高边坡的稳定问题与设计控制策略

3.1　西部高边坡工程地质与变形破坏特征

由于西部地区自第三纪以来长期处于间歇性抬升活动期，河流侵蚀下切速度较快，峡谷岸坡高差大，地形陡峻，其中雅砻江流域更为明显，边坡岩体表生改造活动较为强烈，其物理地质现象主要表现为河流下切引起的斜坡岩体卸荷以及由于风化、暴雨、地震等因素引起的边坡变形、崩塌、滑移失稳等。

对于西部多数高陡斜坡，边坡风化分带性并不显著，浅表层覆盖层或全风化岩体较薄甚至缺失，边坡岩体风化带渐变特征不明显。斜坡岩体卸荷深度及其卸荷裂隙发育程度，如宽度、长度、连通性与边坡岩体结构、河流下切速度、边坡高度、原始地应力水平等密切相关。边坡卸荷带的岩体构造特点和稳定性在很大程度上决定了工程边坡变形破坏形式、工程处理措施和施工方法。对于不同的地层岩性、岸坡原始地应力水平、岩体和岸坡结构等，其边坡变形破坏表现形式存在明显差异，主要有以下几种类型：

（1）卸荷-拉裂。在多数高陡边坡较为普遍，尤其在高地应力地区。

（2）滑移-拉裂。此类变形破坏主要受顺坡向软弱结构面控制，顺坡向断层、层间挤压带、软岩层以及长大节理等形成的组合块体在主滑面临空情况下易出现。

（3）滑移-压致-拉裂。此类变形破坏主要受顺坡向软弱结构面和边坡坡脚或前缘抗滑段岩体结构控制，断层、层间挤压带以及长大节理与前缘不连续中缓结构面组合块体在主滑面未完全切脚临空的情况下可出现。

（4）拉裂-倾倒。主要发生在反倾向层状或似层状岩体边坡内，反倾向边坡下切后坡顶易出现卸荷拉裂甚至倾倒变形，拉裂面发展贯通可导致斜坡崩塌或崩滑。软硬相间的层状边坡容易出现此类变形破坏。当存在顺坡向节理裂隙时，倾倒变形体开挖切脚，亦容易出现滑移失稳。

（5）弯曲变形（溃屈）。薄—中厚层层状软质或软硬相间顺坡向边坡易出现。

（6）崩塌。主要发生在存在与高陡边坡走向一致的陡倾角结构面的部位，陡倾角结构面卸荷拉裂，岩体重心偏移导致岩体向临空方向倾倒。

3.2　边坡稳定设计控制

3.2.1　设计控制原则

边坡失稳风险应根据边坡稳定性、危害性、处理难度等采取相应的避让、监控、加固处理或综合手段进行控制。

（1）避让性原则。这一原则在坝址、厂址选择设计中已普遍得到执行，但在公路设计和辅企建筑物场址选择上仍未引起各方面足够重视，在已建或在建的水电站，公路边坡、砂石加工场地、料场边坡发生严重危害性变形甚至大规模塌方情况时有发生，有的工程因处理难度极大或投资、工期重大变化不得已进行改线或重新选址。高边坡开挖支护施工通道的布置和施工，亦应充分考虑或避免对工程以及环境边坡的不利影响。根据雅砻江流域交通工程的实践，沿江两岸多为砂板岩、变质岩顺向坡或反向坡，高位危岩体发育，边坡稳定性差，道路应尽可能采用洞线。

（2）少扰动原则。西部地区斜坡自然高度极大，边坡上部风化卸荷一般较强烈，有的甚至分布规模较大的变形岩体或崩坡、滑坡堆积体，工程处理施工难度大，工期长，一般情况应尽量降低工程边坡高度，少扰动或不扰动工程区域内的不良地质体。

（3）风险控制原则。目前工程界通常将边坡划分为工程边坡和环境边坡，并根据建筑物的重要性和边坡失稳的危害性进行相应处理以保证施工和运行安全，控制安全风险。边坡等级的划分与边坡处理设计方案、工程投资密切相关，因此合理确定边坡等级非常重要。根据现行规范，等级的划分与建筑物重要性相对应，环境边坡等级划分与其失稳对重要建筑物的危害程度和危害方式等有关。不同等级的边坡均有对应的稳定性系数要求，即在各类设计工况下，边坡须是稳定的或失稳风险是可控的。对于近坝库岸等水库边坡、料场边坡或环境边坡的等级划分，历年来争议较大，问题较多，主要分歧来自对边坡失稳方式以及危害性认知方面。

由于西部地区电站建坝条件相对较差，坝址选择的余地较小，多数电站近坝库岸存在滑坡堆积体或崩坡积体，且规模较大，成因和失稳机制复杂，治理难度大，费用很高，事实上，国内已蓄水发电的某些电站近坝区崩坡堆积体或滑坡堆积体在蓄水后发生了较大变形，有的甚至位移几米至十几米。如何评价近坝库岸堆积体变形或失稳危害性，并采取与之相应的处理措施是目前工程遇到的主要难题之一。一方面，近坝库岸大型崩坡堆积体或滑坡堆积体对永久建筑物存在潜在威胁，根据规范要求需处理至与边坡等级相应的安全系数；另一方面要将某些处理至等级边坡要求的稳定系数施工难度或费用极高，甚至成为电站开发方式、场址选择的控制因素。

