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1、張峰水庫下伯候不穩(wěn)定岸坡穩(wěn)定性分析陳世偉（水利部山西水利水電勘測設(shè)計研究院太原030024）摘要:庫區(qū)周邊不穩(wěn)定岸坡在水庫蓄水運(yùn)行后，當(dāng)遇到特殊外力作用時，經(jīng)常出現(xiàn)大規(guī)?；?，對水庫運(yùn)行甚至大壩安全造成一定影響。文中對張峰水庫庫區(qū)下伯候不穩(wěn)定岸坡沿其軟弱夾層的滑動進(jìn)行了定性分析和定量計算，并提出了相應(yīng)處理建議。關(guān)鍵詞不穩(wěn)定岸坡軟弱夾層赤平投影圖地震安全系數(shù)中圖分類號：TV222文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B1工程概況張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn)張峰村北約2km的沁河干流上。工程包括樞紐工程和輸水工程兩部分，屬大（2）型Ⅱ等工程。樞紐工程主要建筑物等
2、級為2級，包括攔河壩、導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道、供水發(fā)電洞、渠首電站及渠首輸水泵站等。壩頂高程763.8m，最大壩高72.2m，正常蓄水位759.0m，總庫容3.94億m3，壩型為黏土斜心墻堆石壩。輸水工程為Ⅲ等工程，包括總干、一干、大陽聯(lián)接段、二干、三干，由隧洞、渠道、倒虹吸、渡槽、揚(yáng)水站及壓力管道等組成。2不穩(wěn)定岸坡工程地質(zhì)條件該不穩(wěn)定岸坡位于張峰水庫庫區(qū)左岸下伯候村至上伯候村之間，為巖質(zhì)岸坡，河水在此處走向?yàn)镹6°～11°E，距大壩約5.5km。不穩(wěn)定岸坡高程850～890m，河床高程約715m，順河方向長約300m，垂直河流方向?qū)捈s100
3、m，岸坡坡向?yàn)镹W，坡度為20°～50°。不穩(wěn)定岸坡上下游分別發(fā)育一溝，溝寬80～150m，延伸較遠(yuǎn)。出露地層上覆第四系中更新統(tǒng)洪積、坡殘積紫紅色低液限黏土和混合土碎石層，厚10～20m，其中混合土碎石具架空結(jié)構(gòu)；岸坡及沖溝兩側(cè)出露中生界三迭系下統(tǒng)劉家溝組灰紫紅色厚層細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色薄層砂質(zhì)泥巖。該岸坡所處區(qū)地震動峰值加速度值0.10g，地震烈度為7度，地震動反應(yīng)譜0.45s。基巖巖層產(chǎn)狀為N13°～31°E.NW∠6°～12°。據(jù)現(xiàn)場節(jié)理裂隙統(tǒng)計，主要發(fā)育兩組剪性節(jié)理裂隙為：①N20°～30°E.SE∠50°～70°；②N60°～80
4、°E.SE∠60°～80°。節(jié)理面平直光滑，寬0.5～5mm，延伸較長，裂隙間距0.5～2m，屬較發(fā)育，多無充填。地下水類型為碎屑巖類裂隙水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，向右側(cè)河流排泄，水力坡度3o～5°-6-。由于位于砂頁巖區(qū)，砂巖與泥頁巖互層性較發(fā)育，故該岸坡局部存在上層滯水。3不穩(wěn)定岸坡穩(wěn)定性分析和計算3.1不穩(wěn)定岸坡穩(wěn)定性分析3.1.1定性分析不穩(wěn)定岸坡存在的三要素為臨空面、滑面和后緣，而巖質(zhì)岸坡的地形地貌、巖層產(chǎn)狀、巖性、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及外力作用（庫水、地震）又成為上述三要素的子要素。首先，該不穩(wěn)定岸坡上下游發(fā)育兩條近乎垂直河流的沖溝
5、，上游沖溝高程725～830m，溝寬20～50m，延伸長約140m，下游沖溝高程720～820m，溝寬15～30m，延伸長約120m，由以上兩沖溝和河床可構(gòu)成不穩(wěn)定岸坡的側(cè)向切割面和臨空面，使該巖坡具雙溝同源性。其次，該不穩(wěn)定岸坡坡向?yàn)镹W，坡度為25°～50°，巖層傾向也為NW向，與地形坡向一致，而傾角為6°～12°，其傾角小于不穩(wěn)定岸坡坡角。另據(jù)現(xiàn)場勘察資料，岸坡由粉砂巖、礫巖、細(xì)砂巖夾砂質(zhì)泥巖組成，在727.55m高程以上巖層中夾5層厚分別為2.65m、0.99m、0.40m、0.50m、0.35m的紫紅色泥巖，這5層泥巖在河床之上的
6、岸坡也有出露，可視為不穩(wěn)定岸坡的滑面。再次，該岸坡基巖中節(jié)理裂隙較為發(fā)育，其相互切割可構(gòu)成不穩(wěn)定岸坡的側(cè)向切割面和拉裂面（后緣）。據(jù)滑面為單一結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)滑坡經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)滑面傾角大于10°，地面坡度大于25°，且坡向與巖層傾向一致時，不穩(wěn)定岸坡較易產(chǎn)生滑動，該不穩(wěn)定岸坡完全符合上述條件。當(dāng)水庫蓄水后，該不穩(wěn)定岸坡部分將被庫水長期沖刷和淘蝕，不但導(dǎo)致部分巖體物理力學(xué)性質(zhì)降低（如內(nèi)摩擦角、抗剪強(qiáng)度），增加不穩(wěn)定岸坡重度和下滑力，同時也消弱了岸坡巖層的支撐力。在雨季，大量雨水將沿第四系松散的低液限粉黏土和具架空結(jié)構(gòu)的混合土碎石等透水通道滲至基巖面，然
7、后再順基巖中拉裂的結(jié)構(gòu)面滲至高程約730m相對隔水層砂質(zhì)泥巖后停止。從以上分析不難看出，水庫正常蓄水后，該不穩(wěn)定岸坡中砂質(zhì)泥巖夾層將被庫水和雨水長期浸泡軟化形成較為穩(wěn)定的滑面，在特定的外力作用下（如洪水或地震等），該岸坡極易失穩(wěn)產(chǎn)生局部松動、坍滑，甚至整體滑動，對水庫產(chǎn)生不利影響。3.1.2赤平投影圖解法分析據(jù)野外勘察時所收集的原始資料，對該不穩(wěn)定岸坡邊坡、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙繪制赤平投影圖，見圖1。-6-圖1各結(jié)構(gòu)面赤平投影圖由圖、可知，兩組節(jié)理裂隙在赤平投影圖上的投影弧位于巖層產(chǎn)狀及坡面投影弧的另一側(cè)，說明兩組節(jié)理裂隙傾向與巖層產(chǎn)狀及不穩(wěn)
8、定岸坡坡面傾向相反；兩組節(jié)理裂隙投影弧的交點(diǎn)也位于巖層產(chǎn)狀及坡面投影弧的另一側(cè)，說明該兩組節(jié)理裂隙的組合交線傾向也與巖層產(chǎn)狀及不穩(wěn)定岸坡坡面傾向相反。由上分析可知這兩組節(jié)理裂及其
