大橋水庫主要工程地質(zhì)問題分析評價

1、大橋水庫主要工程地質(zhì)問題分析評價辜 明 清四川省水利水電勘測設(shè)計研究院勘察分院四川郫縣 611731摘要：大橋水庫工程地質(zhì)條件復(fù)雜。本文根據(jù)勘察、施工及運行資料，對大橋水庫主要工程地質(zhì)問題分析評價（區(qū)域穩(wěn)定評價，水庫誘發(fā)地震，副壩昔格達巖組建壩條件，“三洞”進口邊坡穩(wěn)定分析評價和引水隧洞圍巖分類及穩(wěn)定評價）為在高烈度地震區(qū)和復(fù)雜地質(zhì)條件環(huán)境修建水利水電工程提供借鑒和有益的啟迪無疑具有現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：區(qū)域穩(wěn)定、水庫誘發(fā)地震、昔格達巖組、邊坡穩(wěn)定、圍巖分類1、工程概況大橋水庫工程位于四川省涼山州冕寧縣境內(nèi)，是安寧河流域水資源總體規(guī)劃確定的第一期開發(fā)的骨干工程和龍頭水庫。主要水工建筑物有：主壩、副

2、壩、溢洪道、導(dǎo)流、放空隧洞、發(fā)電引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和發(fā)電廠房。水庫正常蓄水位2020m，總庫容6.58108m3，主壩最大壩高93m，副壩最大壩高29.4m，電站裝機42.25MW。大橋水庫于1993年11月15日開工興建，1999年6月19日水庫下閘蓄水，2000年6月28日通水發(fā)電。2、工程區(qū)地質(zhì)概況工程區(qū)內(nèi)出露的巖石以印支期中酸性混染巖為主，少量華力西期輝長巖和下更新統(tǒng)昔格達組（Q1x）的半膠結(jié)的砂巖、泥巖。工程區(qū)處于川滇經(jīng)向構(gòu)造帶之安寧河斷裂帶北段，主、副壩、發(fā)電引水隧洞及廠房均位于安寧河斷裂帶之東、西支兩條斷裂之間。兩條斷裂相距8-10km，主壩距東、西兩條斷裂垂直最近距離分

3、別為1.6km和0.5km。西支斷裂被水庫庫水淹浸長度為5.0km，東支斷裂在苗沖河支庫尾段淹浸長度約2.2km（見圖1）。地震地質(zhì)研究表明：第四紀(jì)以來，東、西兩條斷裂活動強度表現(xiàn)出明顯的差異，西支斷裂活動微弱，很少有地震活動；東支斷裂在活動時空，強度上具有明顯的分段性。西昌冕寧段為活動強烈地段；冕寧紫馬垮段（工程區(qū)所處地段）為中、強活動段；紫馬垮田灣 段全新世以來活動強度較南段弱。本工程地震基本烈度經(jīng)四川省地震局復(fù)核，國家地震局審定為8度，工程設(shè)防烈度經(jīng)水規(guī)總院審查批準(zhǔn)為8.5度。3、主要工程地質(zhì)問題分析評價3.1 區(qū)域穩(wěn)定評價 斷裂構(gòu)造格架及安寧河斷裂帶的活動特征 斷裂構(gòu)造格架特征本區(qū)處于

4、川滇經(jīng)向構(gòu)造帶之安寧河斷裂帶的北段，西部以錦屏山斷裂為界，與金河弧形構(gòu)造帶相鄰，東部與涼山坳褶斷帶相接。自前震旦紀(jì)晉寧運動以來，本區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運動，成生和發(fā)展了以南北向構(gòu)造為主體，并兼有北西向，北東向構(gòu)造。它們互相穿插交切，共同組成了以斷裂構(gòu)造及其所分割的斷塊構(gòu)造為基本牲的構(gòu)造格架（見圖2）。 安寧河斷裂帶的活動特征安寧河斷裂帶主要由東、西支兩條斷裂組成。第四紀(jì)以來，東西兩支斷裂活動強度表現(xiàn)出明顯的差異，西支斷裂活動微弱，很少有地震活動。東支斷裂活動具明顯的分段性。西昌冕寧段為活動強烈地段。該段南起西昌西寧，北至冕寧馬尿河附近，全長65Km。段內(nèi)斷錯地貌及晚更新世晚期以來的沉積物中斷層發(fā)育