大量的资料和现象显示，对水电站工程造成危害的主要是库区岩质滑坡或崩塌以及高位滑坡堆积体。大多数大型崩坡堆积体或滑坡堆积体自然状态下整体基本稳定，受降水或蓄水影响多表现为不同程度的间歇性蠕滑变形和牵引式塌滑失稳，高速失稳的较为少见，对主体工程造成危害的情况亦很少发生（施工开挖扰动较大的情况除外）。因此对于某些规模较大、处理难度高的堆积体或滑坡，通过采取一定工程处理措施控制边坡变形程度或改变其滑移运动方式，使其变形量或失稳规模、失稳速度以及失稳引起的对工程大坝或进水口等重要建筑物危害程度控制在工程允许的范围内，或通过变形量测监控边坡变形发展趋势来进行风险控制成为可能。这种方法称为“基于变形或危害性的风险控制设计”。

对于砂石系统、采场等其他辅企或公路工程边坡，为控制投资或缩短工期，其不良地质体的稳定性和危害在实际工程设计和施工中却往往被忽视或轻视，在西部地区，这类边坡一旦失稳，其带来的安全风险或二次处理难度和投资将大幅度增加，因此在选择设计方案和处理标准时，要充分考虑到这一点，原则上亦应在其安全风险基本可控前提下合理控制投资。

（4）针对性处理原则。工程边坡稳定性往往取决于某些特定块体或特征部位的稳定，针对不同边坡结构、岩体结构以及应力变形特征进行针对性处理往往可事半功倍，这一原则执行的好坏往往取决于前期勘察设计深度和施工期的跟踪反馈分析，施工阶段的实施和控制管理水平也很重要。

（5）动态设计原则。由于边坡地质体边界条件以及变形机制的复杂性，根据施工开挖揭露的新的地质信息以及监测资料进行设计复核和调整设计方案是非常必要的。

（6）因地制宜、实施易行、快速有效原则。高边坡地形地质条件复杂多变，理论上最经济的设计措施实施起来有时存在施工难以实施或实施周期较长的问题，需要根据实际情况采取实施易行、快速有效的处理手段。设计方案需充分考虑施工因素和处理措施的时效性。

3.2.2　边坡稳定处理设计工作方法

（1）首先应查明边坡构造背景、岩体结构、地下水以及边坡的变形破坏特征。对于层状岩体，要着重查明软质岩层以及层间挤压带空间分布规律；对于顺坡向层状结构岩质边坡，重点查明层间挤压带、断层和优势节理面空间分布特征、特定或潜在不稳定块体边界条件、主滑面和阻滑带物理力学性质，查明卸荷岩体深度、卸荷裂隙性态及其连通性；对于反坡向层状结构岩质边坡，除查明边坡层间挤压带、断层和优势节理面空间分布等特征外，反倾向边坡的变形机理相对复杂，其滑面成分复杂、形态多不规则，要着重查明倾倒变形程度、反倾向结构面和倾倒变形折断面的发育分布及其两者空间继承关系；对于横向谷或斜向谷层状结构、块状结构、次块状、碎裂状结构岩质边坡，要主要查明层间挤压带、断层、优势节理面以及卸荷裂隙的空间分布和继承、组合关系。

（2）对于覆盖层边坡，应重点查明其空间分布特征、潜在滑移面形态及其物理力学、地下水分布及其活动规律等，并在整体和局部刚体稳定分析基础上，进一步结合边坡已有变形特征，通过工程类比，针对边坡变形失稳模式（牵引式、推移式或复合型），统筹考虑施工因素等进行处理设计。

（3）在边坡和结构面组合块体刚体稳定分析基础上，对于地质条件、变形破坏机制复杂的高陡边坡，应进一步通过平面、空间以及时空力学分析找出边坡应力应变特征，或首先可能发生不利变形或破坏的部位，重点进行针对性处理。在有条件的情况下，应通过调整开挖方向、坡型等改善边坡应力应变状态，减少对边坡稳定性的影响。

（4）通过边坡稳定影响因素的敏感性分析，找出影响边坡稳定的主要因素或控制边界。大多数滑坡、堆积体稳定性受地下水和降水影响较大，通过有效的截排水和地下排水措施，往往可以起到事半功倍的作用。

（5）对选定边坡，应进一步综合比较投资、施工难度、施工工期和施工期安全风险等，选择较优的开挖支护设计方案。

3.3　典型边坡稳定处理设计

根据边坡地形地质条件和变形失稳特征选择对提高边坡稳定性最行之有效的处理加固方案，一般可按压脚支挡、减载、削坡、预应力加固、抗滑桩、混凝土置换和其他工程措施优先顺序进行考虑和综合比较进行选择。对于滑移拉裂型变形边坡或块体，优先考虑压脚、减载、削坡和预应力加固措施；对滑移压致拉裂型边坡，优先考虑减载、削坡和阻滑段加固；对倾倒拉裂型和弯曲变形边坡，优先考虑减载、削坡和中上部加固措施。无论哪种情况，边坡开挖加固方案均应充分考虑上部以及开口线以上边坡的稳定性，设计方案首先需确保边坡坡顶部分的稳定。对于上部存在不稳定体情况，应尽量避免或减少顺坡向滑面切脚开挖，并根据其稳定条件采取预先加固措施。对于主滑面和侧滑面刻槽置换条件较好的部位，可优先考虑进行刻槽置换。对于滑坡和堆积体，应根据其滑面或基覆界线地形特征，充分考虑其空间力学效应。对于地下水活动较为明显的边坡，应优先考虑排水措施。

