3.7　枢纽区边坡研究

3.7.1　研究意义

工程区位于冈底斯-念青唐古拉板块南部，紧邻雅江缝合带，区域构造背景复杂，海拔3200.00m以上，昼夜温差大，降雨量集中，植被较为发育，冰劈、根劈等物理风化作用强烈。

枢纽区岸坡陡峻，呈较对称的V形深切河谷，临江坡高大于1000m，天然坡度45°～65°，属典型高山峡谷地貌，大多基岩裸露，覆盖层零星分布于高高程局部缓坡地段及岸边沟口，自然边坡经历漫长的地质营力考验，大多整体稳定；但小断层较为发育，裂隙延伸长大，且存在中缓倾坡外裂隙发育，受构造及风化、卸荷影响，浅表岩体完整性较差，自然边坡崩塌现象较为普遍，危岩体发育；坝、厂、明渠、缆机平台等主要枢纽均为地面布置，边坡开挖影响范围较大，最大开挖高度近200m，开挖坡比较陡，以1∶0.3为主，部分1∶0.2，受开挖卸荷、中缓倾坡外裂隙影响，开挖边坡局部滑塌问题较为突出；边坡问题是制约本工程建设进程和成败的主要因素。

藏木水电站作为雅江干流第一个在建的大型水电站，其区域构造背景复杂、气候环境特殊，交通条件落后，本地区高边坡治理经验缺乏，对本工程边坡的分析、处理过程进行总结，是有必要的，其成功经验可供后续梯级边坡治理提供参考。

3.7.2　边坡研究技术手段

藏木水电站工程边坡的研究手段主要有边坡工程地质调查与测绘、边坡地质勘探及试验、边坡稳定性分析。

1.地表调查、测绘

充分收集所调查区域的地形地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、水文地质以及工程环境因素等；了解调查区所影响的建构筑物的特征，分清建构筑物各部分的性质，重要性，对建构筑物进行分类，为危岩体的合理防治提供依据；查明单个危岩体的边界条件、几何形态、控制性结构面的特征，确定单个危岩体的地质稳定状态等级以及可能的失稳方式、运动轨迹、对建构筑物的影响等；对初步调查结果进行室内分析，初步编制危岩体特征、稳定性分析表，然后对重点的和某些方面存在不确定性的危岩体进行补充调查和现场复核，从而完善现场调查。

2.地质勘探及试验

主要采用钻孔、平洞、物探手段，以获取边坡岩体风化、卸荷深度、地下水埋深、岩体质量分级并进行岩体、结构面等现场物理力学试验。

钻孔取芯是最传统的地勘手段，可直观获取边坡岩体垂直向风化、卸荷深度、地下水埋深，可统计出岩芯RQD值；平洞可获取边坡岩体水平向风化、卸荷深度及地下水出露情况，为现场大剪提供作业面，可直观获取岩体结构面三维展布，并对倾坡外中缓倾角裂隙连通率进行统计；物探声波主要获取岩体声波值，结合室内岩块声波，可计算岩体风化系数及完整性系数Kv，辅助钻孔、平洞划分岩体风化、卸荷线，钻孔电视可直观判断岩体风化程度、结构面类型，可对断层、裂隙产状进行计算，并量取裂隙张开度，建立岩体三维空间结构面模型。

3.边坡稳定性分析

利用节理玫瑰花图、裂隙极点图整理主要优势结构面及方向，明确控制边坡稳定的滑移边界条件，采用赤平投影分析方法，将结构面空间组合关系在二维平面上展示，通过边坡裂隙组合关系，结合岩体结构面参数，对块体稳定性进行初步判定；对试验异常参数进行分析、取舍，利用优定斜率法或最小二乘法进行统计，合理确定岩体力学参数建议值，采用刚体极限平衡等方法对边坡稳定系数进行计算。

3.7.3　边坡分区

3.7.3.1　左岸边坡

枢纽区左岸为一微凸右岸基岩坡，覆盖层零星发育，除下游发育白助沟外，无较大沟谷发育，地形较为完整。未见控制边坡整体稳定的较大不利结构面发育，边坡稳定问题主要表现为节理裂隙不利组合将岩体切割成“楔形体”，局部形成几至十几立方米的拉裂体或危岩体，出现小规模崩塌掉块的可能性较大。

左岸受河流快速下切及地表风化、卸荷影响，地形坡度变化较大，边坡危岩体分布与地形坡度相关性较好，按高程可分为三个区：高程3600.00m以上为Ⅰ区、高程3400.00～3600.00m段为Ⅱ区、高程3400.00m以下为Ⅲ区（图3.7-1）。