5、。歷史地震記載，1536年段內(nèi)新華曾發(fā)生一次7.5級地震，之后450余年間先后發(fā)生過6次4.7級以上地震，其中最大的一次是1952年石龍6.7級地震，說明強震活動與斷裂在全新世以來的強烈活動是一致的。19671984年6期地形變形觀測資料表明，年平均上升速率約為2mm，其中禮州松林間為最大上升區(qū)，年平均速率為+2（0.39）mm，而冕寧瀘沽一帶為1.64（0.48）mm，西昌會理一段無明顯變化。冕寧紫馬垮段。該段南起冕寧，北至紫馬垮以北，全長40Km。根據(jù)斷層的幾何形態(tài)、組合形式及活動性差異將本段分成小鹽井、野雞洞、紫馬垮三個活動亞段。段與段之間地面活動斷層有明顯的間距，紫馬垮與野雞洞段相隔1

6、0Km，野雞洞與小鹽井段相隔5Km。各段內(nèi)斷層崖都呈規(guī)律性的組合排列，紫馬垮和小鹽井呈右階羽列，野雞洞呈左階羽列。這種組合型式的差異和空間的不連續(xù)性表明它們是不同的時期，不同破壞機制和不同運動方式下形成的。垂直位移由南向北逐漸變大，由小鹽井的10.02m至野雞洞為17m，紫馬垮達20m，水平位錯則相反，由北而南有不斷增大的趨勢，小鹽井達30m，野雞洞為10m，紫馬垮無明顯水平位移。古地震強度野雞洞最大為7級，其余兩段為66.5級。根據(jù)各段內(nèi)最新斷裂破碎帶物質(zhì)的年齡測定資料，紫馬震，小鹽井兩段的新斷裂是最晚更新世早期的產(chǎn)物，而野雞洞則是全新世中后期形成的。紫馬垮田灣段，該段北起田灣，南至麂子坪，

7、全長45Km。該斷層在晚更新世中期曾有過明顯的活動，并以蠕滑為主。沿斷裂帶內(nèi)中小地震頻率高，較大的是1951年新民5.1級和1989年石灰窯5.3級地震，表明段內(nèi)斷裂在全新世以來活動強度較其南段弱。 外圍歷史地震對工程區(qū)的影響據(jù)四川地震資料，在距工程區(qū)50Km范圍內(nèi)共發(fā)生中、強地震（M4.7級）3次，在距工程區(qū)100Km范圍內(nèi)共發(fā)生中、強地震14次，對工程區(qū)影響烈度達度以上者共7次，其特征見表1。表1 工程區(qū)內(nèi)外圍中、強地震一覽表序號發(fā)震時間震中位置震級震中烈度震中距(km)影響烈度11489.1.6西昌附近6.78021536.3.19西昌北7.56031786.6.1瀘定磨西北7.7110

8、41850.9.12西昌、普格間7.511551913.6冕寧小鹽井6261923.8冕寧小鹽井5.5271952.9.30冕寧石龍6.7303.1.3 地震危險區(qū)的劃分四川省地震局根據(jù)地震危險區(qū)劃分原則和方法，結(jié)合未來百年內(nèi)區(qū)內(nèi)地震危險性統(tǒng)計和預(yù)測結(jié)果，對工程區(qū)外圍沿主要活動斷裂圈定了四個地震危險區(qū)（見表2）。表2 地震危險區(qū)一覽表序號地震危險區(qū)名 稱震級震中烈度距工程區(qū)距離(Km)對工程區(qū)最大影響烈度1楊福山區(qū)7.541692小鹽井區(qū)66.51.45.253野雞洞區(qū)6.579244紫馬垮區(qū)66.53042備注表內(nèi)距離系指距工程區(qū)最近和最遠(yuǎn)點的距離 地震危險性分析及區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性評價工程區(qū)位

9、于上述四個地震危險區(qū)的長軸方向上，按西南地區(qū)地震衰減規(guī)律，未來100年內(nèi)對工程區(qū)最大影響烈度為度，經(jīng)國家地震局審定震發(fā)防（1990）548號文大橋水庫工程區(qū)地震基本烈度為度。四川省地震局按已劃出的潛在震源區(qū)及其震級上限，經(jīng)計算給出了50年超越概率63%、10%、3%三種概率水平下的地震烈度和基巖水平峰值加速度（見表3）表3 壩址給定超越概率的地震烈度和基巖水平峰值加速度表50年超越概率地震動63%10%3%烈 度6.98.38.6基巖水平峰值加速度（g）0.150.330.43根據(jù)區(qū)域深部構(gòu)造背景，全新世以來斷層活動程度及地震危險性分析成果，工程區(qū)處于石棉一冕寧次穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。壩址區(qū)內(nèi)巖性單一，主