（1）某电站进水口右侧巨型断层块体处理工程。

1）工程概况。贵州黔东南州清水江某电站进水口右侧边坡，高度150m，斜交顺向坡，岩性为厚层～巨厚层凝灰质砂岩夹极少量凝灰质板岩，高强度、块状结构，受三条断层切割组合形成一大型潜在不稳定块体，体积达90万m3，块体上游上覆崩滑堆积体，主滑面和侧滑面交线临空，滑线倾角约30°，主滑面为碎屑夹泥型层间错动带，侧滑面为岩块岩屑型陡倾角断层，后缘切割面为泥夹碎屑型陡倾角断层，坡内局部发育缓倾角结构面。块体上大下小，沿主滑面和侧滑面形成小型冲沟，侧滑面冲沟在进水渠底板前通过，沟内覆盖层较薄，上游冲沟崩滑体0～30 m，两冲沟在块体下部交汇，两侧岩体风化总体较浅，整体较完整。块体中上部开挖坡度为1∶0.75～1∶0.5，中下部（进水渠底板以下）约30m高未开挖。根据块体稳定性分析，块体在自然状态下和施工期基本稳定。

2）工程措施。结合进水渠施工通道要求，对底板以下侧滑面冲沟进行扩挖改造、混凝土回填，开挖回填高度最大为20m，混凝土量约4000m3，底板以上冲沟清除覆盖层和表层破碎岩体回填混凝土，混凝土量约1000m3，回填厚2～3m，回填高差约80m。经处理后，电站蓄水多年，边坡安全性态良好。

3）工程经验。充分利用地形特点，根据侧滑面两侧岩体结构、强度特征，通过设置混凝土塞提高侧滑面的抗剪断强度达到稳定处理效果。措施简单易行，且效果好、工期短，投资小于锚索加固方案。鉴于块体安全系数满足施工期稳定要求，蓄水前完成处理是可行的。

（2）某工程电站进水渠右侧崩滑堆积体治理工程。

1）工程概况。贵州黔东南州清水江某工程电站紧邻进水渠右侧分布崩滑堆积体，自然坡度35°～40°，规模近100万m3，高差近250 m，蓄水位以上近180 m，中上部宽度100～150 m，上宽下窄，上厚下薄，在进水渠底板高程附近逐渐收敛尖灭。堆积体上层为架空状崩塌块石层，岩块风化较浅，下层为架空状碎块石土，岩块风化较深，下伏基岩较完整，强度高。其主滑带为夹泥型至碎屑夹泥型，滑面平整，倾角40°，侧滑面为不规则台阶状基覆面，倾角较陡，基覆面为碎块石土。滑床呈不对称的V字形，上部V字形底部最深处达60m，中部25～35 m，滑床平面投影中上部呈长方形，中下部呈三角形，主滑面与次滑面交线亦为折线。交线夹角较小，滑移线倾角30°左右。滑带土上部风化碎石土层地下水较丰富。崩滑体施工期基本稳定，蓄水后稳定性较差，失稳将堵塞进水口，边坡等级为A类一级。

2）工程措施。进水渠右侧布置呈弧形，避免切脚开挖，其治理采取了抗滑桩、预应力锚索以及坡脚挡墙等综合措施。蓄水位以上25～35 m设置了两排5m×8 m的锚拉抗滑桩，桩间距10m，设计单宽总推力为3000 k N左右，入岩深度为1/4～1/3桩长，抗滑桩最大深度为55m。抗滑桩以上布置了3层排水洞。桩前进水渠底板以上至蓄水位高差约80m范围内布置1000k N框格梁锚索，坡脚为混凝土高挡墙。在设计中适当考虑了崩滑体空间力学效应。蓄水运行8年以来，崩滑体变形、支挡结构应力应变较小且稳定。

3）工程经验。调整进水渠布置，避免切脚开挖；综合考虑整体稳定和局部稳定，结合滑体厚度、施工条件选择适当的抗滑桩位置；考虑滑面的三维效应，优化抗滑桩结构设计；对抗滑桩以下较薄的桩前土体加固，改善抗滑桩受力条件；排水洞效果显著。

（3）某工程泄洪洞出口左侧斜交顺向坡处理工程。

1）工程概况。贵州黔东南州清水江某工程电站泄洪洞出口左侧为层状结构斜交顺向坡，高度约80m，坡顶为已建上坝公路，地层岩性为凝灰质砂岩夹砂板岩，岩体风化强烈，存在斜交顺坡向层间错动带和多条陡倾角小断层或节理密集带组合块体，层间错动带上盘不同开挖高程均有分布，块体上大下小，滑移线倾角20°左右，错动带泥化明显，强度极低，边坡和块体稳定性差。中上部按最初设计开挖坡比1∶1.25开挖后边坡出现了严重变形，已施工框格梁断裂、架空。

2）工程措施。为防止变形继续发展恶化，保证坡顶交通干线不受影响，立即对坡脚进行填渣反压。鉴于不同高程均存在不稳定块体，且滑带以上岩体风化破碎，滑带以下岩体完整性亦较差，受干道制约，上部减载量有限，在上部尽量减载削坡后设置了3～4排小型抗滑桩，桩体截面为1.1m×1.6m，桩长20～30m，入岩深度8m左右，桩顶设置连系梁。

3）工程经验。通过反压以及顶部卸载控制边坡继续变形效果较好；采用削坡加小型抗滑桩，利用马道自上而下分级实施以兼顾边坡整体和局部稳定；抗滑桩尺寸按人工挖孔桩施工合理最小断面设计，综合考虑施工因素。为保证施工期安全，并尽量加快施工进度，在压渣体保护下先施工块体滑移线较深的部位，再施工两侧，较深部分抗滑桩基本完成后进行下一级边坡下一层抗滑桩开挖。鉴于滑面较缓，边坡以及块体初始变形表现为缓慢滑移或蠕滑，针对滑移线在马道附近出露的小型块体，对其剪出口采用混凝土快速回填后加锚筋桩方式临时处置，维持施工期稳定，以确保马道以下挖孔桩施工安全。

