5.2　左岸山体坝段

5.2.1　地形地质情况

小浪底斜心墙堆石坝左坝肩为一南北山岭，长约3km。其中正常溢洪道以南约400.00m，受上游风雨沟，下游瓮沟、西沟和葱沟等的切割，山体相对比较单薄，而且山体上部存在多层连续性较好的缓倾角泥化夹层；水库蓄水后，夹泥层等情况将会随之恶化，山体将存在严重的稳定问题。故该段山体也曾有“左岸单薄分水岭”之称。左岸山体加固处理基本是针对该段分水岭而言的。在溢洪道以北风雨沟沟头附近有一垭口，基岩面高程不到240.00m，需设副坝。

按照地形、地质特点，左岸山体可以溢洪道为界大致分为两段，以南称为洞群段，以北为副坝段。本节着重介绍洞群段的加固处理，副坝段将在第9章介绍。

左岸山体上部主要出露三叠系下统刘家沟组和尚沟组岩组。沟内有许多断脚岩层出露，其中主要为岩层。整个左岸山体岩层层面基本倾向下游（北东方向），倾角12°～14°，南陡北缓，局部达17°。岩组为厚层钙、硅质砂岩与粉砂质黏土岩、黏土岩、粉砂岩等（约占30%）互层，层间发育泥化夹层。

稳定分析表明，控制左岸山体稳定的主要是岩层内的泥化夹层，地质勘探查明该岩层内共有17层泥化夹层，其中有些夹层的连续性较好，一段连续长度达200～400m。夹泥层综合（考虑夹泥类型、连续率等）内摩擦系数f＝0.23～0.29，凝聚力c＝4.9kPa，而且在上、下游坡临空出露或埋深较浅，对上部山体的稳定十分不利。另外，三条近于平行的断层F236、F238、F240横切山体，F28断层与左岸山体山脊走向成约30°角斜切山体，破坏了左岸山体的整体性，使得两断层间及外侧的山体，具备单独下滑的可能性。

据地质调查，山体下游坡浅表层岩体已发生过蠕滑和倾倒变形。水库蓄水后，山体的水文地质条件将发生改变，特别是遭遇地震时，山体稳定问题将更为突出。

5.2.2　左岸山体在工程中的地位

如第2章所述，左岸山体，特别是近河段的近400m，可以认为是主坝的延伸。左岸山体一旦失稳，也将直接危及大坝的安全。

由于右岸地形、地质条件限制和枢纽总布置要求，枢纽所有的泄水、发电建筑物都集中布置在这里。这些建筑物包括：3条孔板泄洪洞、3条明流泄洪洞、3条排砂洞、6条发电洞和地下厂房、一条灌溉洞和一条正常溢洪道。因此，左岸山体的整体稳定，直接影响枢纽的正常运行，对于整个枢纽的安全至关重要。

左岸山体岩层倾向下游，受沟谷切割造成山体比较单薄，但除上游风雨沟的走向与山脊基本一致、下游瓮沟交角较小外，其余各沟均与山脊近于垂直，沟与沟之间山梁延伸较长，对整个山体起到支撑作用。所以，左岸F240断层以北山体不存在稳定问题，F240断层以南部分，在水库蓄水后，可能失稳破坏。最可能发生的破坏型式是沿埋藏较浅（深20～40m以上）的泥化夹层层面发生滑动。

