摘要：在大壩前期勘察期間，需要詳細(xì)調(diào)查壩基巖體中存在的結(jié)構(gòu)面，為壩基抗滑穩(wěn)定提供可靠的地質(zhì)邊界條件，并為工程的順利實施提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。以中國西南地區(qū)某水電站為例，結(jié)合重力壩布置方案，對壩基范圍內(nèi)壩基巖體分布特征、緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征、裂隙連通率及斷層發(fā)育特征進(jìn)行了勘察、分析與研究。研究結(jié)果表明：建壩巖體主要為灰?guī)r、間夾板巖，巖層緩傾，斷層、裂隙較發(fā)育，但發(fā)育深度有限，且連通率較低，不存在深層抗滑穩(wěn)定問題。

關(guān)鍵詞：混凝土重力壩; 壩基抗滑穩(wěn)定; 壩基巖體質(zhì)量; 緩傾角結(jié)構(gòu)面

中圖法分類號：TV223文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.05.009

文章編號：1006 - 0081（2022）05 - 0053 - 05

0 引 言

重力壩抗滑穩(wěn)定是重力壩勘察的重要工程地質(zhì)問題之一。在國內(nèi)大多數(shù)水電站重力壩前期勘測過程中都需要對壩基范圍內(nèi)緩傾角斷層、軟弱夾層等各類型結(jié)構(gòu)面進(jìn)行研究[1]，從而進(jìn)行壩基抗滑穩(wěn)定邊界條件的界定分析，為重力壩的壩基抗滑穩(wěn)定問題提供地質(zhì)依據(jù)。通過對壩基范圍內(nèi)一定深度各類型結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計、分析，確定結(jié)構(gòu)面分布特征、性狀及力學(xué)參數(shù)，為壩基抗滑穩(wěn)定提供清晰的地質(zhì)邊界條件。

1 工程概述

該水電站位于金沙江干流，擬定為混凝土重力壩，正常蓄水位2 090 m，壩頂高程2 096 m，最大壩高126 m，壩軸線全長318 m，共分16個壩段，沿壩軸線從左至右依次為：① 1～5號為左岸非溢流壩段，軸線長100 m，最大壩高96 m;② 6～11號為表孔壩段，軸線長112 m，最大壩高126 m;③ 13號為取水壩段，軸線長20 m，壩高65 m;④ 12， 14～16號為右岸非溢流壩段，軸線長86 m，最大壩高87 m。

工程區(qū)位于一級大地構(gòu)造單元分區(qū)松潘-甘孜褶皺系（Ⅲ）與唐古拉-昌都-蘭坪-思茅褶皺系（Ⅳ）分界部位，壩址位于二級構(gòu)造單元中甸-儀敦優(yōu)地槽褶皺帶（Ⅲ1）的三級分區(qū)東旺-巨甸（中咱）褶斷束（Ⅲ11）內(nèi)，水庫位于東旺-巨甸（中咱）褶斷束及金沙江褶皺束（Ⅳ22）兩個三級構(gòu)造分區(qū)內(nèi)。

壩址距金沙江斷裂最近約6 km，距德欽-中甸斷裂最近約5 km;古學(xué)斷層位于壩址上游約7 km，甲學(xué)斷層分布于壩址左岸，離壩址最近約0.5 km;壩址外圍東面發(fā)育孜根向斜，西面發(fā)育絨丁向斜，軸向均呈NNW向。壩址區(qū)構(gòu)造擠壓明顯，巖層產(chǎn)狀變化大，小的褶曲、斷層和層間擠壓錯動較發(fā)育，但層間結(jié)合一般較緊密;壩址區(qū)無活動斷裂分布，小斷層較發(fā)育。

大壩最主要的工程地質(zhì)問題為壩基抗滑穩(wěn)定問題。大壩建基巖體以灰?guī)r為主，間夾板巖;巖層緩傾，斷層、裂隙較發(fā)育，需要通過統(tǒng)計、分析壩基巖體中存在的斷層、裂隙，從而確定壩基抗滑穩(wěn)定的邊界條件。