10、要為印支期中酸性混染巖，發(fā)育不同方向的斷層規(guī)模小，最長不超過2.8km，且斷層活動主要是中更新世到晚更新世中。早期，晚更新世以來已停止活動，故工程區(qū)內(nèi)斷裂不具備發(fā)生中、強地震的條件，在該區(qū)內(nèi)修建100m左右抗震性能高 的當(dāng)?shù)夭牧蠅问强尚械摹?3.2 水庫誘發(fā)地震評價3.2.1 大橋水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)條件水庫區(qū)處于大橋斷陷盆地中，庫水逕流來源于安寧河上游支流北徑河和主流苗沖河，壩址以上控制流域面積796Km2。根據(jù)庫容和回水長度的不同，特將北徑河庫段劃為主庫段，把苗沖河庫段劃為支庫段。當(dāng)正常蓄水位為2020m高程時，水庫回水面積23.50km2，回水長度北徑河主庫10.5km，苗沖河支庫6.05

11、km，總庫容6.58108m3，死庫容0.59108m3。大橋橋頭至兩河匯口約540m的北徑河段為主庫的庫首段，兩岸谷坡陡峻，基巖大部裸露，由輝長巖和中酸性混染巖組成，河谷呈“V”型，為峽谷地貌景觀。水庫區(qū)內(nèi)安寧河西支斷裂（F3）呈南北向縱貫主庫區(qū)，淹沒長度5.0km，東支斷裂（F6）在苗沖河支庫尾段通過，淹沒長度約2.2km。北徑河主庫地形上為山間盆地，河谷開闊，最寬達3km。庫盆基巖主要為燕山期鉀長花崗巖，北山關(guān)一帶水庫周邊及庫底為厚25150m的冰水、冰三層覆蓋，大橋橋頭至黃坡山一帶庫岸為昔格達組地層。苗沖河支庫呈北東向展布，呈條帶狀，正常蓄水位處水面寬度，索橋至腳底段為1.01.3km

12、，腳底以上至庫尾段為100300m。右岸主要由澄江期花崗巖組成，左岸由白果灣群地層組成，索橋至馬爾堡子段兩岸庫岸均由昔格達組地層組成。東支斷裂（F6）由野海子經(jīng)苗沖河左岸向南延伸，其西側(cè)的F8斷層以北2030東方向的馬爾堡子和小鹽井間與F6斜接。上述條件表明：組成庫盆、庫底巖石為堅硬的花崗巖類，東支斷裂在庫區(qū)段第四系以來活動性較強，因此，從巖性條件和地震活動性均有利于水庫誘發(fā)地震大橋水庫庫區(qū)內(nèi)，庫水覆蓋的巖性以帶節(jié)理裂隙發(fā)育的巖漿巖為主，同時在蓄水以后也淹沒了安寧河?xùn)|，西支斷裂帶的一部分。因此，可以認(rèn)為在水庫蓄水后，庫水的滲透情況較好，在被淹沒的安寧河?xùn)|，西支斷裂部位，水的滲透情況會更好。為將

13、來水庫蓄水后誘發(fā)水庫地震提供良好的先決條件。因此，從水庫規(guī)模、庫區(qū)構(gòu)造，巖性及水文地質(zhì)條件地震活動性分析認(rèn)為大橋水庫具備發(fā)生水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)背景。3.2.2 水庫誘發(fā)地震預(yù)測分析評價 根據(jù)庫區(qū)構(gòu)造，巖性、水文地質(zhì)條件水庫地震誘發(fā)因素的分析，水庫蓄水后在壩址大橋甘家墳山段和苗沖河馬爾堡子段有產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能（見圖3）。3 水庫誘發(fā)地震危險性的定量評價 用水庫要素綜合參數(shù)估算水庫地震震級水庫地震震級M與水庫綜合參數(shù)E的統(tǒng)計關(guān)系式：M=18.419-14.891E+4.697E2-0.445E30.946式中E=大橋水庫面積W=21166m2 庫水深Hmax=80m 庫容V=6.58108m3計