（4）某工程下游河道右岸泄洪消能区滑坡防护。

1）边坡概况。滑坡位于泄洪洞泄洪消能区对岸，自然坡度为25°～30°，滑坡体下部以及中上部布置有进厂低线道路和右岸上坝公路，对冲流速10m，区域为极强雾化区，规模100万m3，厚度约40m，高差100m，主滑面为碎屑夹泥型错动带，侧滑面为陡倾角断层，剪出口前缘宽度约80m，最低位于河水位以下15m，滑坡体横断面呈不对称的V字形，滑移线倾角约15°。下伏基岩为风化较浅的凝灰质砂板岩，强度较高。滑坡自然基本稳定。

2）工程措施。沿河设置混凝土重力式高挡墙，最高40m，墙顶与公路齐平，墙背施加预应力锚索，主滑面以下基岩开挖呈台阶状并凿毛。路面以上框格梁植草防护。

3）施工方案。利用枯水期和下闸蓄水期施工，施工顺序自上游挡墙较低处至下游最高处分段施工，段长不大于8m。

4）工程经验。挡墙设计兼顾抗冲和支挡作用；利用工程蓄水期下游水位最低时段施工，由低到高，由外至中分段施工，控制段长，段长和挡墙内侧边坡开挖坡度设计以边坡临界稳定为准，并在墙体达到一定强度后迅速回填石渣；内边坡最高处开挖后自稳时间极短，及时调整基岩面处理方案，基岩面揭露后经清基凿毛处理后快速回填混凝土，以确保施工临时边坡稳定，最大限度降低了施工安全风险。

（5）某工程近坝右岸顺向坡变形特征与稳定性评价。

1）边坡概况。位置距离大坝1.5 km右岸，边坡结构为厚层状顺坡向，地层岩性为凝灰质砂岩夹少量极薄层凝灰质板岩，坡度35°，前缘地形较陡，呈S形，变形体分布高差约320m，垂直厚度30m，岩体多呈强风化状态。变形体由3类边界控制：一类边界为底部泥夹碎屑型层间错动带，倾角40°，泥化较为明显；二类边界为下部横坡向反倾向坡内的陡倾角断层；三类边界为缓倾角节理和纵坡向陡倾角节理密集带。变形体前缘岩体破碎、架空，岩层弯曲、折断、反倾；层间错动带与陡倾角断层交汇部位脱离架空，充填块石夹泥，地下水丰富；陡倾角断层上盘见沿缓倾角节理追踪发育的不规则剪涨裂隙。

2）变形机制分析。受层间错动带、断层以及陡缓节理裂隙切割，形成潜在滑移块体，上部层间错动带和断层组合块体下滑力通过陡倾角断层面作用于下部三角体区域岩体，致使岩体沿结构面发生挤压变形错位，并追踪不连续的缓倾角节理面压致剪切开裂，最终导致阻滑段顺坡向岩层以坡脚为支点发生“压致倾覆型”变形。这类变形力学机制较为复杂，总体上属于滑移压致拉裂型，其压致变形主要发生在斜坡下切卸荷风化过程，压致作用随着变形发展，其抗滑段受力点和作用方向不断调整变化，最后达到平衡状态。

3）稳定性评价。自然状态下，变形体稳定，无变形继续发展迹象，下部为阻滑段剪断面未完全贯通，起伏较大，抗剪断强度较高，边坡稳定性较好。变形体位于蓄水位以上，基本不受蓄水影响，蓄水后稳定性满足要求，未作处理。

（6）某电站坝址下游左右岸卸荷拉裂体治理。(www.xing528.com)

1）边坡概况。自然边坡总高度为800m，坡度40°～50°，局部陡崖，斜向谷，拔河高度120m以上斜坡强卸荷深度30～60m，以下深度较浅，拉裂体上部分布10～20m厚的崩坡堆积体。地层岩性为似层状厚层～巨厚层玄武岩，岩石强度极高，边坡为斜向坡，次块状～块状结构，似层面发育，倾角较陡，斜坡受二级断层切割，局部存在三级缓倾角挤压破碎带，充填岩块、岩屑和断层泥，长大节理较发育，构造地应力较高，深处残余主应力达35 MPa，与边坡走向夹角较大，大坝下游两岸分布多处卸荷拉裂体。拉裂体整体稳定性受缓倾角裂隙控制，稳定性较好。

2）工程措施。边坡等级为二级，设防烈度为7度，根据拉裂体滑移面贯通性、稳定性将拉裂体分为两类：一类采取框格梁锚索进行工程处理，处理区域主要为拉裂体中下部；另一类观测运行，受5·12地震影响，设防烈度对应地震动参数有所提高，后期进行了处理。

3）工程经验。其右岸高线公路开挖切脚触动了拉裂体上部崩坡积层，导致发生塌方，形成近60m高的较陡塌方边坡，开口线采用深长钢筋桩锁口，中上部两个高程区各布置两排锚索。塌方基本稳定后优先进行坡顶钢筋桩施工，钢筋桩进入基覆界面以下3～4m，以基本保证边坡拉裂缝不继续向上发展而发生再次塌方。崩坡积体锚索采用大功率偏心钻具跟管成孔，以保证成孔效率，锚索完成后边坡变形基本得到控制。在处理过程中方案变化较大，调整前该段不良地质情况未能得到重视，所做的浅层锚杆支护处理效果差，塌方和变形未能得到有效控制，成倍增加了工程处理工期和投资。