1.Ⅰ区

Ⅰ区大多基岩裸露，地形较为完整。高程3600.00～3800.00m段，植被较为发育，以低矮灌木为主，坡度约为35°～45°，坡表为崩坡积孤块碎石土，厚度小于5m，孤块石基本形成骨架，边坡整体稳定性较好，覆盖层表面大孤石零星分布，受地震、爆破及降雨等不利工况的影响，可能滚入基坑，因其体积较大，分布高程高，致灾能力较强；3800.00m以上地形完整，基岩裸露，植被较为发育，以高大乔木为主，坡度约45°～55°，边坡岩体为弱风化强卸荷二长花岗岩，岩石致密坚硬，裂隙较为发育，岩体结构以次块状—镶嵌状为主，主要优势裂隙：①N60°～65°E/NW∠65°～70°；②N55°～65°W/SW∠75°～85°；③SN/W∠10°～15°，无危岩体集中分布。

该区边坡整体地形坡度相对较缓，无大断层及大范围强风化岩体发育，且距开挖面较远，受开挖卸荷及爆破影响较小，边坡整体稳定性较好；高程3600.00～3800.00m段覆盖层表面大孤石，受地震、爆破及降雨等不利工况的影响，可能滚入基坑，因其体积较大，分布高程高，致灾能力较强，建议进行处理。

2.Ⅱ区

Ⅱ区呈基岩陡坡地貌，岩石裸露，地形整体坡度60°～70°。植被零星发育，以低矮灌木为主，边坡岩体为弱风化强卸荷，裂隙较为发育，岩体结构以次块状—镶嵌状为主，发育f15、f16、f17三条小断层，断层规模不大，均属Ⅲ级结构面，断层走向与边坡大角度相交，主要优势裂隙有三组（表3.7-1）：

（1）N60°～65°E/NW∠65°～70°（该裂隙与雅江走向大角度相交），延伸大于20m，平直粗糙，局部充填岩屑，中等锈染，间距300～600cm。

（2）N55°～65°W/SW∠75°～85°（该裂隙与雅江走向近平行），延伸3～10m，平直粗糙，局部充填岩屑，中等锈染，间距10～30cm。

（3）SN/W∠10°～15°（该裂隙与雅江走向小角度相交），延伸1～3m，平直粗糙，局部充填岩屑，中等锈染，间距30～50cm。

该段边坡无强风化岩体及大断层分布，且裂隙以陡倾近直立为主，局部倾坡外裂隙倾角极缓，延伸长度不大，不会构成控制性滑移面，在漫长的地质营利改造下，边坡整体稳定；但该段边坡地形陡峻，卸荷较强，受小断层f15、f16、f17切割，岩体完整性较差，危岩体极为发育，部分危岩体规模较大，分布位置较高，致灾能力较强，处理难度大。

3.Ⅲ区

左岸缆机平台、左坝肩、导流明渠及3号、5号公路开挖边坡等处于该区段范围内。

该区地形完整性较好，坡度约35°～45°，边坡大多基岩裸露，局部覆盖层发育，岩体坚硬较完整，以弱风化、强卸荷为主，岩体结构以块状—次块状为主，局部镶嵌状，发育f15、f17两条小断层，主要优势裂隙：①N35°～55°W/SW∠70°～80°；②N45°～55°W/SW∠35°～45°；③N10°～20°E/NW∠70°～75°。

边坡地形坡度较缓，岩体完整性较好，裂隙②中倾坡外，可能形成块体底滑面，但其延伸长度不大，一般为数米至数十米，因其倾角与天然边坡地形坡度相近，地表出露条件较差，经过漫长的地质改造，天然边坡现状整体稳定；在边坡局部，裂隙②与断层、陡倾裂隙组合，可能成为局部块体控制性滑移面，当地形坡度满足裂隙②出露条件，形成危岩体，该段天然边坡危岩体发育较少，但其规模较大，往往在数千立方米以上，对基坑开挖影响较大，但其位于开口线附近，治理难度相对较小；在开挖过程中，因开挖坡度较陡，裂隙②出露条件较好，开挖前，需对开口线进行锁口。