14、算得E=3.023 Ms=5.0根據(jù)我國淺源地震震中烈度0與震級M的關(guān)系0=因此，大橋水庫誘發(fā)地震震級為5級，震中烈度為6度。3 模式識別方法用享明方法分析該水庫蓄水后誘發(fā)震級Ms5.0；用k-近鄰法對大橋水庫的識別結(jié)果，為可能誘發(fā)3.0Ms5.0級的水庫地震，用費歇線性分類器識別結(jié)果為大橋水庫蓄水后誘發(fā)地震最大震級Ms5.0級。3.2. 灰色局勢決策法對大橋水庫進行決策評價表明：水庫蓄水后可能誘發(fā)OMs5.0級的水庫地震。綜上所述：庫壩區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場的光彈模擬試驗及有限元計算得出，在北西西向構(gòu)造應(yīng)力作用下，安寧河斷裂呈出現(xiàn)與該斷裂現(xiàn)今構(gòu)造運動一致的特征，即以左旋走滑為主兼具傾滑的錯動特征，給出

15、了在該應(yīng)力場作用下最大剪應(yīng)力分布。有限元計算還給出了考慮水的軟化作用（巖石彈性模量降低20%）情況下，庫區(qū)及鄰區(qū)的應(yīng)力場分布，由此推斷，從大橋到安寧河西支斷裂與野雞洞斷裂交匯處，是可能發(fā)生水庫地震的地段。從地質(zhì)類比出發(fā)，討論了大橋水庫地震的可能性，劃出了三個可能發(fā)生水庫地震的地段，即安寧河?xùn)|、西支斷裂與庫水直接接觸段及其鄰區(qū)和擬建壩址至大橋段。采用模式模式識別法，灰色局勢決策法和用水庫要素綜合參數(shù)估計了大橋水庫水庫誘發(fā)地震的震級，并根據(jù)我國淺源地震震級和震中烈度的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到相應(yīng)的震中烈度，結(jié)果是震級M5，震中烈度和對壩址影響的烈度均為度，低于壩區(qū)的地震基本烈度。 水庫誘發(fā)地震的地震監(jiān)測資料分

16、析評價根據(jù)四川省地震局水庫地震研究所1999年4月20日提交的大橋水利水電樞紐水庫誘發(fā)地震監(jiān)測研究報告大橋水庫遙測地震監(jiān)測預(yù)測臺網(wǎng)于1993年4月6月開展勘選測試，7月提交了六個子臺和三個中斷站的定址報告，1996年4月1日正式投入測試。大橋地震監(jiān)測臺網(wǎng)四年的本底地震觀測資料分析研究認(rèn)為：安寧河?xùn)|支段裂的淹沒段（馬爾堡子大干河地段）為可能誘發(fā)上限震級為5.5級誘震區(qū)，安寧河西支斷裂的淹沒段（甘家墳山大橋地段）為可能誘發(fā)地震上限震級為4.5級的誘震區(qū)。按震級（M）與震中烈度（0度）關(guān)系式M=0.660+0.98計算；4級地震的震中烈度可達4.6度，4.7級地震的震中烈度可達5.6度，5級地震的震

17、中烈度可達6度，5.5級地震的震中烈度可達7度，6級地震的震中烈度可達7.6度。因此，大橋水庫地區(qū)未來發(fā)生的水庫誘發(fā)地震最高烈度為度。綜上所述，大橋水庫誘發(fā)地震從地質(zhì)類比預(yù)測分析結(jié)果與地震監(jiān)測資料綜合分析評價認(rèn)為：水庫區(qū)區(qū)域斷裂發(fā)育，具有產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)背景，根據(jù)水庫要求及計算表明，壩址大橋甘家墳山段和苗沖河馬爾堡子段有產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的可能，誘發(fā)地震震級小于4.55.5級，震中烈度最高為7度，小于壩區(qū)地震基本烈度（度）。3.3 副壩昔格達巖組建壩條件 冕寧大橋水庫可行性研究階段推薦壩址方案相應(yīng)在副壩溝修筑一副壩擋水，并擬定上、下兩個壩址進行比較。通過初步設(shè)計階段地勘工作選定上副壩方案，

18、擬建碎石土心墻壩，最大壩高29.4m。上副壩地基巖石為第四系下更新統(tǒng)昔格達組（Q1x）的砂、泥巖、巖性軟弱。因此，在昔格達組砂、泥巖上能否筑壩，必須全面認(rèn)識其工程物理力學(xué)特征，并論證在昔格達巖組上建壩條件。 昔格達組巖石工程物理力學(xué)特征研究 研究方法鉆孔取樣，為了保持天然含水量和巖樣原有結(jié)構(gòu)，巖心采取后立即用高分子樹脂膠液涂刷兩遍，再加塑料薄膜包裝封，然后裝箱，專車運送。對試樣分別以土工，巖石兩種方法對砂、泥巖進行試驗對比。在號滑坡的豎井中，取滑帶土進行試驗對比。用室內(nèi)化學(xué)分析試驗與用掃描電鏡分析、紅外分析、X射線分析及TG-DTA分析進行檢測確定昔格達組巖石的粘土礦物成份。通過膨脹、收縮、崩