2 壩基巖體地質(zhì)條件

大壩主要建壩巖體以碳酸鹽巖為主（圖1～2）。根據(jù)設(shè)計方案，河床及兩岸臨近壩段（4～11壩段）大壩建基面高程1 970～2 020 m，相應(yīng)壩高76～126 m，建壩巖體呈微風(fēng)化，巖體完整性較好，根據(jù)壩基處河床鉆孔揭露，壩基巖體質(zhì)量主要為ⅡA類，局部夾Ⅲ1A類，是良好的混凝土高壩壩基。左岸非溢流壩段（1～3壩段）擬定建基面高程2 040～2 073 m，相應(yīng)壩高23～56 m，建壩巖體呈弱風(fēng)化，壩軸線一帶2號壩段為灰?guī)r，壩基巖體質(zhì)量主要為Ⅲ1A類夾Ⅳ1A類，1號壩段為第三段板巖，且平面上靠近曲崗丁沖溝陡崖地段，板巖與灰?guī)r界線陡降至河邊，即1號壩段及2～5號段壩體下游側(cè)建壩巖體為板巖，Ⅳ2B類夾Ⅲ2B類巖體，巖體強(qiáng)度及抗變形性能較差，如建基面下板巖厚度不大則建議予以挖除，直接以灰?guī)r作為建壩巖體。右岸非溢流壩段（12～16壩段）擬定建基面高程2 009～2 071 m，相應(yīng)壩高25～87 m，基本為碳酸鹽巖，為弱風(fēng)化帶弱卸荷巖體，巖石本身強(qiáng)度較高，巖體完整性一般至較差，壩基巖體分為Ⅲ1A， Ⅳ1A類，工程地質(zhì)條件稍差至較差。

根據(jù)壩址區(qū)地層及巖性組合關(guān)系劃分，含水巖組主要有兩種類型含水單元：① 巨厚層碳酸鹽巖（灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖）組成的相對含水巖組;② 碳酸鹽巖夾板巖類組成的相對含水巖組，主要包括第2段碳酸鹽巖夾板巖、第4段碳酸鹽巖夾板巖透鏡體。相對隔水巖組主要為板巖，左岸地層以第3段、第5段板巖為主，右岸地層以第1段板巖為主。壩區(qū)左岸以2 070 m高程為界，2 070 m高程之下為灰?guī)r透水巖體，2 070 m高程之上以板巖隔水巖層為主;河床以含水巖組為主;右岸以fⅠ-1斷層為界，斷層上盤為第一段板巖隔水巖組，斷層下盤為第二段碳酸鹽巖相對含水巖組。

3 壩基巖體質(zhì)量

灰?guī)r類微新巖體呈較完整-完整，主要為ⅡA類巖體，微新巖帶局部完整性較差和弱溶蝕風(fēng)化帶較完整的巖體為Ⅲ1A類;板巖微新巖體主要為Ⅲ2A類（綜合強(qiáng)度略低于灰?guī)r類的Ⅲ1A類巖體），微新巖帶部分完整性較差的巖體為Ⅳ1A類。各類巖體參數(shù)如表1所示。

4 壩基抗滑穩(wěn)定性分析

根據(jù)地表測繪成果可知，混凝土重力壩壩基范圍較長大斷層主要由fⅠ-1， fⅠ-2和f4組成，并以fⅠ-1為主干呈掃帚狀展布。從長大結(jié)構(gòu)面平面組合上看，fⅠ-1， f4斷層與河床斜交、傾向上游偏右岸，可構(gòu)成壩基抗滑穩(wěn)定上游側(cè)及右岸切割邊界;fⅠ-2位于壩基下游側(cè)，與河床大角度相交且傾向上游側(cè)，可構(gòu)成壩基下游側(cè)滑出面，缺少左側(cè)的側(cè)向切割邊界條件。