3.7.3.2　右岸边坡

右岸山谷上起熊玛沟，下止白沟，长约1200m，横河向呈对称的等腰三角形（图3.7-2），河岸岸坡地形较完整，边坡高程3240.00～3400.00m地形坡度60°～70°，高程3400.00～3900.00m地形坡度40°～50°，大多基岩裸露，岩性为二长花岗岩，岩石致密坚硬，透水性较弱，岩体裂隙较发育，主要发育有：f5、f7、f8小断层，岩体完整性受构造、风化、卸荷等因素控制具明显分区性（图3.7-2）；综合影响边坡稳定的地形地貌、边坡岩体结构、风化卸荷、边坡变形破坏模式等因素，宏观上将整个右岸划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个大区，其中Ⅱ区、Ⅲ区分别分为Ⅱ1亚区和Ⅱ2亚区、Ⅲ1区和Ⅲ2亚区。Ⅰ区位于缆机平台、右坝肩上游至熊玛沟一带；Ⅱ区位于缆机平台、右坝肩部位，为Ⅰ、Ⅲ区所夹的三角形地块：Ⅱ1区位于Ⅱ区高程3400.00m以上，三角形地块顶部，余为Ⅱ2区；Ⅲ区位于缆机平台、右坝肩下游至白沟一带：Ⅲ1区位于缆机平台、右坝肩与Ⅲ区接合部，余为Ⅲ2区。

1.Ⅰ区

该边坡位于缆机平台、右坝肩上游至熊玛沟一带，边坡高陡，属于近坝库岸边坡，坡度约40°～50°，整体较完整，局部存在受裂隙组合控制及外营力作用形成的负地形，多表现为与边坡走向大角度相交，自上而下展布的狭长凹槽，高程3310.00m以下边坡位于正常蓄水位之下。边坡表部大多基岩裸露，局部分布薄层崩坡积覆盖层，基岩岩性为二长花岗岩，岩质坚硬，岩面干燥。边坡地质构造以裂隙为主，边坡表部及6号、8号公路边坡开挖揭示边坡整体裂隙较发育，裂隙延伸较长，裂面中锈为主，局部强锈，普遍微张，多充填岩屑。

主要发育裂隙有4组：

（1）N40°～60°E/NW∠40°～55°，较发育，延伸较长，在坡面上表现为错列展布，除在熊玛沟及分区带上延伸长度大于100m外，一般延伸长度小于20m，裂面起伏粗糙，普遍微张—张开，中—强锈，充填岩块、岩屑，间距普遍大于2m。

（2）N50°～70°W/SW∠65°～85°（该裂隙与f5近于平行），较发育，延伸大于10m，裂面平直粗糙，中—强锈，该组裂面在坡表普遍张开1～5cm，为卸荷裂隙，间距3～5m，局部1～2m。

（3）N0°～10°E/NW∠60°～85°（该裂隙与岸坡大角度相交），延伸大于10m，裂面平直粗糙，中—强锈，该组裂面在坡表普遍张开，局部张开达1～5cm，少量甚至可达20～30cm，多呈上宽下窄V形，为卸荷裂隙，间距1～3m。

（4）N50°～55°W/NE∠30°～55°（该裂隙顺坡向倾坡外上游）较发育，延伸大于10m，裂面普遍平直粗糙，中—轻锈，多微张，充填岩屑，间距1～1.5m。

边坡受裂隙控制，表部岩体风化卸荷较强，岩体多呈镶嵌—碎裂状，局部岩体呈次块状，整体以Ⅳ类岩体为主。边坡表部局部受裂隙控制片状发育危岩体及不稳定块体，凹陷处堆积崩落块体。

2.Ⅱ区

Ⅱ区工程地质边坡为为Ⅰ、Ⅲ区所夹的三角形地块，位于高程3400.00m以下，坡度约50°～60°，布置有右岸缆机平台、右岸坝肩边坡及厂房边坡；高程3400.00m以上部位为Ⅱ1亚区，坡度约40°～50°，包括缆机平台开挖边坡，余为Ⅱ2亚区。

该区边坡整体呈向河凸出，坡度约40°～60°。基岩大多裸露，岩性为二长花岗岩，岩质坚硬，岩面干燥。边坡地质构造以裂隙为主，裂隙均延伸较长，裂面中锈为主，局部强锈，普遍微张，多充填岩屑，其中Ⅱ2亚区边坡发育小断层f5、f7、f8。

断层f5：N60°～80°W/SW∠65°～85°，发育于边坡下部，表现为凹槽状，地表调查其延展约700m，断层带宽约0.15m，影响带宽约5m。断层及其影响带内物质主要为碎裂岩、碎斑岩及岩屑，胶结较紧密，为Ⅲ级结构面。

断层f7：N60°W/SW∠70°～75°，发育于边坡中部，表现为凹槽状，地表调查其延展大于500m，断层带宽约5～25cm，影响带宽约4m。断层及其影响带内物质主要为灰白色、黄褐色碎裂岩，断层两壁夹薄层黄色次生泥，胶结较紧密，为Ⅲ级结构面。

断层f8：N60°W/SW∠75°～85°，发育于边坡中部，表现为凹槽状，地表调查其延展大于400m，断层带宽约100cm，影响带宽约2m。断层及其影响带内物质主要为灰白色、黄褐色碎裂岩夹岩屑，胶结较紧密，为Ⅲ级结构面。

