冉 从 彦， 林 红， 曲 海 珠

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

重力坝的抗滑稳定尤其是深层抗滑稳定是保证大坝安全的一个重要条件，坝基内经常有各种形式的软弱结构面存在，当产状有利于其上的坝体滑动时，便很容易形成大坝安全的控制因素，因此对于层状岩体发育地区，须格外警惕大坝的深层抗滑稳定问题[1]。

色拉龙一级水电站位于老挝中部的沙湾拿吉省色拉龙河下游河段，距离老挝首都万象约568 km。电站坝址多年平均流量90.6 m3/s，水库正常蓄水位215 m，库容8.81亿m3，定水头46 m，装机容量70 MW。电站为二等大(2)型，采用坝式开发，枢纽工程由混凝土挡水坝、溢流坝、引水系统、发电厂房等组成，拦河坝采用碾压混凝土重力坝，坝顶总长度459 m，最大坝高67.5 m。

电站坝址位于东南亚侏罗、白垩系红层地层中，该套地层为砂泥岩互层，具有形成年代晚，胶结程度差，黏土矿物含量丰富，亲水性强、力学强度低、软弱夹层发育等独特的工程特性。诸多水电工程实践表明，在红层中修建大坝普遍存在软弱夹层及缓倾结构面带来的坝基(深层)抗滑稳定问题，这些问题已成为水电工程建设中的区域性地质问题[2]。因此，必须加强对大坝坝基岩体工程地质条件的勘察，尤其是对泥岩、泥质粉砂质等软岩以及对层间挤压带、层面裂隙等缓倾角结构面的埋藏分布、物理力学性质等进行重点勘察，为大坝建基面选择，地基处理方案及建设和运行期大坝稳定评价提供基础资料。

2 坝区基本地质条件

2.1 地层岩性

色拉龙一级水电站坝址区两岸分布第四系坡残积土层，河床基岩裸露，按岩性组合特征可细分为4个岩组[3]。

(J1)：紫红色中厚层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩与灰色、浅紫红色厚层砂岩互层夹紫红色薄层泥岩，厚度大于20 m，分布于河床以下。

(J2)：灰色、浅紫红色厚层至巨厚层砂岩夹紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及少量深灰色薄层泥岩，厚13～18 m，分布于河床以下。

(J3)：紫红色中厚层泥质粉砂岩与灰色、浅紫红色厚层砂岩互层，夹紫红色、青灰色薄层泥岩，厚23～27 m，分布于河床以下。

(J4)：灰色、浅紫红色厚层至巨厚层砂岩夹紫红色泥质粉砂岩及少量紫红色薄层泥岩，厚10～13 m，分布于两岸坡底及河床表层。

2.2 地质构造

根据现场地质调查，工程区构造作用不明显，坝址区未见断层发育。钻孔岩心揭示各岩层层面裂隙接触胶结良好，无层间错动带发育迹象。岩层为单斜构造，岩层产状N20°～40°W/SW∠5°～15°。

根据现场统计，坝址区主要出露2组裂隙，一组为层面裂隙及顺层裂隙(多发育于泥质粉砂岩、泥岩中)，其产状为N20°～40°W/SW∠5°～15°；一组为陡倾构造裂隙(多发育于厚层砂岩中)，其产状为近EW/N∠75°～85°。

2.3 岩体风化

坝址区地层软硬相间，各种岩石抗风化能力不一，各地层的风化差异大。砂岩的抗风化能力强，风化深度浅；泥质粉砂岩和粉砂质泥岩次之；泥岩抗风化能力最差。各岩性的风化程度除了在深度上有差异外，在砂岩、泥岩互层部位，沿泥岩地层易产生风化凹槽。

强风化岩体主要发育在两岸岸坡，河床部位因水流冲刷作用，强风化岩石已经被冲蚀，表部暴露的均为弱风化岩体。

3 河床坝段地质条件

色拉龙一级水电站左岸坝段(1～9号)及右岸坝段(16～23号)由于坝高普遍不高，且均置于基岩上，工程地质问题不突出。笔者主要分析河床高坝段(10～15号)的工程地质问题。

