关键词 ：工程地质；区域稳定；岩溶；坝肩稳定；边坡稳定；洞坪水利水电枢纽
摘要：洞坪水利水电枢纽区域基本稳定，水库左岸河间地块岩溶十分复杂，白家堡滑坡体规模较大，为此进行了专题研究。坝址区薄至中厚层灰岩岩溶化程度较弱，岩体强度中等，边坡稳定较好，坝肩抗滑稳定性较好，地应力水平中等，地下洞室围岩稳定性较好。
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洞坪水利水电枢纽工程座落在清江中游南岸最大的支流忠建河上，为Ⅱ等大(2)型工程,由拦河坝、泄洪消能建筑物，发电引水隧洞、地下厂房和变电站等建筑物组成。坝型为对数螺旋线型双曲混凝土拱坝，最大坝高135m，总库容3.405×108m3，电站装机110MW，多年平均发电量3.22×108KW•h。
1区域稳定性
洞坪水利水电枢纽工程地处鄂西南山区，平均海拔800m左右，河谷深切，相对高差300～600m，以宣恩——崔坝向斜为主要构造形迹，断裂较少。新构造运动特点是大面积间歇性隆升，发育多期层状地貌和阶地。
区域性断裂主要有恩施断裂，建始断裂和咸丰断裂，恩施断裂Q1—Q2期间有明显活动，1931年于该断裂南端黄金洞发生5级地震，建始断裂有局部活动，咸丰断裂在Q2期间有明显活动，1856年咸丰大路坝曾发生6.2级地震，均离本坝址较远。本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度为Ⅵ度。
2 水库区主要工程地质问题
2.1 左岸河间地块岩溶渗漏问题
忠建河左岸南起宣恩县城郊、北抵清江、长约26km，东西宽仅2km的狭长地带，即所称河间地块。
主要出露三叠系下统大冶组薄—中厚层灰岩夹页岩或泥质灰岩；嘉陵江组灰岩、白云质灰岩、白云岩、溶崩角砾岩夹少量泥质灰岩；中统巴东组粉砂岩、泥岩、页岩和灰岩、泥质灰岩、泥灰岩等。
区内碳酸盐岩广布、岩溶发育，常见的岩溶形态有：溶沟、溶脊、岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶洞等。
根据溶试验成果，T1d—T2b1地层溶蚀能力应为：纯灰岩类＞白云岩类＞泥质灰岩白云岩类（表1、2）。
表1 不同岩性η值与M值统计表
岩性
η(‰) M(g/l)
纯灰岩 10.18 0.88
泥质(含泥质)灰岩、白云岩 10.03 0.77
白云岩 8.70 0.78
表2 大冶组、嘉江组不同段溶蚀试验统计结果
地层 η(‰) M(g/l) 地层
η(‰) M(g/l)
T2j3 9.35 0.82 T1d3 10.76 0.83
T2j2 9.45 0.89 T1d2 10.23 0.76
T2j1 10.71 0.85 T1d1 10.36 0.78
η:溶蚀千分率 M：溶蚀液矿化度
裂隙介质是水流赋存和运移的场所，裂隙介质通过不同的组合，构成了形态各异的渗透网络，决定了岩溶发育程度。据统计区内裂隙发育主要有五组：①15°∠50°；②215°∠70°；③265°∠60°；④115°∠55°；⑤345°∠45°。裂隙发育从规模上可分为两级：第一级是由中型构造裂隙所构成的渗透网络、其密度大、彼此之间连通性好，是地下水赋存的主要场所。称之为中型裂隙网络；第二级是由层面裂隙及横张裂隙(或断层)所构成的巨型渗透网络。
杨泉洞(13号泉)系统：该系统主要汇集南起杉树包，北至关家坨一带面积约8km2的地下水。在岩峰坨一带受横张裂隙控制转为近东西方向，集中于杨泉洞排泄于忠建河。其平均流量约0.15m3/s，最大可达0.5m3/s。
双连剑系统(17号泉)：该系统南起覃家坨北至张家垭，西抵万寨风筝坨。汇水面积约16.5km2，其流量一般0.06～０．２０m3/s，暴雨后猛增至1.0m3/s以上，同时还从其上方约40m(高程约420m)处的双连剑溶洞中涌出。
该河间地块在关家坨和覃家坨之间为分水岭地带，为岩溶相对不发育的弱岩溶化岩块，在覃家坨布设长期观测孔1个， ZK407（覃家坨）孔深450.54m，地面高程793.6m，地下水位595m高于正常蓄水位490m,不会发生岩溶渗漏问题。
2.2白家堡滑坡体