（7）某电站近坝库区左岸滑坡以及崩坡堆积体治理。

1）边坡概况。

库前左岸400～1500m范围大部为崩坡堆积体，部分为覆盖层滑坡堆积和卸荷拉裂体，高差达260m，滑坡体高差180m，自然坡度35°～45°，堆积物为架空状块石、碎石土，厚度20～40m，最大厚度达60m，基覆界线出露高程从库前水面附近逐渐抬高至拔河高30～60 m，规模较大，其中滑坡体体积为90万m3，紧邻左岸导流洞进水渠，剪出口位于水面附近，天然状态基本稳定。基岩为似层状玄武岩，强度极高，层面较陡，反倾向坡内，边坡中下部沿边坡走向发育二级陡倾角断层，规模较大，断层附近表层岩体已发生显著倾倒变形。场区构造地应力水平较高，右岸地下厂房主应力达35 MPa。该边坡几乎涵盖了高地应力地区超硬岩反倾向边坡卸荷松弛、倾倒变形、崩塌、崩坡积层滑移失稳等边坡表生改造活动的全过程产物。

边坡下部和中下部布置有低线和高低连接道路。上游临时索桥桥台位于中部拉裂体部位，拉裂体以上边坡由低至高分布倾倒变形体和崩坡堆积体。桥台边坡开挖高度约60m，坡度较陡。在桥台和高低连接线开挖中，拉裂体和中上部崩坡体发生变形坍塌并沿斜坡内平缓夹泥带反向剪出。

2）处理方案。通过减载、压坡、锚固及其综合措施比较，滑坡体选择混凝土挡墙加预应力锚索和压坡综合治理方案。在满足行洪断面要求下，滑坡前缘布置重力式挡墙支挡并尽量抬高压坡高程，提高压坡作用效果，墙体设置预应力锚索加强；尽量保留临江施工平台填方反压墙背，以提高挡墙抗滑稳定性。桥台内边坡拉裂体、拉裂体或倾倒变形区以上崩塌、倾倒崩坡堆积体下部采用框格梁锚索。

3）工程经验。桥址选择未避开拉裂体，低线道路和高低连接路从滑坡体和崩坡堆积体下部通过，按双车道设计，开挖过大；未充分考虑切脚开挖对拉裂体及崩坡体稳定影响，致使边坡变形坍塌，大幅度增加了近坝潜在不稳定边坡的治理费用。在河道宽度有限的情况下在滑坡前缘设置坡脚挡墙抬高压坡高度是一种因地制宜的工程措施。

（8）某电站左右岸坝肩边坡开挖支护设计。

1）边坡概况。坝高168m，坝顶以上边坡开挖高度近300m，开口线以上自然边坡高度270m，坡度40°～50°，左岸较陡，局部陡崖，横向谷、横向坡，似层状玄武岩，块状或次块状结构，岩石极为坚硬，坝肩槽上部受二级断层小角度切割，反倾向坡内，存在多条三级、四级缓倾角挤压错动带，陡倾角长大节理较发育，深部岩体较完整，属高地应力区，坝址位于原始河湾拐弯处，主应力与边坡夹角较坝址上下游段小，上下游河段左右岸分布多处规模和深度较大的卸荷拉裂体、崩坡堆积体、倾倒变形体。

坝肩左岸边坡浅表层卸荷较强，强卸荷深度10～30m，浅表层稳定性较差，整体稳定性较好，局部存在不稳定和潜在不稳定块体；左岸坡顶分布崩滑堆积物，分布高差100 m，架空结构，底滑面斜交顺坡向，倾角20°，施工期基本稳定；左岸坝肩槽下游侧边坡高100m，存在顺坡向陡倾长大裂隙，浅表层存在不稳定块体。右岸卸荷风化较浅，整体稳定性较好，仅局部存在潜在不稳定块体。

2）工程措施。采用辐射式缆机，减低左岸边坡高度；坝顶以上边坡中部浅表层强卸荷岩体基本挖除，边坡中上部强—弱卸荷带以及两侧强卸荷岩体采用系统锚索加固；顶部崩滑体采用框格梁锚索；中下部弱卸荷岩体或块体采用随机锚索或部分马道锁腰锚索，完整性较好部位采用喷锚支护；调整坝肩槽开挖坡向，加大与顺坡向陡倾角结构面夹角。右岸边坡相对较缓，供料平台与缆机平台保留原始地形，浅层喷锚支护；右岸缆机平台以上边坡系统喷锚加随机锚索。施工期坡顶崩滑堆积体支护量完成近50%后进行下一级边坡开挖；浅表层强卸荷带变形基本稳定后允许进行下一级开挖；开挖至局部危岩体高程时，先进行临近部分开挖，待基本完成危岩体处理后再进行该部位下一级开挖。施工期边坡除强卸荷带局部出现过浅表层裂缝现象以及部分锚杆应力较大外，深部变形量较小，支护应力和变形稳定时间较短。工程2012年3月蓄水，运行2年来，边坡应力应变值较小，稳定无异常。

3）工程经验。在高地应力地区，边坡卸荷程度除受边坡岩体构造制约外，和原始构造应力场主应力与自然坡走向夹角密切相关，该电站大坝处于河湾处，河湾不同位置斜坡卸荷存在明显差异。选择合适缆索形式，降低边坡开挖高度；对于整体稳定性较好的坝肩边坡，主要采取随机锚索进行深层加固。尽量调整坝肩槽下游坡向改善了边坡稳定性，降低了施工安全风险。施工期利用有限资源优先加固坡顶崩滑体、卸荷破碎岩体、不稳定块体以及危岩体；密切跟踪每一步开挖揭露的地质条件，尤其是软弱结构面和顺坡向结构面分布、性状以及组合情况，及时埋设监测仪器，尤其是锚索测力计、多点位移计和测斜计，以掌握边坡变形情况，依据稳定复核成果和监测资料确定支护形象要求；适当放宽岩体质量较好部位的设计支护形象要求，在保证施工期安全和基本稳定下，加快坝肩边坡的开挖进度。

