0· 引言
辽宁省大伙房水库输水（二期）工程是将浑江调来的水经大伙房水库调节后有效配置给辽宁中部地区的抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦以及大连等7 个缺水城市，并为改善浑河、太子河流域生态环境和农业供水创造条件；是辽宁省经济社会可持续发展、老工业基地产业结构调整和改造、沿海经济带开发的重要区域性水资源配置工程，涉水人口上千万。工程主要由取水头部、输水隧洞、输水管线、加压泵站、配水站、稳压塔等建筑物组成，全长260.8 km，其中隧洞段长29.1 km、管线段长231.7 km。
取水头部布置在大伙房水库左岸，靠近二副坝，防洪标准与水库大坝等主要构筑物的防洪标准相同，采用1 000 年一遇洪水设计，PMF 洪水校核。取水建筑物型式为岸边竖井式取水塔，分为取水闸门段、旋转滤网段、收缩段和快速闸门段，全长64.20 m，最大深度达48.5 m，开挖量为17.5 万m3。由于竖井紧邻库区且受左右冲沟等地形地貌限制，无法放坡开挖。根据勘察资料和现场开挖揭露出的地质条件，竖井开挖岩体节理、裂隙发育，富存小规模断层，开挖岩体近2/3 为全强风化，三面临水，如此高陡边坡和不良的工程地质及水文地质条件，施工期边坡稳定和安全问题极为突出。鉴于取水头部竖井开挖是整体工程的关键项目之一，地质条件复杂、开挖量大、工期紧、安全性要求高，边坡稳定与否直接关系到工程建设成败，对其进行研究和技术攻关，保证施工安全和工程建设的顺利进行，十分必要和迫切。
1· 地质条件分析与统计
取水头部位于大伙房水库库区左岸一突出的山梁，多为裸露的岩体，表部为杂林，临水面较陡，平面略成半岛型。从地层上看，区域内主要分布有太古界混合花岗岩、花岗质片麻岩、变质角闪岩，中生代辉绿岩侵入岩脉，地表处分布有全风化至强风化的花岗岩，呈碎裂－散体结构。从地质构造上看，取水头部处于浑河南岸，受浑河断裂及其派生断裂影响，地形地貌复杂。区域内未见大规模的断层，但小规模的节理较为发育。根据现场勘测资料，区域内主要分布有小规模的断层4 条，其走向为NW-NE 向，倾角较陡。表层由于基坑开挖，卸荷裂隙十分发育。取水头部迎水面及水下自然边坡均较陡，一般在40°～45°，岩石多为全、强风化混合花岗岩和混合花岗片麻岩，片麻理多近直立，局部为厚1～2 m 坡积碎石土。岩体内卸荷裂隙发育，多呈张开状，泥质充填。强风化及弱风化岩顶部多呈中等透水，透水性较强。取水头部岩石物理力学特征见表1。
2· 取水头部边坡失稳模式诊断及稳定分析
2.1 边坡失稳模式判定
根据开挖揭露出地质条件统计结果，可初步得到左岸边坡主要发育三组结构面（倾向/倾角）：1）332°∠75°；2）18°∠68°；3）138°∠72°。根据这3组结构面的空间产状，应用中国水科院的边坡失稳模式判断模式程序YCW 对左侧边坡的失稳模式进行了初步分析，在分析中边坡空间产状为315°∠70°。由于受这3 组结构面空间切割的影响，左侧边坡存在沿产状332°∠75°这一组结构面滑动，其它两组结构面形成侧裂面的平滑滑动的可能性。对于左侧边坡和下游坡联接处边坡的失稳模式也进行了分析，在分析中边坡空间产状为0°∠70°。边坡存在沿第1 和2 组结构面形成楔体滑动的可能性。
同样根据右侧边坡开挖边坡的地质素描，对所揭露到的结构面进行了初步数理统计，右岸边坡主要发育4 组结构面：1）303°∠58°；2）68°∠42°；3）138°∠50°；4）200°∠61°。根据这四组结构面的空间产状，对右侧边坡的失稳模式进行了初步分析，分析中边坡空间产状为135°∠70°。由于受这4组结构面空间切割的影响，右侧边坡存在沿第3 组结构面滑动，第2 和4 组结构面形成侧裂面的平滑滑动的可能性；同时第2 和4 组结构面相互切割，有形成楔体滑动的可能性。