白家堡滑塌体距坝址约1km，位于忠建河右岸，滑塌体前缘高程380-390m，后缘高程510-520m，平面形态为半园形，滑塌体顶部为一较平缓的平台，高程480-500m，体积约240万m3，后缘山体呈靠背椅形，底滑面厚度2m，下部为灰色粘土夹碎石，厚度0.5m，上部为黄色粘土夹碎石，厚约1.5m，滑面以下为志留系中统纱帽组深灰色砂岩与页岩互层，岩石较新鲜，产状平缓，滑面倾向河床，倾角约20º；上部滑体岩体破碎，产状紊乱，局部有一定层序，泥化严重，多为碎块石及黄色粘土，渗水严重，在滑体前缘半腰处以泉形式排泄。
极限平衡方法采用推力传导法、简布法和萨尔码法三种方法对比计算，滑面(带)之稳定性系数在各种水位变动中均大于1.15，可以认为是稳定的，并有足够的安全裕度。在库水位由490m降落到454m时，正常和紧急降落情况下是安全的。
根据弹塑性有限元计算，在滑体的中间地带出现有应力集中，并且剪应力等值线大致平行于滑面(带)方向。这说明滑体中前部应力处于集中状态，岩土体受剪应力作用较显著。滑体不会形成整体的宏观破坏，即不会复活失稳。滑体中前部的应力集中靠滑体中前部的微小变形即可调整，而不会造成整体的大的变形，因而现状情况下，滑体是稳定的。由于本滑坡体90%体积位于正常蓄水位以下，下游又有1km的峡谷，即使滑塌，也不会形成大的涌浪对坝体稳定产生威胁。
3坝址区主要工程地质条件
3.1 基本地质条件
洞坪坝址河床高程378m，河床宽仅30～40m，为V形峡谷，水流较急，岸坡陡峻。
坝址区出露地层有三叠系下统大冶组深灰色薄层及中厚层灰岩夹少量泥质灰岩及页岩。坝址区位于宣恩—崔坝向斜之南东翼，地层倒转，岩层倾向上游，倾角50°～70°，为横向谷。断层较少，且规模不大 ，发育三组裂隙：① 雁列式张裂隙，为层间错动所致，主要特征为：一般在层间发育，不切层，呈雁列式，充填方解石脉，厚约0.5-1cm，长约5-10cm，密集，间距约10-20条/m，产状55°∠３５°～200°∠13°；② 横张卸荷裂隙，与构造主应力方向近于一致，即垂直于岩层走向，在坝址区与河流流向近于一致，在坝肩有一定程度的卸荷张开，倾角较陡，分布较为普遍，有的延伸较长，达数m以上，产状为24°∠69°或210°∠38°，不密集，多充填铁锰质薄膜或方解石脉。③ 反倾向裂隙组：为剪切裂隙，隙面平直光滑，与岩层倾向相反，多呈闭合状，数量不多，但延伸较长，多为数米，长者可达10m左右，产状345°∠37°，有的充填方解石脉 。
本区夹层分布较多，主要为极薄层泥质灰岩，大多数厚1mm左右，少数达1cm，表层有地下水活动部位有泥化现象，夹层由于层间剪切作用，往往发育网状隐裂隙，有的呈碎块状，遇水易崩解。
坝址区岩溶不发育。坝址区下游嘉陵江组灰岩出露区，岩溶较为发育，受断层、裂隙及层面控制，发育有溶洞、暗河及岩溶泉。
坝址区岩体完整，透水性微弱，地下水位较高，水文地质条件较简单。
坝址岩体风化程度较微弱。
岩石饱和单轴抗压强度40Mpa，结合载荷试验、三轴试验成果，岩体允许承载力为5～5.5Mpa，变形模量7GPa，弹性模量10GPa，泊松比0.23。
3.2 坝（基）肩抗滑及变形稳定
坝基建基面岩体为微风化、新鲜岩体，纵波速度4000m/s。
坝址两岸主要结构面：（1）岩石、夹层面SO，（2）横张卸荷裂隙L1，（3）雁列式张裂隙L2，（4）反倾向裂隙L3，（5）NNW向裂隙L4。结构面的产状及其抗剪强度参数汇集列于下表3中。
表3 两岸坝肩结构面产状的抗剪参数一览表
结构面 产 状 抗剪（断）强度参数
抗剪断 抗剪
f′ C′（MPa） f C（MPa）
岩层层面SO 120°∠60° 0.48 0.26 0.42 0.05
横张卸荷裂隙L1 走向315∠90° 0.85 0.6 0.6 0.10
雁列式张裂隙L2 350∠20° 0.9 0.7 0.7 0.10
反倾向裂隙L3 315∠37° 0.8 0.5 0.45 0.05
NNW向裂隙L4 75∠40° 0.85 0.6 0.65 0.10
左岸可能滑移体的结构面组合：左肩可能的滑移体有二。 第一种可能滑移块体由过左拱端的L1构成其侧滑面，L2构成其上游滑动面，层面SO则构成下游滑移面，河岸坡面即为滑移块体之临空面，并假定上游岩体从坝踵竖向下直到L2面彻底拉断。左坝肩第二种可能的滑移块体，其侧滑面同样由顺河裂隙L1形成，NNW向裂隙L4构成下游侧结构面，雁裂式裂隙L2则构成其上游侧结构面，河岸坡为临空面。
右岸可能滑移体的结