（9）某电站进水口右侧覆盖层滑坡处理。

1）边坡概况。分布于电站进水口上游右侧宽缓冲沟内，边坡总高度近180m，以中间平台为界分为上下两部分。上边坡高100m，布置砂石系统，中间平台顺沟宽100～150m，布置高线混凝土系统，运行期布置厂房地面值守楼，地面高出蓄水位14m，滑坡后缘高出中间宽平台约60m；下部为进水口平台边坡，高出滑坡体剪出口近30m，滑坡堆积物前缘拔河高度约70 m。原始地形较缓，20°左右。边坡地层为第三纪晚期到第四纪早期河湖相黏质粉土或粉质黏土，滑坡堆积物成分较为复杂，由粉土、碎石土、块石土等组成，滑坡体基覆界面局部平缓处见砂卵砾石层透镜体，中间平台及其以上边坡发育两层地下水，上层为潜水，下层为承压性地下水，平台以下无承压性。中间平台以上主要为黏质粉土，表层为碎块石土，沿基覆沟床厚度30～60m；平台以下为滑坡堆积或混合堆积物，碎块石夹黏质粉土，进水口平台以下沿沟分布人工弃渣，沿沟弃渣长度约150 m，沿基覆沟床滑坡堆积物和弃渣总厚度30～40m。中间平台及其以上边坡存在两条滑带，上层滑带在中间平台坡脚至上一级台阶之间坡面上呈弧形出露，滑移擦痕明显，擦痕平缓。基覆沟床较缓，大致分为三段，上部15°～20°，中间平台以下至进水渠底板20°～30°，底板以下5°～15°。边坡土层松软，边坡遇水局部滑塌，主要滑带土f值12°～14°，C值15～17 k Pa，滑坡堆积体天然状态下整体基本稳定，施工期不稳定，局部处于临界稳定状态，台阶内边坡开挖切脚后浅表层局部塌滑。上部边坡稳定性关系砂石和高线混凝土系统安全运行，下部边坡蓄水后的稳定对电站进水口有一定影响。

2）工程措施。根据边坡危险性评价，边坡等级为二级，安全系数按二级下限控制。

上部边坡分二期处理：第一期按施工期重要场地稳定要求治理，中间平台内坡脚设置直径3 m的机械桩，间距6 m，平台以上4个台阶设置浆砌石挡墙或混凝土挡墙，坡面和中间平台上一级台阶内侧混凝土挡墙墙背设置1000 k N框格梁锚索，张拉荷载750 k N，锚索一般长50～60m，部分70～90m，最长大110m，坡脚布置深排水孔，系统地面做硬化处理；二期处理，中间平台坡脚增设混凝土挡墙并对中间平台至上一级台阶之间进行填渣压坡，坡顶卸载，主要目的是提高边坡运行期的安全度。

下部边坡：进水渠平台坡脚设置2排直径3m的机械桩，将进水渠右侧坡脚线外移调整为弧形，坡脚布置混凝土高挡墙，挡墙地基级配碎石置换，桩体上部连系梁与挡墙形成整体。利用高挡墙对下部进行压坡，水下部分框格梁回填石渣喷混排水防护。经两步治理，施工期和蓄水后边坡位移较小变形稳定，锚索应力基本无变化。

3）工程经验。对于同时存在浅层和深层滑动问题的多滑面边坡，根据潜在滑面埋藏深度以及稳定性，统筹兼顾浅层和深层稳定问题采取抗滑桩、框格梁预应力锚索、挡墙、压坡等综合支挡加固措施较为合理；针对覆盖层深厚情况，突破锚索使用长度极限亦是可行的，施工和运行期边坡安全性状表明锚索长度对其锚固效果影响不大；采用大直径机械成孔桩处理深层滑动，可大大加快施工进度，并避免松软饱水地层人工成孔施工困难和施工安全风险较大的问题；采用基础置换解决高挡墙地基承载力不足问题；按施工期和运行期工况和稳定性要求分期实施是可行的，降低了施工高峰强度，优先对浅层滑体下部或最危险的滑面进行框格梁锚索支护可在最短时间内保证施工场地按期安全投入使用。不足之处是对于上下两级平台桩前土体的抗滑作用未予以考虑。需进一步探讨如何处理反演工况对滑面综合抗滑强度取值的影响。

（10）西部某流域部分河段弱胶结或钙化堆积体特征与防治。

1）堆积体胶结成因。部分河段堆积体存在弱胶结或“半岩化”甚至“岩化”现象，其弱胶结或“岩化”程度与地下水生成环境和水化学成分密切相关。地下水生成环境、活动性、水质化学成分又与区域地层岩性、区域性断裂、边坡岩体结构、地表水补给、下渗条件等密切相关。根据胶结物来源可将弱胶结或“岩化”土体成因分成以下几种类型：

a）溶蚀胶结型。区域分布大面积可溶岩或胶结物可溶岩石，如灰岩、大理岩、钙质、铁质砂岩、岩盐等地层，当地下水循环动力和环境（包括流速、环境温度、地下水浓度等）发生变化时，富含钙、铁等离子的地下水发生“脱水反应”形成固体胶凝物质充填土体空隙。常见的有灰岩以及钙质砂岩地区碳酸钙胶结的“钙化岩体”或弱胶结崩坡积物、阶地堆积物。

