某水电站导流洞进口边坡的垮塌原因分析.docx

2014年第33卷第4期·DWRHE水利水电工程设计11

某水电站导流洞进口边坡的垮塌原因分析卞全韩永林苗喆

摘要结合某水电站工程导流洞进口边坡垮塌的实际过程，重点分析其垮塌原因。通过现场地质调查，进行工程边坡的块体组合和有限元计算，分析施工过程，初步得出：边坡地质情况复杂，多条断层交汇，岩体完整性差，边坡在重力作用下卸荷蠕变是客观事实；而冬季低温施工，边坡的系统锚固滞后，在此条件下再进行边坡底部的进口段隧洞的开挖，造成了洞脸上部边坡的进一步变形；而持续集中性强降雨沿岩体结构面入渗，极大地降低了岩体结构面的力学强度，引起了尚未有效支撑的进口隧洞段的塌方，并引发了因失去底部支撑的导流洞进口边坡失稳，发生了连续的自下而上的牵引式垮塌。本工程导流洞进口边坡的垮塌，由一些不利的原因诱发，教训是深刻的，值得吸取和反思。

关键词水电站导流洞进口边坡垮塌原因分析

中图分类号TV223.3文献标识码B文章编号1007-6980(2014)04-0011-04

1工程概况

某水电站工程位于新疆维吾尔自治区境内，以发电为主，装机容量180MW。工程枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸导流兼泄洪洞、左岸溢洪洞、左岸引水系统和左岸地面厂房等主要建筑物组成。其中，导流洞与永久泄洪洞完全结合，一次建成，兼顾施工导流与永久泄洪任务。工程于2009年10月开工建设，2013年7月机组全部投产发电。

2地质条件及评价

坝址区为典型的峡谷地形，河谷呈基本对称的V形。两岸均为基岩边坡，山势高陡，自然边坡坡度一般50°~75°,局部近直立。两岸断裂构造较发育，在风化、冻融、卸荷及重力等作用下，在地形较陡和较为突出的部位，边坡浅表层岩体松动破碎、拉裂和倾倒较为普遍，顺坡向卸荷裂隙较发育。

坝址区出露地层为泥盆系中统萨阿尔明组下亚组下段，为火山碎屑岩建造的英安质凝灰岩、凝灰质砾岩、凝灰质粉砂岩及安山质凝灰岩等，厚度大于500m。

导流洞的进口边坡总开挖高度约165m,上部60m的岩体完整性较差，其余边坡岩体的完整性整体较好，仅局部因断层及其影响带原因，岩体破碎。在边坡开挖过程中，未见大的顺坡剪出面，仅见顺坡短小裂隙发育，虽发育密度较大，但均不连续，切割亦较浅，结构面性状较好；边坡内

没有明显的变形破坏迹象，整体处于稳定状态。

3进口边坡设计

根据导流洞进口边坡勘探揭露的主要断层(包含F7、F17和F19)、岩层的产状及开挖边坡的走向、坡度和高度等相关因素，采用赤平投影作图法对结构面与开挖坡面组成的楔形体稳定性进行了分析，并根据计算分析成果提出了边坡的开挖、支护和锚固处理措施。

(1)边坡岩体的地质参数：新鲜—微风化岩体，呈块状—厚层状，完整性系数0.75~0.5,抗剪强度f=1.1~0.95;微风化—弱风化岩体，呈次块状—中厚层状，完整性系数0.50~0.25,抗剪强度f=0.85~0.70;弱风化一强风化岩体，呈碎裂—镶嵌碎裂，完整性系数0.25~0.10,抗剪强度f=0.70~0.60。

(2)边坡的分层开挖高度控制在20m以内，每个开挖层间设2m宽的马道，开挖层间坡度1:0.5,综合坡比1:0.6。

(3)在坝顶高程位置，高边坡设10~15m的宽平台，兼作上坝道路；导流洞的进口开挖边坡高165m,其中坝顶高程以上的边坡高度80m,进水塔基础至坝顶高程之间的边坡高度约85m。

(4)对导流洞的进口开挖边坡进行如下支护处理：①对坡顶的危岩和孤石进行人工清撬处理、对坡顶的松动岩体进行主动网防护处理。②边坡全部采用喷混凝土支护，厚度10cm。对于岩体完整性较好的坡面，喷C20素混凝土；对于岩体完

·12·水利水电工程设计DWRHE·2014年第33卷第4期

整性较差的坡面，采用挂网喷C20混凝土。③在每个开挖边坡的马道以下设置2排9m长的Φ28mm锁口长锚杆，间排距2.0m;其余系统锚杆采用4.5m长的Φ25mm锚杆，间排距2.0m。在隧洞进口洞脸坡面上，布置了锁口长锚杆及锚筋桩：Φ28

mm长锚杆长度为9m、间排距2.5m;3Φ32mm锚筋桩长度为15m、间排距3.0m。④在进口交通桥的桥台、桥墩基础及两侧范围布置了25根1000kN级预应力锚索(长度30~45m)和3φ32mm锚