英文翻译修改稿

工程地质59（2001）59-72

中国五强溪船闸边坡设计和施工的

工程地质力学分析和监测控制

Z. F. 杨，Y. J. 尚，S. J. 王，C. M. 王，T. H. 柯

工程地质力学实验室，研究所地质与地球物理，中国科学院，北京100029 ，

中华人民共和国

中-南研究所设计的水电工程，交通部，电力，长沙410014 ，

中华人民共和国

1999年5月6日收到 ;2000年6月23日接受出版

摘要

五强溪水电站座落于元江在中国中部的湖南省。在左河岸形成的板岩（Pt1）和砂岩（Pt2），属于该五强溪形成物，上本溪组的地质情况有利于船闸边坡的稳定性。船闸边坡受一系列大断层共同作用，而岩石也被剧烈风化。这些因素使那边的工程地质情况不利于船闸边坡的稳定性。在深基坑支护所涉及的建设中，船闸边坡受到威胁而发生滑坡。为了防止开挖边坡和混凝土浇筑的失败，岩土工程设计的技术监测和控制（MCGE）的一项技术被得到提出和发展。结果在挖掘和事后施工阶段边坡稳定通过。这证明该技术的建议是合理的和适用的。

关键词：岩体;边坡稳定;监测和控制;中国

1导言

五强溪水电站有1200兆瓦负荷量，坐落于中国中部湖南元和。该枢纽工程由混凝土重力坝，发电建筑物（在河床的右侧和大坝的后侧），浅滩大坝（在河床的左侧）及一个三层的船闸（左岸附近）组成。大坝的左坝肩位于溪谷5 的东侧（图1）。交叉口的夹角在船闸的长轴和大坝之间是88°。船闸边坡从溪谷5东侧至溪谷7西侧（即在去年底船闸）长有400多米。它被溪谷6分成两部分：西部斜坡位于溪谷5和溪谷6之间，东部斜坡位于溪谷6和溪谷7之间。原始的斜坡角度是30-50°，最大边坡高度达165m.

斜坡是由板岩（Pt1）及中度硬砂岩（Pt2）组成。斜坡的风化深度范围是28-85米。在地质历史时期，发生在不同时期的构造运动导致产生密集的断层和激烈裂隙岩体。＊作者联系电话： 186-10-6200-8072 ;传真：186-10-6204-0574 。

图1船闸边坡示意图显示的工程地质条件及仪器分布（1）灰绿色千枚岩，紫色千枚岩，灰绿色砂质板岩与石英岩; （2）灰绿色千枚岩，砂质板岩与灰白色石英岩; （3）灰白色石英岩与灰绿色千枚岩，灰黑色板岩; （4）灰绿色板岩与灰白色石英岩; （5）灰黑色板岩与灰白色石英岩; （6）灰绿色砂质板岩; （7）灰绿色砂岩，灰紫色砂岩，砂质板岩和石英岩互层。

包括F87，F112，F109，F121和F115在内的一些断层，均有高倾角的角度，可以从西面向下到东侧，达到了东斜坡的坡脚间接的剖析船闸边坡。此外，背斜轴向F87 - F112的前缘平行延伸，浸渍到山边，被严重挤压（图2）。在斜坡的东部， Pt1被占主导地位的阶层和向下延伸到斜坡脚趾的断层，造成地质条件明显不利于边坡稳定性。在F87 - F112的南面一侧，相应Pt2 主要出现在西面坡的较低的一部分（图1）。因为Pt2比Pt1的完整性和硬度要强，它支持从断层及Pt1上面加载的应用有利于工程地质条件，这方面在西部斜坡优于在东斜坡。

因此，在船闸边坡的不利的工程地质条件，尤其是在东部的斜坡，开挖与不可接受的变形和破坏有可能造成边坡不稳定，从而危及安全。在另一方面，保守的设计是不鼓

励的，因为那样会花费更多的钱。从一家顾问公司及相关工程监理员得到的报告中，边

坡稳定性在这个项目中也被视为关键问题之一（王，1994年）。

图2 0+360m地质剖面和仪器分布及地面标志。（1）-（7）看图1 ，（8）泥岩;（9）断层;（10）间接滑动断层;（11）破碎带;（12）岩性接触;（13）完全风化基地;（14）高风化基地;（15）轻微风化基地;（16）地下水位;（17）多点引伸器;（18）垂直倾斜仪;（19）表面标志;（20）开挖序号复杂地质条件下的船闸边坡是被认为是一个开放和复杂的大系统（杨， 1993年）。以岩土工程监测和控制设计（MCGE）提出的建议来处理。同时，相应的措施和技术，如监测点的安装和各种监测数据的分析方法也有发展。

在开挖施工船闸边坡中，这些方法和技术发挥了重要的作用。这个只设计东

斜坡的文件被作为用来解释与MCGE有关的原理和方法的一个例子。

2工程地质情况

图1和图2分别显示了平面布置图及断面船闸边坡及工程地质条件（杨等人，1995年）。

2.1 岩性和风化

除了第四纪沉积，在船闸边坡的岩石主要是由板岩（Pt1）和灰绿色的砂岩（Pt2），

它们都属于上本溪组的前震旦纪五强溪组。Pt1形成物可分为5个小组的地层，总厚度146.75米。Pt2形成物可分为两个小组的地层，总厚度81.49米。

该背斜轴部横断斜坡的较低部分。轴向平面向山边倾斜，使在其南翼的Pt1地层大多倾向于同一方向（图2）。

构造过程产生了沿接触区的硬土层和软土层的位移。由此产生的断裂带表现为地下水和风化影响下的弱夹层。弱夹层中出现的控股粘土大小占17 -2 2％的粘土矩阵材料表面看起来有条纹或结核。粘土矿物主要是水云母或高岭石，并有少量的蒙脱石。在弱夹层样本内部的摩擦角（φ）是10-15°30’，在原位剪切试验获得了凝聚力的范围是0.002-0.007MPa，（五强溪水电工程的建筑公司，湖南，1994年）。从Pt13地层顶部到Pt22地层顶部总厚度为126米，有39个厚度为2-6米的弱夹层。

风化是剧烈的。勘探表明，在西坡风化深度向东增大。高度风化的岩石地层深度高达13-40米;新鲜岩石地区的深度在28-54米之间。在东部的斜坡，这种高度风化的岩石和新鲜岩石的深度分别高达50-80米和50-85米（图2）。

2.2 结构

斜坡的断层较密集。他们的断裂总方向是NEE向，和船闸斜坡相交的角度小，不利于边坡稳定性。

背斜轴部以65-70°的方向横断船闸边坡。在溪谷5的附近，轴离左河岸脚150 - 200米远，而溪谷7的附近它到达了河床。该背斜轴向平面倾向西北，倾角5-15°，其与F87 - F112的交叉角度是5 – 8°。在两个背斜翼部沿软弱夹层的滑动是显而易见的。翻转过来看，本地南翼可以看出。在船闸边坡大部分断层沿NEE-EW向延伸。其主要性能列于表1 。