2.2 边坡失稳模式判定
左侧边坡按照设计开挖体型进行核算，作为底滑面的结构面的产状按332°∠65°考虑。考虑开挖过程中可能出现结构面对边坡稳定的影响，分别对边坡沿此结构面从113.0，102.5，92.0 m 滑出3 种工况进行核算，稳定分析成果见表2。右侧边坡按照设计开挖体型进行核算，作为底滑面的结构面的产状按67.5°∠50°考虑。考虑开挖过程中可能出现的结构面对边坡的稳定的影响，分别对边坡沿此结构面从113.0 m 和96.0 m 高程滑出两种工况进行核算，稳定分析成果见表2。
对左侧边坡和下游坡联接处边坡楔体稳定分析，核算由20°∠60°和345°∠75°两组结构面相互切割形成楔体的稳定性。考虑不同开挖高程对楔体大小、以及结构出露情况的影响，分别核算楔体高度H=10，20，30，40 m 时的楔体稳定性。在分析计算中，边坡面按平均坡面考虑，空间产状为0°∠72°。另外考虑施工爆破对边坡稳定性的影响，又核算了Φ=27.5°时，c=0，10，50 kPa 工况，计算成果见表3。
右侧边坡存在结构面68°∠42°和结构面200°∠61°形成楔体滑动的可能性。考虑不同开挖高程对楔体大小、以及结构出露情况的影响，分别核算了楔体高度H=10，20，30 m 时的楔体稳定性。在分析计算中，右侧边坡产状为135°∠72°。另外考虑施工爆破对边坡稳定性的影响，又核算Φ=27.5°时，c=0，10，50 kPa 工况，计算成果见表3。
3· 高陡边坡加固设计方案
1）在取水头部场区开挖中，揭露出的岩体十分破碎，并发现有对预留岩坎稳定不利的构造，为保证预留岩坎的稳定性，确保施工安全，将取水口前缘由0+004.00 m 后置至0+15.95 m。在0—000.75 m 设置帷幕灌浆，帷幕灌浆孔采用Φ75，间距2 m，灌浆压力控制在1 MPa，根据灌浆试验确定帷幕底线为91 m，采用单排布置。通过对岩体稳定的整体分析，在竖井开挖支护过程，根据揭露出的岩体条件，有针对性地确定边坡加固措施。对140.2 m 以下坡面，为防止揭露的岩体风化、落块，在开挖后立即采用锚喷支护，喷射C25 厚100 m，钢筋网Φ8@150 mm×150 mm。
2）不同高程主体支护结构采用不同型式： 140.2～132.5 m 高程锚杆采用Φ22，L=2.5 m，间距2 m；132.5～116 m 高程锚杆采用Φ25，L=3.5 m 间距2m，对节理发育部位锚杆长度增加至5 m；116 m高程以下部位锚杆采用Φ25，L=5 m 间距2 m；针对施工中揭露的不利滑裂面及倒悬体，为避免深层滑动，采用固结灌浆花管代替锚杆加固岩体：在高程126.5，124.5，122.5，114，112 m 部位全周设置固结灌浆花管，上游坡固结灌浆花管采用Φ42，L=5 m 间距2.5 m；两侧及下游游坡固结灌浆花管采用Φ102，L=12 m 间距2.5 m；在高程106，104 m部位全周设置固结灌浆花管，除上游坡固结灌浆花管采用Φ42，L=5 m 间距2.5 m 外，其余均采用准102，L=8 m 间距2.5 m；针对109～107 m 右侧及上下游边坡出现的倒悬体，在108 m 高程增设一排固结灌浆花管，上游坡固结灌浆花管Φ42、L=5 m间距2.5 m，其余均采用Φ102，L=8 m 间距2.5 m；固结灌浆压力0.3 MPa，水泥浆液标准浓度采用2∶1，1∶1，0.5∶1，花管眼距200 mm，每个截面设置4个10 mm 眼孔，交错布设。
