ξ=1；H為邊坡高度；Hr=80m；λ為結(jié)構(gòu)面系數(shù)，取值見表5。

式中：F1為邊坡中不連續(xù)面傾向于邊坡間關(guān)系調(diào)整值；F2為不連續(xù)面傾角大小調(diào)整；F3為不連續(xù)面與坡面傾角間關(guān)系調(diào)整；F1、F2、F3的取值見表6；F4為通過工程實踐經(jīng)驗獲得的邊坡開挖方法調(diào)整參數(shù)，取值見表7。

根據(jù)邊坡工程地質(zhì)條件，確定各參數(shù)的權(quán)值，加起來后就是RMR值。RMR值最高為100，最低為0，以20分為一級，將巖體劃分為5級，見表8。

將RMR值與F1、F2、F3和F4帶入公式即可得CSMR值。其最大值為100，最小值為0，以20分為間隔，劃分為5個級別，見表9。

表4 邊坡巖體質(zhì)量RMR分類因素及評分標(biāo)準(zhǔn)

表5 結(jié)構(gòu)條件系數(shù)λ細(xì)化調(diào)整

表6 不連續(xù)面產(chǎn)狀調(diào)整值

表7 邊坡開挖方法調(diào)整值

表8 RMR巖體質(zhì)量分級

表9 CSMR分級描述

3.2.2 質(zhì)量分級計算參數(shù)選取

在進(jìn)行巖體質(zhì)量分級選取的各項參數(shù)時，主要考慮以下幾方面：

(1) 通過現(xiàn)場取樣及室內(nèi)物理力學(xué)試驗，最終獲取巖石強度。

(2) 以平硐實驗數(shù)據(jù)為準(zhǔn)對RQD進(jìn)行取值，當(dāng)某一段巖體中有多個RQD值時，選取其平均值。

(3) 結(jié)合野外實測的裂隙間距，綜合得出其取值范圍。

(4) 結(jié)構(gòu)面條件參數(shù)的合理取值是一項比較復(fù)雜的工作，主要是根據(jù)對平硐裂隙統(tǒng)計及描述，并結(jié)合平硐風(fēng)化、卸荷情況進(jìn)行取值。

(5) 對于同一段中存在多組優(yōu)勢裂隙，計算中首先針對不同組優(yōu)勢裂隙求出多個CSMR值，然后選取最小的CSMR值作為最終分級結(jié)果。

3.2.3 分類過程及結(jié)果

首先根據(jù)研究區(qū)的風(fēng)化卸荷與巖體結(jié)構(gòu)特征，沿平硐軸線分成若干段，同一區(qū)段巖石類型、強度、不連續(xù)面發(fā)育特征以及RQD等大致相同。

通過現(xiàn)場勘察以及室內(nèi)試驗獲取CSMR分類所需要的參數(shù)值，按照表9進(jìn)行右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量分級，再結(jié)合野外的定性分級、RMR法和CSMR法，遵循以下原則，綜合得出巖體質(zhì)量分級結(jié)果。

(1) 當(dāng)三種分級結(jié)果一樣時，以這一結(jié)果為準(zhǔn)。

(2) 當(dāng)三種分級結(jié)果中只有兩種分級結(jié)果一致時，以這兩種分級結(jié)果為準(zhǔn)。

(3) 當(dāng)三種分級結(jié)果都不相同時，應(yīng)根據(jù)野外地質(zhì)特征，重新進(jìn)行描述，綜合確定結(jié)果。

采用上述方法，對壩肩邊坡巖體質(zhì)量進(jìn)行分級所得結(jié)果見表10。

表10 右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量分級結(jié)果

4 結(jié)論與建議

根據(jù)綜合分級結(jié)果，統(tǒng)計的右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量分級見表11。綜合全文得出如下結(jié)論：

表11 右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量分級

(1) 遼寧蒲石河抽水蓄能電站壩址區(qū)右岸壩肩邊坡巖體質(zhì)量等級以Ⅱ級為主，Ⅱ級巖體所占比例為71%。這說明壩肩邊坡巖體的整體穩(wěn)定性較好，大部分處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2) Ⅲ級巖體一般分布在邊坡淺表部位，約在平洞口至硐深10m范圍內(nèi)。

(3) 由表10可知，Ⅱ級邊坡巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，Ⅲ級巖體則屬于局部穩(wěn)定狀態(tài)。由此可知：右岸壩肩邊坡的整體穩(wěn)定性較好，與野外的調(diào)查分析結(jié)果一致。

(4) 在平硐內(nèi)，邊坡巖體質(zhì)量隨著硐深的加深逐漸變好，表明邊坡穩(wěn)定程度逐漸提高。

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