主要发育裂隙4组：

（1）N60°W/SW∠75°～85°（该裂隙与f5近于平行）较发育，延伸大于10m，陡倾右岸坡内，裂面平直粗糙，中—轻锈，多微张，充填岩屑，间距约2m。

（2）近SN/E∠40°～60°，较发育，延伸大于5m，中陡倾坡外下游，裂面平直粗糙，普遍中—轻锈、局部强锈，多微张，充填岩屑，间距约2～3m。

（3）N45°～60°W/NE∠40°～50°，较发育，延伸大于5m，中陡倾坡外上游，裂面普遍平直粗糙，中—轻锈、局部强锈，多微张，充填岩屑，间距2～3m。

（4）N0～20°E/NW∠65°～75°，较发育，延伸大于10m，陡倾坡内下游，裂面普遍平直粗糙，中—强锈，多微张、局部张开，充填岩屑，间距不等，局部密集发育。

Ⅱ1亚区边坡第（1）、（2）、（3）组裂隙均较发育，受裂隙组合控制，边坡表部岩体多呈镶嵌—碎裂状，岩面多呈黄褐色，风化卸荷较强，为Ⅳ类岩体；Ⅱ2区第（1）、（2）、（4）组裂隙较发育，受裂隙组合控制，边坡表部岩体多呈镶嵌—碎裂状，局部呈块—次块状，岩面多呈黄褐色，风化卸荷较强，为Ⅳ类岩体。

3.Ⅲ区

该区位于缆机平台、右坝肩下游至白沟一带，根据不同裂隙发育、组合及岩体完整状况，将与缆机平台、右坝肩相邻地带为Ⅲ1亚区，余为Ⅲ2亚区。该区边坡下部河滩布置有进厂公路、尾水渠。

该区边坡顺河向两端凸向左岸，中部内收，整体坡度约45°～60°，下缓上陡，其中上部基岩边坡整体较完整，局部分布小型狭窄凹槽。坡表大多基岩裸露，岩性为二长花岗岩，岩质坚硬，岩面干燥。其中边坡中段下部分布深厚层崩坡积覆盖层，内侧基岩面陡立。边坡地质构造以裂隙为主，普遍延伸较长，裂面普遍中锈、局部强锈，多微张、局部张开，充填岩屑。

主要发育裂隙4组：

（1）近SN/E∠40°～60°，延伸大于10m，较发育，中陡倾左岸下游，裂面平直粗糙，普遍中—强锈，多微张—张开，充填岩屑，间距1.5～2m。

（2）N5°～15°E/NW∠55°～70°，延伸大于10m，较发育，陡倾坡内上游，裂面普遍平直粗糙，中等锈染，多微张开，充填岩屑，间距普遍大于2m。该组裂隙在边坡下游段密集发育形成一陡立凹槽。

（3）N60°～75°W/SW∠75°～85°（该裂隙与f5近于平行），较发育，延伸大于10m，陡倾坡内下游，裂面普遍平直粗糙，以中锈为主，一般微张—张开，充填岩屑，间距普遍大于2m。

（4）N50°～65°W/NE∠40°～50°（该裂隙顺坡向），较发育，延伸较短，局部仅1.5～2m，中陡倾左岸上游，裂面普遍平直粗糙，中—强锈，多微张—张开，充填岩屑，间距1～3m。

该区边坡中段下部分布深厚崩坡积覆盖层，最大深度约45m。其他部位为基岩边坡，地表调查揭示无控制边坡稳定的长大软弱结构面及强风化岩体发育，边坡整体稳定。

受裂隙组合控制，边坡表部岩体多呈镶嵌—碎裂状，局部呈次块—镶嵌状，整体风化卸荷较强，以Ⅳ类岩体为主。

坝址区右岸边坡断层特征见表3.7-2。

3.7.4　工程边坡

工程边坡主要位于左岸边坡Ⅲ区，包括左岸缆机平台、左坝肩、导流明渠及3号、5号公路开挖边坡等；右岸主要位于Ⅱ、Ⅲ1区，包括右岸缆机平台、右坝肩、厂房边坡等。

工程边坡中未见大的断裂发育，不存在控制边坡整体稳定的不利结构面组合。边坡主要受块体稳定影响。

3.7.4.1　工程边坡主要破坏模式

对于块状结构硬质岩体，其破坏模式主要有三种：平面滑移破坏、楔形体破坏、倾倒破坏。藏木水电站开挖边坡主要以平面滑移破坏模式为主，以左坝肩及消力池边坡、右岸缆机平台上游侧边坡尤为突出；其次为楔形体破坏，主要在右岸缆机平台及右岸尾水区边坡较为发育；倾倒变形破坏发育较少，受f5断层影响，消力池边坡f5断层影响带在开挖过程中存在倾倒变形。