b）温泉胶结型。区域内沿深大断裂富含钙、硫温泉出露，在温泉溢出地带形成钙化物或硫化物胶结的“钙化岩体”或弱胶结崩坡积物、阶地堆积物。

c）固结胶结型。此种类型见于高山冰水沉积物，因时间长、厚度极大，沉积物因受自重固结和钙化物、硫化物等胶结形成“半岩化”堆积体。

2）堆积体特征。堆积体分布一般高于河床，处于一级阶地或较老的河漫滩以上，部分下伏砂卵砾石层，堆积体地形坡度较大，前部地形较陡，甚至呈陡崖，弱胶结体和“半岩化”堆积体临界自稳垂直高度较大，形成十几米到几十米，甚至近百米陡崖，边坡变形主要表现为前部拉裂崩塌，称之为“土崩”，堆积体地下水位一般位于基覆界线附近，界面一般无胶结，弱胶结或钙化体一般可见后期溶蚀裂隙或溶穴发育。弱胶结土体强度较高，内摩擦角可达30°～40°，内聚力可达50～100 k Pa，甚至更高，堆积体整体稳定性一般较好。

前部存在钙化岩体的崩坡堆积体其整体稳定性很大程度上取决于钙化体的稳定性，钙化岩体稳定性与其规模、前缘坡度、钙化程度、下伏土体强度或接触带性态等有关。钙化体底部受到冲刷易导致堆积体前部失稳。堆积体前缘钙化部分对斜坡上部起支挡作用，切脚开挖易导致上部斜坡失稳。受库水影响，堆积体前缘钙化部分易出现拉裂、崩塌，大型弱胶结崩坡堆积体蓄水后一般以牵引式变形或局部塌滑为主，发生整体快速失稳的可能性不大，规模越大，其整体快速滑移失稳的可能性相对较小，其变形失稳特征类似于库区岸坡再造。

3）工程处理。堆积体参数选取对设计稳定性较为关键，室内试验值较原状土低，应尽量进行土体原状样或原位抗剪试验以获取较为接近实际的抗剪强度参数试验值，并与不同反演工况下的参数取值进行对比后综合确定最终选用值。针对自然状态下稳定的边坡，其暴雨、地震工况下稳定系数宜按不小于1.05或1.0考虑反演综合抗剪强度参数。针对前缘高陡情况，还应结合堆积体地形、自然稳定情况以及前缘失稳形态反演堆积体土体强度。

尽量避免堆积体坡脚开挖，开挖坡度不宜大于45°，利用坡脚“半岩化”或“岩化”部分实施支挡或锚固。针对环境或近坝库区的此类大型崩坡堆积体，可考虑利用监测手段进行预警防范风险或按照风险控制原则确定治理措施。

4）工程实例。某在建工程坝前500m右岸分布崩坡堆积体，厚20～30 m，高差400m，规模400万m3，坡度25°～45°，中下部较陡，沿河长300m，前缘拔河高度约30m。土体有弱胶结现象，下伏基岩为变质钙质砂岩、板岩，岩体破碎，基覆界面为饱水碎块石土，倾角30°，地下水活动不强。前缘分布厚10～20m钙化岩体，坡度近45°，局部较陡，钙化岩体上覆崩坡堆积物，二者界面倾角30°，与下伏基岩接触带大部分呈胶结状态，性状较好，接触面上陡下平，从40°变至平缓。蓄水后淹没堆积体高度约60m，其中钙化岩体以上淹没高差约30m，潜在滑面内摩擦角32°～36°，内聚力60～70 k Pa。堆积体自然下整体和局部稳定，暴雨下局部基本稳定或临界稳定；蓄水后整体稳定，局部基本稳定；蓄水加暴雨下整体基本稳定，局部不稳定；地震下整体和局部基本稳定；蓄水加地震下整体基本稳定，局部不稳定。局部稳定低于整体稳定，且局部稳定和整体稳定关系密切，局部失稳将导致失稳规模进一步扩大。

设计目前考虑堆积体距离大坝较近，风险分析表明，暴雨或地震时，运行期局部失稳产生的涌浪和淤积对大坝等重要建筑物影响不大，施工期局部失稳对围堰和导流建筑物影响较大，边坡按B类一级考虑治理。治理达到B类一级稳定要求，初步需设置尺寸5m×8m抗滑桩，间距6～8m，深度45～65m，投资超过1亿，工期需2年左右。因抗滑桩施工条件较差和深度大，施工困难且存在较大的施工安全隐患。

鉴于堆积体潜在失稳危害主要发生在施工期，因暴雨工况下局部稳定性较差引起，且施工期围堰水库对堆积体基本无影响，运行期不会危及大坝运行，边坡稳定按B类二级标准进行控制应是合适的，其治理措施可主要针对施工期局部（堆积体下部）不稳定部位，以解决施工期安全风险，亦可统筹考虑运行期安全风险予以适当加强，以提高局部稳定性并控制运行期暴雨或地震下失稳规模，降低失稳对大坝的不利影响。借鉴大量堆积体治理工程经验，堆积体前部采取支挡和框格梁锚索加固，结合堆积体截排水措施应可有效提高其稳定性并防止边坡整体发生危害性变形或突发失稳，大大降低施工难度和处理工程量。