19、解等試驗，根據(jù)干燥飽和吸水率、膠結(jié)系數(shù)、膠結(jié)程度等論證巖石的脹縮性和軟弱特征。通過直剪試驗（飽和快剪、飽和固塊、飽和固結(jié)慢剪）和三軸試驗，用峰值強度、穩(wěn)定值強度、殘余強度等綜合論證巖石的剪切強度特征。用室內(nèi)滲透變形試驗與野外試坑注水試驗對比，確定巖石的透水性特征。對褐黃色、灰黑色兩種巖體進行原位載荷試驗。為達到上述目的，進行了大量的勘探試驗工作，其主要工作量有：機動巖心鉆探1088.6m/26孔，巖石室內(nèi)試驗62組（其中巖石試驗41組，土工方法試驗21組），巖石滲透試驗室內(nèi)4組，現(xiàn)場3組，滑動帶土抗剪試驗2組，泥巖粘土礦物分析3組，巖石化學(xué)分析7組，脹縮特性、膠結(jié)程度試驗15組，原位載荷試驗4

20、組。 昔格達組巖石的工程地質(zhì)特性評價 巖石物理力學(xué)特性指標(biāo)見表4、表5、表6、表7、表8、表9、表10表4 昔格達組泥巖粘土礦物分析成果表試樣編號電鏡掃描分析紅外分析X射線粉晶衍射TG-DTA分析大ZK16ZH水云母、少量高嶺石，蒙脫石不明顯水云母，綠泥石，蒙脫石，碳酸鹽，石英水云母47%，綠泥石15%，蒙脫石2%，石英15%，長石6%，方解石5%碳酸鹽(774.9吸熱為分解反應(yīng)同時失重)，石英(573吸熱相變)，有機碳(200500緩慢放熱)，粘土(可能是蒙脫石)100以下脫出附水，64脫羥基水的吸熱反應(yīng)，并有失重。大ZK16ZH同上同上同上大ZK16ZH水水云母、少量高嶺石，含石英、碳酸鹽

21、顆粒水云母為主，含蒙脫石，綠泥石，碳酸鹽占10%，石英5%同上表5 昔格達組巖石化學(xué)分析成果表項目2粒粗化學(xué)成分%有機質(zhì)(%)可溶鹽(%)PH值Sio2Fe2O3Al2O3CaOMgO灼減SiO2/Al2O3試驗組數(shù)6666666777最 大 值56.247.7125.400.963.547.244.331.070.117.3最 小 值52.507.1722.060.772.816.143.620.740.077.3平 均 值54.477.3823.490.863.216.803.950.950.087.3表6 昔格達巖組脹縮特性膠結(jié)程度評價表 項目類型膨脹收縮崩角評價自由膨脹率膨脹率膨脹力體

22、縮率崩解類型干燥-飽和吸水率膨脹勢膠結(jié)系數(shù)膠結(jié)程度%Pa%砂巖4.00.522.40.6537.5弱0.68弱弱膠結(jié)弱膨脹粉砂質(zhì)泥巖00.242.31.53-42.6弱0.88弱弱膠結(jié)弱膨脹泥巖6.80.834.31.37-33.3弱1.27中等中等膠結(jié)弱膨脹表7 昔格達組巖石抗壓強度和變形成果表項目巖性抗壓強度變形試驗原狀樣飽和烘干破壞強度B50MPaMPa102MPa砂 巖1.070.783.830.44粉砂質(zhì)泥巖1.070.8913.20.874.690.31泥巖1.730.7913.41.605.420.30表8 昔格達組巖石滲透試驗成果表項目巖性室內(nèi)試驗現(xiàn)場試坑注水初裂坡降破壞坡降滲

23、透系數(shù)滲透系數(shù)KKB %10-4cm/s10-4cm/s砂 巖22.553.11.045.01泥 巖25.350.10.5290.17表9 昔格達組巖石抗剪強度成果匯總表 參數(shù)巖性飽和快剪飽固快飽固慢含義五次反復(fù)剪殘強三軸試驗CCCCCKpa度Kpa度Kpa度Kpa度Kpa度砂巖27342331*373峰值73212穩(wěn)定值粉砂質(zhì)泥巖373058433117383117峰值2426364418473740*2155402510穩(wěn)定值10316536483515泥巖150*385277395662*39542峰值1223220255020314穩(wěn)定值82331注：*為一組成果，*為平均值；泥巖的摩