3）为降低地下水的影响，在高程130 m 以下设置Φ50PVC 排水花管，孔深2 m、间距3 m，梅花形布置，花管上开孔孔径3 mm，孔距300 mm。以上高陡边坡综合加固措施见图1。
4 ·结语
针对大伙房水库输水（二期）工程取水头部高陡边坡开挖稳定问题为研究对象，通过对地质勘察资料、现场量测、岩体波速测试、物探测试等统计、分析、推测，确定了接近实际的地质参数和模型，在此基础上根据赤平投影原理寻找优势结构面，进行高陡边坡失稳模式判别、平面及楔体稳定性分析。根据系列分析、计算成果，对不良地质条件下高陡边坡开挖采取了针对性的综合稳定措施。经变形监测和开挖实践证明，依据稳定分析成果所形成的开挖及加固方案获得了成功，有效保证了施工安全和工期,获得了显著的安全效益和工期效益。
辽宁省大伙房水库输水（二期）工程是将浑江调来的水经大伙房水库调节后有效配置给辽宁中部地区的抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦以及大连等7 个缺水城市，并为改善浑河、太子河流域生态环境和农业供水创造条件；是辽宁省经济社会可持续发展、老工业基地产业结构调整和改造、沿海经济带开发的重要区域性水资源配置工程，涉水人口上千万。工程主要由取水头部、输水隧洞、输水管线、加压泵站、配水站、稳压塔等建筑物组成，全长260.8 km，其中隧洞段长29.1 km、管线段长231.7 km。
取水头部布置在大伙房水库左岸，靠近二副坝，防洪标准与水库大坝等主要构筑物的防洪标准相同，采用1 000 年一遇洪水设计，PMF 洪水校核。取水建筑物型式为岸边竖井式取水塔，分为取水闸门段、旋转滤网段、收缩段和快速闸门段，全长64.20 m，最大深度达48.5 m，开挖量为17.5 万m3。由于竖井紧邻库区且受左右冲沟等地形地貌限制，无法放坡开挖。根据勘察资料和现场开挖揭露出的地质条件，竖井开挖岩体节理、裂隙发育，富存小规模断层，开挖岩体近2/3 为全强风化，三面临水，如此高陡边坡和不良的工程地质及水文地质条件，施工期边坡稳定和安全问题极为突出。鉴于取水头部竖井开挖是整体工程的关键项目之一，地质条件复杂、开挖量大、工期紧、安全性要求高，边坡稳定与否直接关系到工程建设成败，对其进行研究和技术攻关，保证施工安全和工程建设的顺利进行，十分必要和迫切。
1· 地质条件分析与统计
取水头部位于大伙房水库库区左岸一突出的山梁，多为裸露的岩体，表部为杂林，临水面较陡，平面略成半岛型。从地层上看，区域内主要分布有太古界混合花岗岩、花岗质片麻岩、变质角闪岩，中生代辉绿岩侵入岩脉，地表处分布有全风化至强风化的花岗岩，呈碎裂－散体结构。从地质构造上看，取水头部处于浑河南岸，受浑河断裂及其派生断裂影响，地形地貌复杂。区域内未见大规模的断层，但小规模的节理较为发育。根据现场勘测资料，区域内主要分布有小规模的断层4 条，其走向为NW-NE 向，倾角较陡。表层由于基坑开挖，卸荷裂隙十分发育。取水头部迎水面及水下自然边坡均较陡，一般在40°～45°，岩石多为全、强风化混合花岗岩和混合花岗片麻岩，片麻理多近直立，局部为厚1～2 m 坡积碎石土。岩体内卸荷裂隙发育，多呈张开状，泥质充填。强风化及弱风化岩顶部多呈中等透水，透水性较强。取水头部岩石物理力学特征见表1。
2· 取水头部边坡失稳模式诊断及稳定分析
2.1 边坡失稳模式判定
根据开挖揭露出地质条件统计结果，可初步得到左岸边坡主要发育三组结构面（倾向/倾角）：1）332°∠75°；2）18°∠68°；3）138°∠72°。根据这3组结构面的空间产状，应用中国水科院的边坡失稳模式判断模式程序YCW 对左侧边坡的失稳模式进行了初步分析，在分析中边坡空间产状为315°∠70°。由于受这3 组结构面空间切割的影响，左侧边坡存在沿产状332°∠75°这一组结构面滑动，其它两组结构面形成侧裂面的平滑滑动的可能性。对于左侧边坡和下游坡联接处边坡的失稳模式也进行了分析，在分析中边坡空间产状为0°∠70°。边坡存在沿第1 和2 组结构面形成楔体滑动的可能性。