1.平面破坏

典型的岩质边坡的平面滑动破坏通常是滑体沿与山坡倾向大致相近的单一滑面滑移，滑面可以是岩体内发育的构造结构面，如岩层层面、层间软弱夹层和长大断层节理裂隙等。在工程实践中有时也会遇到滑面时有两个或两个以上走向近似、倾角不同的结构面组成的复合滑面。也就是说，平面滑动一般分为单面滑移和双面滑移破坏模式，有时也会发生多个滑移面的折线形滑移等的情况（图3.7-3）。

2.楔形体破坏

楔形体滑动在工程实践中经常发生，它在岩质边坡失稳模式中占有重要的位置。楔形体是由两个或两个以上相交、并在坡面出露的结构面切割构成的滑移体。滑体同时沿两个面滑动，其力学机制比较复杂。在边坡的开挖过程中，边坡表面由于卸荷作用，岩体松弛，强度降低，加以坡面不平整，小块岩体极易具备临空条件，所以在开挖边坡的表面，经常会发生岩体以楔体破坏形式的剥落现象，也就是楔形体滑坡（图3.7-4）。

3.倾倒破坏

倾倒破坏主要受倾山内陡倾角断层、裂隙等结构面控制，岩体在自重作用下受卸荷影响或降雨等影响，沿倾山内裂隙面发生倾倒变形，以致坡脚岩体产生应力集中发生压致拉裂，最后发生边坡失稳，常发育于软岩或软硬互层岩体中，单一硬质岩中较为少见，但坡脚部位发育断层等软弱夹层时也可能发生（图3.7-5）。

3.7.4.2　工程边坡稳定性判别依据

1.平面滑移、楔形体破坏

块体平面滑移和楔形体破坏判别原则一般可简单归纳为

φ≤β≤βp

式中　β——结构面（楔形体破坏为两组结构面交线）视倾角；

βp——边坡面倾角；

φ——结构面等效摩擦角。

结构面或两组结构面交线视倾角的计算：

tanβ=cos（αj-αp）tanβj

等效内摩擦角计算：

在判别中还需注意结构面倾向与边坡倾向的一致性，通常认为当两者夹角小于等于20°时方有可能发生滑动。当多组结构面组合构成楔形体时需考虑两组结构面交线的产状与滑动方向的关系等综合因素。

2.倾倒破坏

根据国内外相关文献资料及已有的工程经验，倾倒破坏需满足以下条件（中国水利水电科学研究院，1995）：

（1）边坡面的倾角大于或等于30°。

（2）边坡面倾向与结构面倾向相反，且两者的夹角应大于等于120°。

（3）倾倒区的范围一般为：120°（坡面倾角）～90°的倾角范围。

3.7.4.3　工程边坡块体滑移方向判定

块体滑移方向是由块体结构面组合和边坡临空面决定的，对于存在不利组合的潜在不稳定块体，可以通过其不利结构面倾向和边坡的关系在赤平投影上分析，从而获得块体的滑移方向及滑移面：

（1）单滑面边坡，在自重作用下，延滑动面的倾向方向的滑移势能最大，因此滑动面的倾向方向就是其滑移方向。

（2）边坡受两组相交节理切割时，构成的滑移体多数是楔形体，在自重作用下，其滑移方向多数是交线方向，但也有例外。以下是根据赤平投影判断这类边坡滑动的一般方法（图3.7-6）：

1）当两组结构面组合交线IO位于两组结构面倾向线AO、BO之间时，则其交线IO方向为滑移方向，两组结构面都是滑移面。

2）当两组结构面组合交线IO与某组结构面倾向线BO重合时，则其IO为滑移方向，结构面J2为主要滑移面，J1为次要滑移面。

3）当两组结构面组合交线IO位于两组结构面倾向线的一边时，则中间的那条（AO）倾向线的方向为滑移方向，这时滑移体为只延结构面结构面J1滑移的单滑面滑移体，结构面J2侧向切割面。

3.7.4.4　工程边坡治理

1.工程边坡设计理念

由于藏木水电站天然边坡较陡，岩石条件较好，采取“轻开挖、重支护”的设计理念：尽量减少对天然边坡的人为扰动，开挖过程中通过及时支护，让开挖边坡尽快达到稳定状态。具体实施原则：当岩体条件较好，满足开挖边坡临时稳定的前提下，尽量加陡开挖坡比，减小开挖高度，增加支护强度；在开口线附近如出现大面积强风化岩体或极破碎岩体时，如具备放缓坡比条件时，优先考虑削坡减载。

