孙 政，田作印，梁大明，李佩南

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春130021）

0 引言

岩体卸荷发生的部位，广义上涵盖了地壳的浅表部，水电工程中更为关注的是河谷岸坡和谷底部位的岩体卸荷。岩体在卸荷过程中的变形与破裂正是由于应力应变场两方面变化所引起的，卸荷破裂面大多沿着或追踪岩体中原有的原生或(和)构造结构面生成，也有部分可形成新的裂缝。从工程角度，主要产生两个效果：1)岩体完整性变差；2)物理力学性能降低。卸荷带中的变形破裂迹象是岩体继续变形破裂的雏型,在一定的条件下可发展为卸荷拉裂岩体、变形破裂体（松动岩体），进而发展为不同机制类型的变形体。一旦破裂面贯通，变形体失稳,则演化为滑坡或崩塌等斜坡破坏。卸荷带划分是水电工程坝址选址、建基面选择、边坡和地面工程开挖设计的主要依据。

蒲石河抽水蓄能电站，总装机容量为1200 MW，共4台机组。电站工程枢纽建筑物主要由下水库、上水库及地下厂房洞室系统等组成。其下水库挡水建筑物为重力式混凝土坝，最大坝高34.1 m，坝顶长336 m。

1 研究区工程地质条件

蒲石河下水库位于鸭绿江右岸支流蒲石河下游，该河流蜿蜒曲折，总体由N向S流，平均纵坡降0.2%左右。库区蒲石河沿岸山体雄厚陡峻，两岸分水岭高程一般200～450 m，比高150～400 m，两岸谷坡较陡，多为30°～40°，植被良好。右坝肩沿岸谷坡较陡，基岩为早元古代混合花岗岩（Mγ2），强～中等风化，局部穿插有闪长玢岩脉，其上覆有第四系松散堆积物。节理发育，主要有3组：①N10°W，倾向 SW，倾角70°以上，平行间距 10～50 cm,断续延伸，下部为一组缓倾角节理切割；②走向N20°E，倾向 SE，倾角 30°～40°,平行间距 30～50 cm,延伸长度 5～10 m；③走向 N80°W，倾向 NE，倾角 85°,平行间距1～2 m，延伸长度大于2 m。上述3组节理中，由于①组节理被②组缓倾角节理切割，形成底部滑移面，又①组节理将②组节理面上部岩石多以10～50 cm平行间距密集切割，故边坡岩石成块状破碎，并受③组走向平行于边坡，延伸较长的陡倾角节理进一步顺坡向切割，鉴于右岸边坡地形较陡，多为40°～45°，故右岸边坡岩石在重力卸荷作用下，岩体受侧向张拉变位，节理多呈宽张状态，部分节理多已松动，故岩体透水性较严重，地下水位埋深较深，低于水库设计水位16 m，因此，对右岸坝肩工程地质条件不利。

2 右坝肩卸荷带岩体主要特征

通过对卸荷带岩体的大量地质调查，综合各种地质现象、裂隙规模与开度、风化作用、岩体完整程度与透水性及地震波波速值等的统计结果，表明卸荷带有如下特征：

1）卸荷使原有由于构造作用产生的断层和裂隙张开，同时产生与岸坡走向近平行的新的拉张裂隙，部分裂隙扩展并与其它方向的裂隙贯通，从而造成岩体裂隙率增高，裂隙规模增大。

2）带内岩体块径多为20～50 cm ，且岩块间联结力弱，局部具架空现象，岩体完整程度差。

3）岩体节理裂隙发育，密度大，贯通性好多呈整体松弛、张开，宽度在几厘米至几十厘米间，充填岩屑和碎块石。

4）由于裂隙发育造成岩体透水性普遍较大，透水率 q 值一般大于 0.1 L/（min·m·m），部分大于0.3 L/（min·m·m），属中等透水～极强透水。

5）岩体的纵波速值较未卸荷岩体有明显降低，波速值平均1300～2000 m/s，岩体完整性系数平均为 0.15～0.38。

3 右岸边坡卸荷带划分

3.1 卸荷带划分依据

在水电工程实践中，按卸荷发育程度进行分带，一般分为强卸荷、弱卸荷和深卸荷3个带。工程上关于边坡卸荷带的鉴定和划分，首先是依据边坡的卸荷现象、裂隙张开、充填情况、隙壁的风化及地下水特征等按照规范提供的标准进行现场判定，然后，结合平洞洞壁的波速做进一步校核。卸荷带划分相对评价标准参照GB 50287-2006《水力发电工程地质勘察规范》划分，卸荷带划分依据见表1。

表1 卸荷带分带划分依据表

目前，国内对边坡卸荷带的划分尚无统一标准和指标体系。在大量现场调查、测试的基础上，综合考虑国内对卸荷岩体的划分，依据文献［1］～［3］，并结合右坝肩边坡卸荷带特征，采用定性和定量相结合，选取裂隙条数、体积节理数、纵波速度等量化指标，来对岩体卸荷进行分带。建立的量化分带标准见表2。

表2 右岸边坡岩体卸荷程度量化指标表

3.2 右坝肩卸荷带划分

根据上述岩体卸荷带划分标准，分别对右坝肩的勘探平洞和灌浆平洞等按指标进行定量划分，同时与现场分析结果（定性）进行对比，具体数据见表3。

表3 右坝肩岩体卸荷程度量化对比表 m

根据量化结果，右坝肩边坡卸荷带为强卸荷带，其深度为10～15 m。从表3可见，按定量指标对右坝肩强卸荷带划分的界线与现场定性划分的界线基本一致，各种方法获得的右坝肩岩体强卸荷下限界线基本相同；还反映了岩体卸荷发育程度：从谷底到坡顶逐渐加深，其大致与坡形一致，因此可以认为在地形形状上差别不大，河水面高程基本相同，边坡的岩性、结构基本相近条件下，右坝肩边坡岩体的卸荷程度基本上是等同发展的。

4 结语

1）岩体卸荷导致新的节理裂隙形成、原有结构面的松弛张开，破坏了岩体的完整性，使岩体的纵波速度降低。因此，选取裂隙条数、体积节理数、纵波速度等定量指标划分卸荷带是可行的。而且按定量指标进行的卸荷分带结果与现场定性划分卸荷带的界线基本一致。

2）岩体卸荷带发育程度受岩体结构、地形条件等多种因素的制约。

3）卸荷作用对蒲石河右坝肩这种坚硬岩层的边坡存在很大影响，卸荷作用影响了坡体的变形和稳定性。

4）右坝肩边坡存在潜在不稳定性，对右岸水工建筑物亦造成安全隐患，应采取适宜的工程措施进行处治。

［1］聂德新，韩爱果，巨广宏.岩体风化的综合分带研究［J］.工程地质学报，2002，10（1）：20-25.

［2］王兰生，李文纲，孙云志.岩体卸荷与水电工程［J］.工程地质学报，2008，16（02）.

［3］张修发.卸荷裂隙在水利水电工程建设中的危害［J］.江西水利科技，1993，19（2）：130-132.

［4］中水东北公司.蒲石河抽水蓄能电站可行性研究报告（工程地质）［R］.2003，8.