某已建电站库区17 km右岸存在大型崩滑堆积体，分布高差220m，前缘拔河高差20m，规模2000万m3。下部主要为灰岩崩坡碎块石钙化岩体，分布高差100m，三面临空，前缘为陡崖地形，可见溶洞、溶蚀裂缝；上部为主要为玄武岩崩坡碎块石滑坡堆积物，钙化岩体与滑坡体之间存在宽100m宽缓台地，滑坡堆积物主要分布于台地坡脚以上，高差120m，坡度25°～40°，前缘坡度较大。钙化岩体与下伏基岩面较陡。蓄水淹没高度为50m左右，蓄水至钙化岩体坡脚后，钙化岩体发生整体位移，变形开裂，蓄水初期最大日变形量达10～40mm，临空面附近开裂现象较为显著，前缘陡崖部分崩塌，钙化岩体后缘拉开导致后部滑坡堆积物前缘发生塌滑。蓄水年内变形受降雨影响较大，一年后变形趋缓，地表最大变形达1000mm，至今蓄水已近3年，目前变形基本趋于稳定。

（11）西部水电站道路工程。

1）设计建设现状。西部高山峡谷道路建设条件较差，边坡表生改造作用强烈，不良地质现象发育，且高度和规模很大，投资越来越高，部分占到电站总投资的10%，甚至更高。对不良公路边坡进行“让步处理”是目前一种通常采用的设计与投资控制做法，设计开挖坡度较陡，支护很弱或不支护。对不良边坡潜在的风险估计不足的结果是边坡一旦出现变形失稳，其失稳高度和规模将进一步向高处发展，十几米至几十米的工程边坡最后可能塌至上百米甚至几百米，边坡塌方后处理难度进一步增大甚至成倍增加投资，对公路建成后的安全使用亦极为不利，通行风险很高，有的工程不得不改线。

2）道路方案设计。尽量加深道路方案比选和初步设计阶段勘察设计深度，避免通过大型不良地质体或高陡地段。方案设计应至少遵循风险控制原则，充分考虑边坡施工难度及其施工影响、施工以及运行期安全风险，路基工程应处理到基本稳定，高位危石风险可得到基本控制。高填方路基工程不宜采用浆砌块石挡墙，挡墙设计应充分考虑上部边坡的作用。对在建工程遇大型高陡不稳定边坡时，若调整线路已不可能，其整体应处理至基本稳定状态，达到水电站工程三级边坡稳定下限要求。在边坡稳定性较差或地形陡峻的地段尽量采用洞线通行。

水电站场外专用道路、场内道路以及移民复建公路设计应把基本满足电站建设大件运输或农村通行需求作为主要设计控制条件，并根据道路建设的地形地质情况，结合道路使用情况，综合考虑施工困难、环境影响等因数具体确定设计标准和参数，以降低公路工程风险和工程造价。一般情况下，场外专用道路和场内非干线道路（即部分场内主要道路）参照水电三级公路标准，乡村复建道路参照城镇四级公路标准进行设计较为符合实际；场内干线道路一般情况按水电三级公路要求设计，基本满足成品或半成品大件运输要求即可。

（12）某拱坝左右岸坝肩边坡特征与开挖支护方案。

1）边坡概况。

坝高155m，坝顶以上边坡高度达250～280m，总坡高900m，两岸岸坡陡峻，坝顶至上部较缓处高差为250m，次块状、块状闪长花岗岩，与区域砂板岩地层呈断层接触，边坡内无二级断层，少量三级断层或错动带，多为陡倾角斜交岸坡，四级小断层较发育，发育两组斜交陡倾角节理和一组横河向陡倾角节理，缓倾角结构面局部发育，深部残余构造应力水平中等偏低，10～15 MPa，强卸荷深度较浅，中等风化深度较大。边坡整体稳定性较好，局部存在不稳定块体或潜在不稳定组合，规模较小。

2）开挖支护方案。

a）充分考虑揭顶道路施工难度和施工工期对工程总工期影响，建议尽量降低边坡揭顶高程。考虑以缆机垂直入仓为主，适当辅以其他形式的入仓方式，以尽量降低缆机平台边坡高度，开口线高程以上部陡缓变化部位控制为宜。

b）重点对不稳定块体或潜在的不稳定块体进行加强锚固。

c）坝肩槽上下游边坡均不同程度存在顺坡向高陡结构面组合，应尽量放缓开挖坡度或调整坡向，并加强支护。

d）利用坝头坝段布置供料平台，研究供料平台至缆机平台边坡可尽量不进行开挖的可能，重点对该范围边坡危岩体进行处理。该方案最大的问题是如何在保证安全作业的条件下实施两级平台之间高陡自然坡面的加固施工。

e）施工期应进一步对危岩体进行排查，提前或跟进开挖施工，处理稳定。

（13）某电站左岸坝肩卸荷倾倒岩体开挖支护方案设计建议。

1）边坡概况。大坝为碾压混凝土重力坝，坝高128m，坝顶以上自然边坡高度400m，左岸为反向坡，中厚层、厚层夹薄层砂板岩，坝顶以上斜坡卸荷强烈，浅表层岩体倾倒变形强烈，卸荷深度达60m，边坡坡度较陡，自然下边坡基本稳定，浅表层存在垮塌现象。

2）开挖支护方案。开挖支护方案取决于坝顶以上斜坡稳定性，并对投资、工期进行综合比较。鉴于倾倒变形深度不大，深部卸荷岩体整体稳定基本满足施工期要求，应尽量降低开挖高度，左岸缆索可考虑采用固定缆索运行方案，尽量减少边坡开挖范围。对坝顶以上开挖边坡进行预应力锚索加强支护，必要时对深部卸荷带设置锚固洞等。开口线以上的浅层倾倒变形体采取框格梁锚索支护。该方案关键线路工期相对较短，造孔施工难度较大。采取削坡减载开挖方案，将上部强卸荷带尽量挖除，该方案揭顶高程较高，开挖施工准备工期长，开挖量、投资较大。