2.施工过程控制

因藏木开挖边坡开挖坡高较高，坡比较陡，为避免人为破坏岩体完整性导致危岩体，并确保支护体系施工质量，对施工过程控制尤为重要。

（1）开挖前。

1）开口线以外边坡进行危岩、地表孤石及坡面挂渣清理。

2）地形复测，如实测地形与前期资料误差较大，及时调整开口线。

3）开口线附近设置被动防护网，以避免零星落石进入基坑。

4）开口线位置采用锚筋束锁口，避免开挖卸荷影响上部边坡稳定。

5）主体工程边坡大面积开挖前需完成爆破试验，以确定爆破孔深、间距、单孔药量等参数。

（2）开挖过程。

1）开挖过程中加强现场巡视，并对涉及安全、质量等问题进行现场提醒。

2）开挖过程中出现危岩体时，暂停出渣，以渣体为施工平台，根据其规模及稳定性，及时清除或随机锚固。

3）开挖单元完成后及时进行地质编录，并出地质简报。

4）上级边坡未完成系统支护前，不允许下级边坡开挖。

3.系统支护

（1）本工程开挖边坡稳定性分级以Ⅲ级、Ⅱ级为主，局部为Ⅳ级，其中Ⅳ级边坡主要受岩体风化、卸荷控制，一般在开口线附近10～15m范围内，分布较为连续，部分受裂隙不利组合控制，零星出露，Ⅱ级岩体主要以微风化岩体为主，局部为无不利裂隙组合的弱风化岩体，分布较为连续，且大部分在混凝土结构回填范围内。

对于开口线附近连续分布的Ⅳ级边坡，开挖坡比1∶0.4，开挖前采用系统锚筋束锁口，开挖后采用锚索+框格梁进行系统支护，局部零星分布的Ⅳ级边坡，原则上不改变开挖梯段坡比，根据其范围、块体规模，采用锚索、锚筋束、锚杆进行随机支护；Ⅲ级边坡设计坡比为1∶0.3，开挖后采用系统锚杆+挂网喷护，锚杆长度为4.5m，锚杆间距为4m，如出现局部不稳定块体，根据其规模，采用随机锚索、锚杆进行支护；Ⅱ级边坡设计开挖坡比1∶0.2，对于存在混凝土回填的临时坡，一般无支护，如局部存在松动块体，则采用随机锚杆进行支护，永久坡采用挂网喷护。

（2）根据开挖边坡岩体风化、卸荷情况及不利裂隙组合，对系统支护深度、锚固方向进行地质建议。

（3）对开挖面局部不稳定块体，根据其范围、底滑面深度，及时进行随机支护。

（4）开挖梯段验收合格后及时进行系统支护。

3.7.5　自然边坡

自然边坡工程边坡中未见大的断裂发育，不存在控制边坡整体稳定的不利结构面组合。自然边坡稳定主要受危岩体发育影响。

3.7.5.1　自然边坡危岩体发育特征

危岩体指受结构面切割，部分、完全脱离母岩，且具备滑移、崩塌条件，对工程建筑形成危害的单一岩块或岩体，其形成一般与地形条件、地层岩性、地质构造、风化卸荷有关，降水、地下水、地震和人工开挖为主要诱发因素。本工程为单一岩性，块状硬质岩，结构面以刚性为主，岩石及结构面强度较高，影响危岩体发育的主要因素为岩体完整性及裂隙与天然坡面空间组合关系，自然边坡危岩体发育典型工程地质特征：

（1）地形坡度较大，坡脚孤石成群发育，天然边坡危岩体主要发育段，地形坡度大多陡于40°，尤其是山嘴、沟谷、陡崖段，岩体临空条件较好，卸荷强烈，易与裂隙组合形成脱离母岩的自由块体，块体可动空间较大。

（2）地形坡面不平顺，尤其是存在反坡部位，其上部岩体倒悬，在自重作用下，易发生倾倒-拉裂破坏。

（3）裂隙密集发育尤其是存在中倾坡外裂隙边坡，岩体完整性较差，在外部影响下极易发生破坏。

3.7.5.2　自然边坡危岩体破坏模式

国内外众多学者对危岩体失稳破坏机制与基本模式进行过大量研究，胡厚田将较大规模危岩体破坏归纳为：倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌和错断式崩塌5种基本模式。刘宏将缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏的基本模式概化为：倾倒-崩落、拉裂-崩落和滑移-崩落三种。