24、擦系數(shù)為0.630.81.表9（續(xù)） 滑坡滑帶土的抗剪強度飽和快剪C（Kpa）18.4（度）2636固結(jié)快剪C（Kpa）14.1（度）2805表10 昔格達組巖體載荷試驗成果表試驗編號副SK1-1副SK1-2副SK1-3副SK1-4巖石名稱褐黃色泥質(zhì)粉砂巖類灰色泥質(zhì)粉砂巖褐黃色泥質(zhì)粉砂巖及部分褐黃色泥巖弱膠結(jié)灰色泥質(zhì)粉砂巖弱膠結(jié)灰色粉砂質(zhì)泥巖試驗最大應(yīng)力(Mpa)1.0141.1831.1831.352比例極限(Mpa)0.500.500.850.70出現(xiàn)首條徑向裂隙應(yīng)力(Mpa)0.670.6761.1831.014破壞極限(Mpa)1.1831.1.831.352昔格達組巖石的工程地質(zhì)特征

25、及評價根據(jù)上述試驗成果，從物理力學(xué)指標(biāo)較全面反映了副壩區(qū)昔格達組巖石的工程地質(zhì)特征。（1）組成巖石的礦物成分和化學(xué)成分昔格達組巖石以水云母為主，礦物中的Si常被FeAl置換，剩余電荷較多，而吸引較多的正電荷（主要是K+）加強晶胞間聯(lián)結(jié)作用。因此，它們的晶格活動性較弱。這一特征決定巖石的脹、縮性較弱。昔格達組巖石不屬膨脹巖類，與試驗成果相符；其巖石中裂隙不發(fā)育（除兩組構(gòu)造裂隙）與地質(zhì)測繪資料相同?；瘜W(xué)分析成果表明：SiO2含量達52.5%56.24 %.PH值為7.3 ，表明巖石沉積在弱堿生的環(huán)境中成巖。（2）巖石的抗壓強度特征試驗成果表明，巖石天然狀態(tài)下含水量為1724.6%，飽和度為85%1

26、00%，其抗壓強度為1.071.73MPa，烘干狀態(tài)下抗壓強度13.213.4MPa，飽和狀態(tài)下的抗壓強度為0.790.89MPa，反映了不同含水量狀態(tài)下巖石的抗壓強度差值較大。在飽和狀態(tài)下強度低。這和巖石的膠結(jié)程度為弱中等膠結(jié)和遇水崩解快的特征相吻合。從室內(nèi)試驗試件加工均由車床中工而言，昔格達組巖石具有一定的強度。巖石試件尺寸為55cm，對于這種膠結(jié)弱的軟弱巖石，這種試件與天然巖體有較大的區(qū)別。對天然巖體來講，尺寸和圍壓與其力學(xué)指標(biāo)影響很大。三軸抗剪試驗指標(biāo)高于其它方法試驗指標(biāo)就是證明。因此，天然昔格達組巖體是具有一定的強度和承載力的。（3）巖石的抗剪強度土工試驗成果表明：同類巖石不同剪切方

27、法對抗剪強度影響不明顯，這與土的抗剪強度曲線有明顯的區(qū)別。因此，昔格達組巖石具有一定的成巖條件，為半成巖的巖石，有一定的抗剪強度。表6中的成果表明：除三軸試驗的峰值強度較高外，其它方法測定的抗剪強度無明顯差異，其tg=0.600.80，殘余抗剪強度與滑帶土的抗剪強度接近，相當(dāng)于峰值強度的0.60.7倍，表現(xiàn)了抗剪強度相對（相對于軟巖）較高的特點。（4）巖石的透水性室內(nèi)滲透試驗和現(xiàn)場試坑注水試驗成果表明，昔格達組砂巖滲透系數(shù)k=1.045.0110-4 cm/s，泥巖的滲透系數(shù)為k=1.75.2910-5 cm/s。昔格達組砂、泥巖均屬極微透水巖石。巖 石的初裂坡降大于21.1，破壞坡降大于50