3.1 坝基岩体质量

河床坝段坝基设计开挖高程约155～160 m，坝基部位出露灰白色砂岩(J4)，为中硬岩，岩体微新～弱风化，多呈厚层状～巨厚层状，岩体完整，未见断层或挤压破碎带出露，顺层裂隙发育少，层面裂隙产状N20°～35°W/SW∠5°～10°，多闭合，裂面微起伏粗糙，新鲜，干燥，岩体为Ⅲ类。

3.2 缓倾结构面发育情况

工程所在区域为相对稳定地块，根据现场地质调查、钻孔勘探、开挖揭示以及坝基岩体质量检测，均表明坝址区内无断裂发育，亦未见小断层和层间挤压破碎带等软弱结构面发育，坝基部位发育的结构面以层面及裂隙为主。

在前期勘察实施的共900余米的钻孔岩芯中，岩心破裂面以近水平裂隙发育为主(图1)，几乎未见陡倾裂隙(倾角大于60°)出露。

图1 典型钻孔岩心裂隙发育情况

开挖揭示亦表明坝基岩体内裂隙以缓倾层面裂隙及顺层裂隙发育为主，陡倾裂隙少量发育，并存在随坝基岩体埋深的增加(风化程度的减弱)陡倾及随机裂隙相应减少的现象。

根据施工期31个灌浆检查孔的孔内影像资料，共统计缓倾角(<30°)裂隙219条，中等倾角(30°～60°)裂隙16条，陡倾角裂隙几乎未见。

3.3 结构面类型

根据钻孔岩芯、开挖揭示及坝基检测孔内图像，不同岩性间无明显的沉积间断软弱面、挤压错动迹象，对于层面裂隙而言，多胶结良好，见图2。

图2 孔内影像揭示不同岩性的接触情况

顺层裂隙多为刚性接触，无充填，多表现为显化裂隙两侧尖灭为纹理(图3)。陡倾裂隙局部出露，总体为刚性结构面。

图3 孔内影像揭示的典型顺层裂隙性状

3.4 结构面粗糙度

根据国际力学学会的建议，对结构面的起伏粗糙度可采用Bardon等提出的典型剖面进行划分[4]。

在施工开挖期间，针对部分长大顺层裂隙进行了实测(图4)。结合大坝下游侧齿槽开挖揭示(图5)，参考Bardon等提出的10条标准剖面(图6)进行起伏粗糙度划分。综合分析认为，坝址区顺层裂隙粗糙度以平直粗糙(3级)为主。坝址区其他裂隙，多延伸较短，亦多以平直粗糙为主。

图4 部分实测顺层裂隙起伏情况图

图5 大坝下游齿槽典型顺层裂隙起伏情况

图6 JRC与典型裂隙剖面模型图

3.5 结构面连通率

对于层面裂隙而言，从其地质沉积成因分析，就有限的坝址区范围而言，其连通率确定为100%。

对于顺层裂隙，其多不连续延伸，两侧多尖灭为纹理，连续段延伸长度不等(3～20 m均有出露)，现场根据10～12号坝段齿槽编录情况(岩性为J2砂岩，该段齿槽边墙上出露一条断续延伸、相对长于顺层裂隙，依该断面上统计结果分析，在砂岩岩体内，顺层裂隙线连通率多小于70%。

对于陡倾裂隙，根据现场编录，在各坝段该组裂隙较为发育部位确定统计窗口(带宽2 m，顺水流方向)，经采用投影法对其线连通率进行统计，统计结果见表1。

3.6 结构面物理力学特征

通过开挖揭示及灌浆检查孔各种资料的分析，对河床坝基各类结构面的工程地质特征进行总结，经工程类比，参考有关规范，提出坝基部位缓倾角结构面主要抗剪参数建议值(表2)。

3.6.1 层面裂隙.