本工程自然边坡岩体主要受“两陡一缓”三组裂隙切割，规模较大块体主要有滑移式崩塌、垃裂式崩塌、倾倒式崩塌三种破坏模式：

1.滑移式崩塌破坏

滑移式崩落往往发育于天然地形较陡，岩体存在三组及以上裂隙切割，具备完全或大部分脱离母岩条件，且存在顺倾坡外中缓倾滑移面，滑移面在天然地形面上具备出露条件；其中降水、冰劈、地震、爆破震动等均可能成为其失稳引发因素；本工程左、右岸边坡中、缓倾坡外裂隙普遍发育，滑移式崩落时天然边坡危岩体失稳的主要模式，根据滑移面几何组合形式，可细分为平面滑移和楔形体滑移两种，楔形体滑移以右岸尾水渠天然边坡为代表，平面滑移模式较为普遍，如导流明渠高边坡2号危岩体①区，见图3.7-7。

2.拉裂式崩塌破坏

拉裂式崩塌破坏大多发育于边坡地形较陡，历史崩塌现象活跃，当下部岩体崩塌后导致上部岩体悬空完全失去支撑，原有的微裂隙延伸贯通，在自重作用下，导致岩体与母岩发生拉裂脱落，该种破坏模式具由下而上的渐进式破坏特征，一旦下部岩体继续失稳，临空面越来越大，上部岩体破坏范围将急剧扩张，破坏时间将越来越短，以本工程右岸尾水区边坡为代表，见图3.7-8。

3.倾倒式崩塌破坏

导流明渠高边坡1号危岩体为典型的倾倒-拉裂组合破坏模式，倾倒式破坏大多见于陡坡地形，岩体上部完整，下部破碎，破碎岩体逐渐崩塌，导致上部完整岩体因局部悬空出现拉应力，周边裂隙贯通、张开，使较完整岩体脱离母岩成为孤立块体，当下部悬空加剧时，较完整岩体发生倾倒式崩塌破坏，其稳定性受下部破碎岩体影响较大，冰劈、地震为本工程潜在的引发因素，以导流明渠高边坡1号危岩体为典型代表，见图3.7-9。

3.7.5.3　自然边坡危岩体处理

1.自然边坡危岩体处理设计

本工程根据枢纽布置格局和危岩体的分布特点，在综合考虑工期和治理成本的基础上，结合其规模大小、稳定性现状及现场的施工工艺，采取至上而下，点、面结合的方式进行综合治理。

（1）已完全松动的岩块及坡表孤石，采取人工清撬或原地爆破解除进行处理，清除范围以枢纽区范围向上、下游各延伸20m左右控制，解爆后对坡面挂渣进行清理或搬运至缓坡地带。

（2）对极破碎岩体，单块方量较小，且数量众多，则采用主动防护网进行防护，主动防护范围应略大于破碎带范围，以确保主动网边角锁定，主动网系统锚杆应穿越破碎岩体，并确保一定的锚固深度。

（3）层叠状堆砌且单块方量较大的危岩体，清除松动块体过程中可能引发块体面积松动，采取系统支护处理，系统支护根据块体大小，采用锚杆、锚筋束、锚索等进行支护。

（4）枢纽区自然边坡高陡，危岩体数量众多，彻底清除、锚固难度较大，对零星崩落危石，利用被动防护网进行拦截，被动网布置应结合危岩体分布特征、地形地貌特征及枢纽布置情况，进行布置。左岸边坡地形坡度分段性明显，在Ⅰ、Ⅱ区结合部位及边坡开口线部各设置一道被动防护网，右岸边坡地形坡度变化相对较小，在边坡开口线设置一道被动网，所有被动防护网需连续且向开挖边界上、下游各延伸20m。

2.自然边坡较大规模危岩体的处理

（1）1号危岩体。1号危岩体位于明渠进口段开口线以外，呈阶梯状跌坎，高程3470.00～3482.00m处分布一反坡凹腔，凹腔处岩体破碎，该凹腔导致其上部3482.00～3497.00m高程处岩体形成倒悬，其后缘已见张裂缝，可能出现倾倒式崩塌，对导流明渠进口段存在潜在威胁。

通过地质测绘，该危岩体约2000m3，高于明渠基础250m，致灾能力较强，如单一清除该危岩体，则后坡近直立，可能引发新的危岩体。因此，对该危岩体的处理思路为，对顶部较完整的倒悬体进行削坡减载后，对下部块状岩体进行支护，具体措施如下：从A点高程3510.00m以坡比1∶0.3削坡至高程3455.00m，在高程3485.00m设置2m宽马道，见图3.7-10，削坡后采取混凝土进行喷护，防止雨水浸入；对危岩体下部块状岩体采用SNS主动网进行贴坡，增强下部岩体整体性，防止局部岩体脱落导致上部较完整岩体倒悬。