28、.3，大大高于一般土的臨界坡降，表現(xiàn)了昔格組砂、泥巖具有較高的抗?jié)B性能。（5）巖體載荷試驗成果表明：褐黃色砂、沉巖比例極限確定的地基承載力為0.5MPa，灰黑色砂、泥巖比例極限確定的地基承載力為 0.70.85MPa.副壩昔格達巖組建壩條件評價副壩區(qū)昔格達組砂、沉巖，其粘土礦物以水方田為主，含少量蒙脫石，高嶺石及多水高嶺石，總量小于5%；巖石具有密度小，弱膨脹，低壓縮，抗?jié)B強度高，有一定的強度和較高的抗剪強度，其地基承載力、變形等均可滿足30m左右高的當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚囊蟆？辜粼囼灧从沉撕贮S色砂、泥巖、抗剪指標(biāo)低于灰黑色砂、泥巖。因此，心墻及心墻齒槽嵌入灰黑色砂、沉巖中一定深度可滿足壩基抗滑穩(wěn)定要

29、求。因此，副壩昔格巖組具備修建30m左右高的當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚慕▔螚l件。3.4“三洞”進口邊坡穩(wěn)定性分析評價3.4.1 評價“三洞”進口邊坡穩(wěn)定的必要性大橋水庫的導(dǎo)流隧洞，放空隧洞，引水發(fā)電隧洞（簡稱“三洞”）進口均布置在壩前200m處的北莖河右岸坡，“三洞”進口在平面上相距10.0m和55m，在垂直方向上、高差分別為3.5m、20.3m和23.8m。進口邊坡坡頂高程2140m，最大坡高180m，高程1966-2020m坡角為600-680 ，2020m以上為480-510。邊坡巖體斷層，裂隙發(fā)育，巖體中分布19條斷層，規(guī)模較在的有f105、f136（斷層破碎厚分別為5.0-8.0m和0.5-0.7

30、m，延伸長度分別為2500m和400-600m）。邊坡巖體風(fēng)化、卸荷作用強烈，強風(fēng)化帶厚21-35m，卸荷帶垂直厚度為17.5-27.45m。邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜，一旦邊坡失穩(wěn)，將直接影響，導(dǎo)流，放空，引水洞運行。因此，研究三洞進口段高陡邊坡在發(fā)生地震為控制工況的穩(wěn)定分析，采用可靠的治理措施，以保證邊坡長期穩(wěn)定和安全運行是十分必要的。3.4.2 “三洞”進口邊坡穩(wěn)定分析評價3 穩(wěn)定分析的邊界條件3邊坡穩(wěn)定分析分區(qū)根據(jù)三洞進口邊坡測繪資料，按地形坡度，巖體風(fēng)化程度，結(jié)構(gòu)面組合情況，從上到下將邊坡巖體分為三個區(qū)：A區(qū)：高程2090m以上，岸坡及坡頂?shù)匦纹骄?，由全、強風(fēng)化巖體組成，呈散體結(jié)構(gòu)，以強風(fēng)化巖

31、體的抗剪強度控制邊坡穩(wěn)定。B區(qū)：高程2020-2090m，卸荷帶底界坡度較陡，下部為f105斷層橫切邊坡，邊坡穩(wěn)定受卸荷帶底界與f105斷層控制；C區(qū)：高程2020m以下，邊坡坡角600-800，卸荷帶在坡腳1966m大部被挖穿，該段卸荷巖體呈倒三角形，卸荷巖體臨空，其邊坡穩(wěn)定受卸荷帶底界面控制。3 潛在危險滑移面分析根據(jù)“三洞”進口邊坡巖體中分布的斷層，裂隙組合赤平投影分析，邊坡巖體中不存在形成控制邊坡整體穩(wěn)定的不利組結(jié)構(gòu)面，其不利組合主要是形成局部的不穩(wěn)定楔形塊體。邊坡巖體卸荷界面帶的變形摸量值根據(jù)85段（每段5m）鉆孔聲波測試成果和多類巖石的變形摸量分析統(tǒng)計建立的回歸方程：Eo=-0.0

32、3132e0.0013VP（Eo變形模量，VP巖石縱波速度m/s，相關(guān)系數(shù)為0.902）計算，其卸荷界面帶變形摸量低值小于200MPa，力學(xué)強度低，而卸荷界面帶以較陡傾角（420-460）傾向坡外，因此，卸荷界面帶是控制邊坡穩(wěn)定的潛在危險滑移面。f=0.58(=300) c=0.10MPa，強風(fēng)化下部巖體，f=0.9(420) c=0.15MPa卸荷帶界面結(jié)構(gòu)面，f=0.6(310) c=0.1MPa卸荷帶界面綜合抗剪強度，按卸荷帶界面貫通率50%加權(quán)平均，即考慮50%強風(fēng)化下部巖體強度，50%為界面結(jié)構(gòu)面指標(biāo)的平均值即：f=, C=，f105斷層破碎帶，=280 C=0.005Mpa 邊坡穩(wěn)