大壩兩岸陡坡、陡崖上除零星發(fā)育少量緩傾角裂隙外，無成組成帶和長大緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育。河床鉆孔的彩色電視錄像揭示，建基面以下30 m范圍內(nèi)存在一些緩傾角結(jié)構(gòu)面，主要為河谷應(yīng)力增大而產(chǎn)生的剪切裂隙，其發(fā)育及分布明顯不均一（見表2），裂面多呈起伏粗糙狀，無充填或充填泥鈣膜，規(guī)模較小，延續(xù)性差，主要沿層理面發(fā)育或呈追蹤式小角度切層發(fā)育，產(chǎn)狀多為走向NW、傾向NE～NEE或SW，少量走向NE、傾向NW。統(tǒng)計壩基緩傾角結(jié)構(gòu)面得到各鉆孔鉛直線密度平均值為1.2～8.0 m/條，其中河床壩基范圍BZK8號鉆孔豎直平均線密度為1.5 m/條，在高程1 976.7～1 969.9 m，1 965.0～1 955.5 m和1 948.5～1 940.2 m時相對集中發(fā)育;而壩體下游側(cè)BZK18孔的緩傾角結(jié)構(gòu)面則主要在開挖面以上有少量發(fā)育，開挖面以下基本不發(fā)育，零星分布且規(guī)模較小;BZK8孔3處相對發(fā)育部位按產(chǎn)狀順延至BZK18孔，除高程1 948.5～1 940.2 m對應(yīng)發(fā)育個別短小緩傾角裂隙外，另兩高程處均無對應(yīng)發(fā)育，說明其延伸性差[2-3]。根據(jù)河床中心垂直大壩軸線的二維條件考慮，這些緩傾角結(jié)構(gòu)面可能構(gòu)成“結(jié)構(gòu)面-巖體”的潛在底滑面組合。根據(jù)BZK8， BZK18孔揭露情況，在鉆孔間各模擬一條隨機(jī)緩傾角裂隙參與組合，推測大致有2個潛在底滑移面（圖3）：① 位于壩基下0～22 m，底滑面長126.2 m，綜合產(chǎn)狀38°∠22°，視傾角10°，結(jié)構(gòu)面線連通率約28%;② 位于壩基下15.9～52.5 m，底滑面長132.7 m，綜合產(chǎn)狀69°∠19°，視傾角16°，結(jié)構(gòu)面線連通率約30%;上游切割面為斷層f4（235°～250°∠60°～76°），下游滑出面均為fⅠ-2（240°～260°∠52°～57°）。河床壩段可能的底滑面連通率較低，下游滑出面傾角較陡，左側(cè)區(qū)無明顯側(cè)向切割面組合切割[4-5]。

壩基巖層走向與金沙江流向呈小角度斜交，右岸區(qū)斷層fⅠ-1以下灰?guī)r呈順坡向、中傾角結(jié)構(gòu)，若張開的層面連續(xù)性較好，在斷層fⅠ-1及其他方向結(jié)構(gòu)面組合的情況下，灰?guī)r層面可構(gòu)成潛在滑移面，影響右岸壩肩抗滑穩(wěn)定。但從鉆孔錄像可看出：① 大部分層理膠結(jié)緊密，僅少量卸荷張開形成中緩傾角短小裂隙，總體基本不發(fā)育，豎直線密度約3.8 m/條，在選擇建基面時主要考慮將淺表部卸荷裂隙較發(fā)育段予以挖除處理;② 左岸岸坡段為逆向坡結(jié)構(gòu)，緩傾角裂隙亦不發(fā)育，豎直線密度3.8～8.0 m/條，其成因以卸荷為主;③ 香得公路外側(cè)BZK2鉆孔揭示，該組在建基面下未發(fā)育裂隙，且左岸區(qū)板巖與下伏灰?guī)r接觸面傾角較平緩，由鉆孔揭露情況看，巖性界面處多呈突變或角礫巖化緊密接觸，當(dāng)壩基下板巖厚度較薄時，建議挖除，挖除后不會構(gòu)成潛在滑移面[6-7]。

5 結(jié) 語

該混凝土重力壩主要存在緩傾角裂隙潛在控制的抗滑穩(wěn)定問題，壩基抗滑穩(wěn)定問題不突出。建議設(shè)計時重點考慮將淺表層卸荷裂隙較發(fā)育巖帶予以挖除，設(shè)計過程中需主要考慮壩體混凝土與建基巖面的抗剪問題。

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（編輯：高小雲(yún)）

Analysis and study on anti sliding stability of dam foundation of?a hydropower station in Southwest China

TAN Chaoshuang

（Changjiang Three Gorges Survey and Research Institute Limited Company， Wuhan 430074， China）

Abstract： During the early investigation of dam site， it is necessary to investigate the structural planes existing in the rock mass of dam foundation， so as to provide reliable geological boundary conditions for anti sliding stability of the dam foundation and geological basis for the smooth construction of the project. Taking a hydropower station in Southwest China as an example， the distribution characteristics of dam foundation rock mass， development characteristics of gently inclined structural plane， fracture connectivity and fault development characteristics within the dam foundation are investigated， analyzed and studied in combination with the layout scheme of gravity dam. The research results shows： the rock mass of the dam is mainly composed of limestone and intercalated slate; the rock stratum is gently inclined; faults and fractures are relatively developed， but the depth is limited and the connectivity is low， so this dam is safe with anti indepth sliding stability .

Key words： concrete gravity dam; anti sliding stability of dam foundation; dam foundation rock mass quality; gently inclined structural plane

收稿日期：2021-10-09

作者簡介：譚朝爽，男，高級工程師，主要從事水電工程勘察工作。E-mail： 79984593@qq.com