梨园水电站导流洞进口洞脸边坡处理

梨园水电站导流洞进口洞脸边坡处理

发表时间：2018-01-16T16:07:36.183Z 来源：《防护工程》2017年第24期作者：钟延江

[导读] 梨园水电站工程属大(1)型Ⅰ等工程,主要永久性水工建筑物为一级建筑物.

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

摘要：梨园水电站工程属大(1)型Ⅰ等工程,主要永久性水工建筑物为一级建筑物.工程以发电为主,兼顾防洪、旅游等综合利用的水利水电枢纽工程。梨园水电站导流洞进口洞脸边坡高程1 645～1 710 m,由于进口段自然山坡高陡，而且节理裂隙发育，岩体相对破碎，表部岩体卸荷松弛明显，并发育深部卸荷裂隙，伴随着裂缝的产生和发展，坡体表部时有坍塌和落石现象。

关键词：导流洞进口；洞脸边坡；处理

1导流洞地质条件

基本地质条件

导流洞布置于右岸，前段（引渠段）布置于念生垦沟堆积体的前缘台地上；洞身段主要为山脊地形，在中后部从梨园大沟以下通过，出口段为临江斜坡地形。进口为山脊上游侧陡坡地形。

导流洞引渠段（包括进水口及部分边坡）堆积体厚度变化较大，据钻孔勘探，堆积物厚度为14m~63m，组成物质以粉土、粉细砂夹碎块石为主；其余地段仅地表有零星松散覆盖层，基岩大面积裸露。导流洞穿过的岩性为二迭系上统东坝组的P2d3、P2d4及P2d5岩层，岩性杏仁状玄武岩、致密状玄武岩及火山角砾熔岩，杏仁状玄武岩地表多褐铁矿化，深部多绿泥石化。

地层总体呈一单斜构造，流层面产状为 N75o~85oE，NW∠44o~65o，与河流近垂直，为横向谷。导流洞经过多条Ⅲ级结构面

（F50、F18、F21、F23、F25），皆为陡倾角断层且与洞轴线大角度相交；Ⅳ级结构面主要为发育NNE~NE向，以中等倾角或陡倾角为主；节理主要发育以下三组：①N20o~50oE，SE∠70o~80o，②N45o~65°W，SW∠55°~65o，③ N70o~80oE，NW∠40o~55o。

岩体风化较弱，地表高高程部位有厚约10m全风化岩体，强风化岩体底界垂直埋深18m~25m（引渠段为60m~70m），弱风化岩体底界垂直埋深30m~50m（引渠段为90m~100m），卸荷带一般位于弱风化上部岩体中（进口部位由于地形较陡且三面临空，卸荷深度达

45m）。导流洞基本位于地下水位以下。隧洞多位于新鲜岩体内，属微透水岩体。

进口边坡地质条件

1.2.1主要地质情况

导流洞明渠段位于念生垦沟堆积体的前缘台地上，引渠侧向边坡堆积体厚20m～60m，该地段堆积物以冲、洪积成因的粉土、粉细砂为主夹碎、块石或部分卵、砾石，局部富集成层，部分地段具水平韵律，碎块石成分主要为玄武岩。

导流洞正面边坡部位为三面临空的山脊地形，山脊走向近与河流垂直，临江一侧岸坡地形坡度一般25 o～40o，靠上游侧（即临堆积体一侧）地形相对较陡，坡度50 o～70 o，局部呈陡崖地形，自然坡高约200m。山脊基岩多裸露，基岩呈强~弱风化状，弱风化水平埋深67m。

导流洞进口位于山脊的上游侧，由于山高坡陡，岩体卸荷松弛明显且卸荷带发育深度大，据PD232（2＃导流洞进口上方高程

1579.19m ）资料，岩体卸荷深度达54m，部分节理张开达10cm～15cm，多充填次生泥。根据导流洞进口平硐节理统计，该部位优势节理主要有以下三组：①N50o~65oW，SW∠55o~65o（卸荷裂隙），②N65o~75°E，NW∠25°~35o（近流层面），③ N40o~50oE，

SE∠45o~55o（反倾向节理）。

1.2.2进口地段自然山坡稳定性分析

导流洞进口段自然山坡较陡，但基岩裸露，基岩多以弱风化为主，部分地段有强风化岩体；流层面倾向山内，对边坡稳定有利，总体上自然山坡整体是稳定的，岸坡稳定性主要受控于结构面不利组合控制，根据赤平极限投影分析，①、③组结构面组合后会产生楔形体破坏（见图1）。