33、定性分析3 邊坡穩(wěn)定分析方法“三洞”進口邊坡穩(wěn)定分析采用剛體極限平衡法，計算公式選用推力系數(shù)傳遞法，計算時采用分段條分法。 分析計算工況分析計算按兩種工況考慮：即8.5度地震作用和庫水驟降。3邊坡穩(wěn)定分析成果見表11表11 邊坡穩(wěn)定分析成果表計算剖面編號8.50地震工況庫水驟降安全系數(shù)K滑動力 T抗滑力 T安全系數(shù)I3488.323496.761.0021.190II2194.042232.741.0181.284III1905.782205.671.1571.161IV2144.461942.820.9661.182V4442.044835.071.0881.268VI1558.991600

34、.601.0271.104VII1491.671552.791.0211.0923.4.4 “三洞”進口邊坡穩(wěn)定性評價 穩(wěn)定計算成果表明，邊坡在水庫庫水驟降時安全系數(shù)除在局部地段為1.0921.104外，其余地段均大于1.15 ,因此，邊坡是穩(wěn)定的。邊坡在8.5度地震作用下大部分地段安全系數(shù)小于1.05；邊坡穩(wěn)定性差。應(yīng)進行工程處理。建議根據(jù)各剖面計算剩余下滑力進行預(yù)應(yīng)力錨索加固處理。3.5 引水隧洞圍巖分類及圍巖穩(wěn)定評價3.5.1 引水隧洞圍巖分類大橋水庫引水隧洞總體上沿四川西南部安寧河?xùn)|、西兩支斷裂帶之間的條形山脊布置，近南北走向。洞身圍巖主要為印支期中酸性混染巖。斜長花崗巖和第四系（Q1

35、X）昔格達組的砂、泥巖。地質(zhì)條件十分復(fù)雜，斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎。引水隧洞設(shè)計洞徑5.0m的園形有壓隧洞，承擔(dān)向水壓力60-90m水頭。隧洞總長6574.34m。根據(jù)施工地質(zhì)開挖揭露的情況：（1）昔格達組地層洞段增長140m；（1）洞室圍巖中有霏細(xì)巖、凝灰?guī)r、熔凝灰?guī)r捕虜體分布；（3）輝綠巖捕虜體洞段增長11.5%.（4）揭露斷層共722條，裂隙統(tǒng)計優(yōu)勢方向主要為近SW、NE、NW和近EW；（5）洞室穿過古風(fēng)化殼（斜長花崗巖與昔格達組地層的接觸帶）。變形監(jiān)測資料：斷層破碎帶及影響帶組成的洞段，在支護系統(tǒng)強度不足，永久結(jié)構(gòu)襯砌又沒有跟上情況下，在開挖20天后出現(xiàn)邊墻大面積變形最大變形達246mm

36、/d；昔格達組圍巖地段，變形速率達24.60199.22mm/d最大變形達555mm , 造成初期支護破壞。將引水隧洞圍巖分為三大類，五個亞類（見表12）表12 引水隧洞圍巖分類及巖體力學(xué)參數(shù)建議值表圍巖類型巖體結(jié)構(gòu)類型圍巖巖體基本特征巖體力學(xué)參數(shù)建議值各類圍巖長度占隧洞總長度的百分?jǐn)?shù)%彈摸E104 MPa變摸Eo104 MPa巖體抗剪斷F1C(Mpa)鑲嵌狀結(jié)構(gòu)為主微風(fēng)化巖體，4組構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖石塊徑0.1-0.3m，RQD值45-70%，地下水一般潮濕滴水。沿斷層有線狀流水，巖體縱波速3000-4000m/s1.51.00.70.51.41.01.00.88.1碎裂狀結(jié)構(gòu)為主強、弱風(fēng)化帶巖體，巖石塊么5-15cm，RQD值25-50%，裂隙有碎屑或粘土充填，地下水量滴水一線流狀，巖體縱波速2000-3000m/s0.60.40.30.11.00.70.80.619.8VV1V11散體結(jié)構(gòu)強風(fēng)化卸荷巖體，一般為斷層破碎帶，裂隙密集帶，RQD25%地下水呈滴水，巖體縱波速2000m/s0.10.050.050.010.50.40.10.361.4V12散體結(jié)構(gòu)較大的斷層破碎帶，地下水豐富0.050.080.050.350.40.10.3V13碎屑狀結(jié)構(gòu)大斷層破碎帶，全風(fēng)化土，主要為碎屑且跑水0.040.050.30.350.01V2V21