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锦屏一级水电工程坝区地形地质环境复杂、河谷高边坡结构复杂、岸坡浅表生改造强烈、并揭露有深部裂缝发育的破裂特征,其岩石高边坡安全稳定问题突出;与枢纽直接有关的重点部位边坡的稳定性问题对工程建设至关重要。以所参加的“锦屏一级工程边坡稳定性及支护对策研究”课题为依托,根据现场地质调查及前期勘探资料,在阐明坝区工程地质环境条件的基础上,研究了左岸Ⅳ~Ⅵ号山梁深部拉裂山体部位高边坡的坡体结构特征;进而分别讨论了坡体大理岩段及砂板岩段所揭露的浅表生时效变形迹象,总结出Ⅳ~Ⅵ号山梁深卸荷体变形结构的组合模式,基于目前所认识的深部裂缝发育的“高应力释放—深卸荷”的成因机制,重点分析了其深部结构变形的力学响应及演化机理,指出该边坡潜在的“蠕滑—剪断”型失稳模式,并结合该变形体切割边界及坡脚剪切段的岩体质量条件,定性地判断了三条勘线部位的稳定性现状。通过对边坡的二维极限平衡分析,重点讨论了泄洪对该雾化区边坡稳定性的影响,从而对自然高边坡的稳定性做出了合理评价,并提出了相应的支护对策建议。具体研究内容及成果如下:
(1)研究了Ⅳ~Ⅵ号山梁基本的工程地质条件,重点分析了实测应力环境特征,推导了空间地应力在二维剖面内应力椭圆的求解方法,以了解Ⅳ线剖面内应力分布特征。
(2)研究了Ⅳ~Ⅵ号山梁的岩体结构特征,主要包括原生结构面,构造结构面,浅表生结构面的主要发育特征,并根据其规模性状所分的类型级别,分别阐述了其对边坡变形破坏的边界控制意义,建立了边坡岩体结构模型。
(3)根据目前揭露的边坡变形破坏迹象,结合该边坡的岩性组合及坡体结构特征,进行了变形破坏的机理和模式分析,提出了边坡潜在失稳的破坏模式,并对边坡稳定性现状作出了“整体稳定,但安全裕度不高”的定性判断。
(4)根据“蠕滑—剪断”型失稳模式,运用极限平衡分析的传递系数法,进行了雾化条件下坡体不同程度充水时的稳定性分析;计算表明:边坡f5外侧局部岩体稳定问题突出,整体稳定性不能满足工程边坡安全稳定的要求。建议对左岸泄洪雾化区Ⅳ~Ⅵ号山梁边坡,应加强坡体的防、排水处理;同时,导流洞出口等施工开挖过程中,做到尽量降低边坡开口,减少对坡脚岩体的扰动和加强支护。