5.2.3　加固设计标准和初步设计方案比较

鉴于小浪底工程的规模和重要性，以及左岸山体在该工程中的重要地位，左岸山体与枢纽其他主体建筑物一样，按1级建筑物进行加固处理设计。设计地震烈度为Ⅷ度。

稳定计算表明，当正常高水位275.00m遇Ⅷ度地震时，不满足稳定要求（见第5.2节）。破坏形式为沿浅层泥化夹层的滑动。

初步设计阶段，曾研究过数十种山体加固处理方案。具有代表性的有六种：

方案1　沿山梁设置灌浆帷幕与排水，下游坡采用石渣压戗。

方案2　沿山梁设置灌浆帷幕与排水，不足者用混凝土齿槽或混凝土压戗。

方案3　上游坡衬砌混凝土，坡脚设置帷幕和排水，不足在下游坡设预应力锚索。

方案4　混凝土面板包山方案，即上游坡设混凝土面板，其下设反滤，排水层，在面板底座布置灌浆帷幕，其下游设排水隧洞，下游坡采用石渣压戗。

方案5　沿山梁设灌浆帷幕与排水，下游坡设混凝土抗滑桩或键。

方案6　沿山梁设灌浆帷幕和排水，局部稳定性不足，设置预应力锚索。

经对各方案分析比较初步设计推荐的综合处理方案为：沿山梁进行帷幕灌浆，灌浆帷幕后设置排水系统，以降低山体浸润线；在下游坡填石渣压戗；在泄水建筑物洞群区，同时设置钢筋混凝土抗滑桩，以承担剩余下滑力。

5.2.4　招标设计阶段的优化

5.2.4.1　初设推荐方案存在的优缺点及应进一步研究的问题

在招标设计开始后，首先对初设推荐方案的特点进行了分析和总结。通过分析和总结认为，初设推荐方案有以下两个突出的优点：

（1）充分利用灌浆帷幕和排水作用，有效地降低渗流量和地下水位。岩石浅层的软弱泥化夹层是影响左岸山体稳定的内在因素。水库蓄水后，随着浸润线的抬高，夹泥层长期浸水，原有性能将恶化。设置帷幕和排水，可有效地降低浸润线，使尽可能多的泥化夹层，特别是上部岩层内的泥化夹层，在水库蓄水后仍处于地下水位以上，得以保持原有自然状态。

由于降低浸润线对提高山体抗滑稳定性效果十分明显。因此，无论采取什么处理方案，帷幕和排水都是必要的。

（2）利用开挖料填筑石渣压戗，技术经济明显。枢纽各建筑物石方开挖量达2452万m3，有大量的开挖料可以利用；石渣压戗填筑施工与坝壳堆石相同，不需另置专门机械。若直接填筑或就近堆存回采，经济效益非常明显。即使堆存较远，回采填筑经济效益可能不明显，但减少了对环境的污染，也减少弃渣处理工作量。从左岸山体下游坡的地形看，沟谷发育，是填筑石渣的有利地形条件。回填石渣压戗的正是利用了这种有利的条件。

初设推荐方案的缺点是，洞群区山体采用钢筋混凝土抗滑桩加固，需3m×5m截面、深30.00m混凝土抗滑桩100多根，混凝土达5.7万m3。但由于山体体积庞大，采用抗滑桩加固，对提高其稳定性效果并不明显。另外，由于泥化夹层自上而下呈多层分布，桩的布置比较困难，而且可靠性较差。

5.2.4.2　加固设计方案优化

初步设计阶段，左岸山体所有泥化夹层的抗剪强度指标均采用摩擦系数f＝0.25，凝聚力c＝4.9kPa。实际上按泥化程度和构成物质不同，泥化夹层可分为全泥型（a型）、泥夹碎屑型（b型）、粉砂夹泥或泥夹粉砂型（c型）、泥膜型（d型）和碎屑夹泥型（e型）五类，残余强度的范围值f＝0.213～0.290（小值平均值），c＝6.7～16.7kPa（平均值）。因此，采用一种指标进行稳定分析，显然其结果不能完全反映左岸山体实际稳定情况。

通过对初设阶段加固方案存在的缺点和遗留问题的分析，要选取合理的处理方案，最根本的问题就是摸清泥化夹层的分布形态，正确选择夹层的抗剪强度指标。

在招标设计阶段，进行了进一步的地质调查和试验，根据夹泥实际的空间分布形态，考虑夹泥类型、连续率和厚度因素，以及地质构造特点，对左岸山体稳定性的影响。对不同地段不同的夹泥埋藏深度，确定不同的滑动模式和计算假定，对不同的夹泥层采用不同的抗剪强度指标进行稳定分析。根据计算分析结果，对加固处理方案进行了优化，取消了洞群区的抗滑桩，减少了石渣压戗工程量。如将初设阶段高程262.00m的压戗平台降低高程245.00m；正常溢洪道至F238断层之间，节省工程量49%。