图1 导流洞进口边坡赤平极限投影图

由于进口段自然山坡高陡，而且节理裂隙发育，岩体相对破碎，表部岩体卸荷松弛明显，并发育深部卸荷裂隙，在雨季时有楔形体产生坍塌，在坡脚形成崩塌堆积。

2裂缝产生和发展

裂缝产生和发展

2008年10月7日发现导流洞进口上方沿原勘探路槽（高程约1650m）边坡出现裂缝（裂缝3），裂缝走向与坡面走向一致，基本贯穿整个路槽，在火山角砾岩或致密玄武岩中裂缝沿原有结构面追踪状张开，在杏仁状玄武岩中则为自然拉裂，2008年10月13号现场调查时裂缝最大宽度达5cm，延伸长度达258m。同时，在其上方亦发现有裂缝分布（裂缝1），顺坡面走向延伸，长度约158m，分布高程1648.20m ～1715.07m，目前裂缝在地表最大可见宽度达1.7m，且地表出现错台（约0.40m~ 0.50m）。至2008年11月4号在导流洞进口边坡共发现有4条裂缝（包括裂缝3和裂缝1），裂缝分布位置见附图2，裂缝2和裂缝4走向与上述两条近于一致，分布高程分别约为1650m~1715m 和1564m~1637m，延伸长度分别达97m和294m，在裂缝1以上的山顶部位未发现裂缝。根据变形观测，裂缝仍在进一步发展。伴随着裂缝的

产生和发展，坡体表部时有坍塌和落石现象。根据裂缝位置、延伸情况等分析，由上述裂缝形成的变形体方量约100万m3。

裂缝成因分析

上述裂缝是由于边坡岩体产生松驰变形而形成的，属拉张裂缝，裂缝形状均表现为上宽下窄，且倾角近于垂直，走向与坡面一致。裂缝出现时，导流明渠已开挖至近1510m高程，下方两条导流隧洞已接近洞脸。根据该地段的勘察成果，结合施工开挖情况，经初步分析，边坡产生变形拉裂的主要原因有以下几方面：

（1）就边坡自身而言，导流洞进口段自然山坡高陡，目前进口明渠底板已开挖至1510m高程左右，至山脊顶部高程（约1700m）自然山坡高度达200余米，原始边坡三面临空，表部岩体卸荷松弛强烈，且卸荷深度大（高程1579.19m 的平硐PD232揭露岩体卸荷深度达54m），卸荷主要是沿陡倾坡外的节理张开。此外前期勘探开挖揭露表明边坡下部有F17断层通过，岩体较破碎，完整性差。

（2）坡脚部位原有岩体及较厚的堆积物，对原始坡具一定的压脚作用，对坡体稳定有利，随着施工开挖将这部分岩体和堆积物挖除后（按目前底板开挖高程挖除高度达70m左右），造成坡体应力释放，郅使表部岩体产生松驰变形，加之边坡支护滞后，使得倾倒变形进一步发展并产生拉裂。

（3）洞内施工爆破的影响，边坡下方两条导流隧洞进口段的施工爆破，产生的震动效应在一定程度上加剧了本身已卸荷松弛的边坡岩体变形，对裂缝的产生、发展有一定的不利影响。

（4）导流洞进口段的开挖（1#导流洞基本贯通、2#导流洞距洞脸仅20m左右），增加了边坡岩体的变形空间，同时，隧洞开挖造成围岩应力重分布，该地段由于岩体较为破碎，洞内时有塌方、掉块现象，开挖完成后未进行及时支护，洞周岩体松弛效应明显，对上部边坡岩体的稳定及变形产生了不利影响。

综上，边坡产生拉裂变形的原因是多方面的，而且是综合性的。

3裂缝处理方案研究

方案比较

拟定的两套方案比较、计算，2008年11月8日前完成。施工专业为主，地质专业配合提供破坏机制、可能的滑面分析，滑移面的地质参数，节理连通率等计算需要的参数。

推荐方案

推荐方案的情况说明，施工专业负责2008年11月8日完成。

施工工期影响分析

对工期的影响分析，施工专业负责2008年11月7日完成。

边坡处理时下部明渠开挖须停工，估计占用进口开挖直线工期3～4个月。对隧洞施工影响很小；

渐变段外移后，隧洞进口开挖难度降低，有利于保证隧洞施工进度。进口明渠的施工压力也有所减轻；

在保证洞身施工进度的前提下，进口可通过一定的优化措施保证2009年11月具备过流条件。