产状N20°～40°W/SW∠5°～15°，其倾角总

表1 坝基顺河向陡倾裂隙线连通率统计表

体上随高程降低而趋缓，多发育于不同岩层(性)接触部位，同一岩层内不发育，为沉积原生结构面，由于工程所在区域上未经历明显的构造作用，层面裂隙多胶结紧密，力学性状良好，现场多通过两侧岩性及颜色的变化来确定，在坝址区有限范围上可视为完全连通。

表2 坝基结构面抗剪强度地质建议值

3.6.2 顺层裂隙

产状同前，层内发育，多断续延伸，两侧多尖灭为层理，分析认为其主要由早期沉积层理，经后期轻微构造作用或卸荷等物理作用形成。该组裂隙面多平直～微起伏、新鲜、无充填物质、刚性接触。根据现场统计，其余砂岩岩体内线连通率60～70%，在泥质粉砂岩等岩体内线连通率小于50%。

3.6.3 陡倾裂隙

近EW/N∠75°～85°，局部出露，间距30～50 cm，延伸长度多1 m左右。该组裂隙发育范围与建基岩体天然埋深(风化程度)相关，次之与岩性相关，在坝基部位表现为在两岸高程部位的低坝段坝基内较发育，而在低高程的高坝段坝基部位少有发育。

4 坝基抗滑稳定评价

4.1 滑移模式

色拉龙一级水电站坝基表层滑动受坝基混凝土与下部岩体间接触面的抗剪强度控制[5]。

坝基深部岩体内无小断层、层间挤压破碎带等控制性的不利软弱结构面分布，但坝基岩体内的层面裂隙及顺层裂隙缓倾下游，可构成潜在的底滑面，对坝基抗滑稳定存在不利影响。

河床坝段坝基及浅表岩体为完整的厚层-巨厚层砂岩(J4)，Ⅲ类岩体，厚度约5～10 m，其下分布的J3层为泥质粉砂岩与砂岩互层，该层岩体类别以Ⅳ类为主，根据该部位建基面、齿槽及检查孔揭示，出露的结构面包括：(1)J4层与J3层之间分布的层面裂隙；(2)J4层内的顺层裂隙不发育，根据齿槽揭示，可确定为1条，分布高程152 m左右；(3)J3层内的顺层裂隙，较发育，根据检查孔揭示，其间距约50～70 cm。坝基岩体内其他裂隙不发育，则河床坝段的滑移模式为以缓倾下游的层面裂隙及顺层裂隙构成相对控制的底滑面，在下游侧由Ⅲ类、Ⅳ类岩体内剪出而形成双滑面组合模式，其滑动模式示意图见图7。

4.2 抗滑稳定评价

色拉龙一级水电站工程区位于区域构造稳定地块，坝基部位无确定性的软弱结构面分布(如断层、顺层挤压带等)。坝基岩体内分布的结构面以层面裂隙及顺层裂隙为主，其中，层面裂隙胶结良好，顺层裂隙刚性接触且断续延伸，结构面力学性状相对较好。

图7 河床坝段典型双滑面深层滑移模式

河床坝段无控制性的横河向及顺河向陡倾软弱切割面，少量发育的顺河向陡倾裂隙连通性差，潜在的深层滑移模式结构面组合多不完备，滑动块体在侧向及后缘(上游)存在较强的约束作用，总体认为本工程抗滑稳定地质条件相对较好。在开展坝基抗滑稳定分析计算时，需充分考虑该工程结构面发育特点，选用合适的计算和评价方式。

5 结 语

色拉龙一级水电站河床高坝段整体置于J4层厚层砂岩上，属于Ⅲ类岩体，具备较好的建基条件。河床坝基地质构造简单，无断层、层间挤压带等软弱结构面发育，但岩体中层面裂隙、顺层裂隙等缓倾角结构面较发育。通过钻孔取芯、孔内成像、现场实测等手段，查明了层面裂隙顺层裂隙的分布深度及特征。层面裂隙胶结愈合良好，100%连通；顺层裂隙为刚性结构面，裂隙面起伏状态以平直粗糙为主，其线连通率多小于70%。

河床坝段无控制性的横河向及顺河向陡倾切割面，少量发育的顺河向陡倾裂隙连通性差，潜在的深层滑移模式结构面组合多不完备，滑动块体在侧向及后缘(上游)存在较强的约束作用，总体认为该工程抗滑稳定地质条件相对较好。