（2）2号危岩体。2号危岩体分布高程3540.00～3570.00m，为一突出岩嘴，坡体近直立，岩体内发育①N60°～65°E/NW∠65°～70°；②SN/W∠10°～15°；③N55°～65°W/SW∠75°～85°组裂隙。①、③组裂隙裂隙平面呈X状，构成岩嘴上、下游边界与后侧山体的切割面，②组缓倾角裂隙主要集中发育在岩嘴坡脚处，局部岩体脱落形成倒悬。

该危岩体上、下游及后缘边界已形成，具备脱离母岩的地形及裂隙组合切割条件，受倾坡外裂隙影响，可能形成滑移式崩塌；危岩体位于导流明渠进口段，一旦失稳对明渠进口及上游围堰影响较大，经现场地质调查、测绘后，对该危岩体进行分区综合治理。

1）2号危岩体上游侧Ⅰ区后缘拉裂缝与底滑面已贯通，危岩体基本脱离母岩，因此采用开挖+锚杆支护的措施，将拉裂缝后缘岩体采用12m三束ϕ28锚筋束锁口后，对高程3545.00m以上部分沿后缘拉裂面进行开挖，高程3545.00m以下部分按1∶1.8坡比进行开挖，开挖后采用锚杆按3m间距进行系统支护，支护后采用挂网喷混凝土，支护参数见图3.7-12。

2）2号危岩体Ⅱ区规模较大，其上、游侧切割条件已具备，但后缘尚未完全贯通，因此采用锚索+锚杆进行系统支护（图3.7-13）。

（3）尾水渠边坡危岩体。尾水渠边坡上部边坡危岩体方量约500m3，危岩体后缘及上游边界已形成，下游尚未完全贯通，该危岩体稳定性较差，一旦失稳，上部边坡将出现大范围的渐进式拉裂崩塌式破坏，对进场公路、右冲隔墙及尾水渠区等形成威胁（图3.7-14）。

从该危岩体规模及破坏模式分析，爆破清除、SNS主被动防护网防护均不可取，可能采用的处理措施为对下部空腔采用回填混凝土进行支撑，或采用系统支护。该部位下部缺乏明显的缓坡平台，回填混凝土基础不易形成，且通行条件差，施工难度较大，因此建议对该危岩体采用随机锚索进行支护。

3.7.6　小结

（1）本工程为块状硬质岩边坡，影响边坡稳定的主要因素为岩体结构面组合、结构面性状，边坡整体稳定采用CSMR系统进行评价，局部块体稳定针对赤平投影大圆弧法和极点法对块体破坏模式、滑移方向、破坏判据等方面进行探讨；现场工作主要围绕稳定判别要素进行，对地形地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、水文地质以及工程环境因素进行普查，对危岩体几何边界条件、裂隙组合、结构面性状进行单点调查，并在此基础上进行宏观评价。

（2）危岩体治理应遵循“宜早不宜晚、自上而下、一步到位”的原则，避免上、下部位交叉施工，同一工作面避免重复施工，治理方案应综合考虑安全、质量、进度和现场施工条件；本工程危岩体治理采用“点、面结合”的方式进行综合治理，对分布集中、块体较大的危岩体，采用削坡、清除、系统支护等手段进行单点重点治理，对于块体较小危岩体根据其发育特征采用防护网进行大面防护，当块体密集发育，且面积较大时采用主动防护网进行防护，对零星分布小块体采用被动防护网进行拦截。

（3）高山峡谷地区水电工程边坡开挖，岩石条件较好的前提下，采用“轻开挖、重支护”的原则是可行的，通过加大开挖坡比，加强边坡支护，可减少对天然边坡的扰动，节省开挖量。

（4）对于顺坡中、缓倾裂隙发育的开挖边坡，开挖线附近及马道位置局部垮塌较为普遍，因此开挖前需对开口线进行锁口；马道位置需进行小炮解除，必要时对存在不利裂隙组合部位采用随机锚杆支护；开挖过程中出现危岩体应停止开挖，以渣体为施工平台，及时清除、支护。

（5）当存在顺倾坡外中陡倾角裂隙时，上、下开挖面之间自然坡或开挖边坡不同坡向衔接段极易发生滑塌；上、下开挖导致开挖面之间的自然坡顶部截断，底部切角，顺坡裂隙很容易具备剪出条件，如白助沟上游侧5号路与明渠开口线之间边坡，在开挖过程中出现大规模垮塌；不同坡向衔接段，开挖导致边坡三面临空，开挖卸荷及爆破影响较大，边坡稳定性较差，如左坝肩下游侧坡与消力池边坡衔接段，在开挖过程中不但出现大量危岩体，系统支护完成后，多点位移计在很长时间内不收敛，经过补充锚索进行支护后，边坡监测值趋于稳定。