同样根据右侧边坡开挖边坡的地质素描，对所揭露到的结构面进行了初步数理统计，右岸边坡主要发育4 组结构面：1）303°∠58°；2）68°∠42°；3）138°∠50°；4）200°∠61°。根据这四组结构面的空间产状，对右侧边坡的失稳模式进行了初步分析，分析中边坡空间产状为135°∠70°。由于受这4组结构面空间切割的影响，右侧边坡存在沿第3 组结构面滑动，第2 和4 组结构面形成侧裂面的平滑滑动的可能性；同时第2 和4 组结构面相互切割，有形成楔体滑动的可能性。
2.2 边坡失稳模式判定
左侧边坡按照设计开挖体型进行核算，作为底滑面的结构面的产状按332°∠65°考虑。考虑开挖过程中可能出现结构面对边坡稳定的影响，分别对边坡沿此结构面从113.0，102.5，92.0 m 滑出3 种工况进行核算，稳定分析成果见表2。右侧边坡按照设计开挖体型进行核算，作为底滑面的结构面的产状按67.5°∠50°考虑。考虑开挖过程中可能出现的结构面对边坡的稳定的影响，分别对边坡沿此结构面从113.0 m 和96.0 m 高程滑出两种工况进行核算，稳定分析成果见表2。
对左侧边坡和下游坡联接处边坡楔体稳定分析，核算由20°∠60°和345°∠75°两组结构面相互切割形成楔体的稳定性。考虑不同开挖高程对楔体大小、以及结构出露情况的影响，分别核算楔体高度H=10，20，30，40 m 时的楔体稳定性。在分析计算中，边坡面按平均坡面考虑，空间产状为0°∠72°。另外考虑施工爆破对边坡稳定性的影响，又核算了Φ=27.5°时，c=0，10，50 kPa 工况，计算成果见表3。
右侧边坡存在结构面68°∠42°和结构面200°∠61°形成楔体滑动的可能性。考虑不同开挖高程对楔体大小、以及结构出露情况的影响，分别核算了楔体高度H=10，20，30 m 时的楔体稳定性。在分析计算中，右侧边坡产状为135°∠72°。另外考虑施工爆破对边坡稳定性的影响，又核算Φ=27.5°时，c=0，10，50 kPa 工况，计算成果见表3。
3· 高陡边坡加固设计方案
1）在取水头部场区开挖中，揭露出的岩体十分破碎，并发现有对预留岩坎稳定不利的构造，为保证预留岩坎的稳定性，确保施工安全，将取水口前缘由0+004.00 m 后置至0+15.95 m。在0—000.75 m 设置帷幕灌浆，帷幕灌浆孔采用Φ75，间距2 m，灌浆压力控制在1 MPa，根据灌浆试验确定帷幕底线为91 m，采用单排布置。通过对岩体稳定的整体分析，在竖井开挖支护过程，根据揭露出的岩体条件，有针对性地确定边坡加固措施。对140.2 m 以下坡面，为防止揭露的岩体风化、落块，在开挖后立即采用锚喷支护，喷射C25 厚100 m，钢筋网Φ8@150 mm×150 mm。
2）不同高程主体支护结构采用不同型式： 140.2～132.5 m 高程锚杆采用Φ22，L=2.5 m，间距2 m；132.5～116 m 高程锚杆采用Φ25，L=3.5 m 间距2m，对节理发育部位锚杆长度增加至5 m；116 m高程以下部位锚杆采用Φ25，L=5 m 间距2 m；针对施工中揭露的不利滑裂面及倒悬体，为避免深层滑动，采用固结灌浆花管代替锚杆加固岩体：在高程126.5，124.5，122.5，114，112 m 部位全周设置固结灌浆花管，上游坡固结灌浆花管采用Φ42，L=5 m 间距2.5 m；两侧及下游游坡固结灌浆花管采用Φ102，L=12 m 间距2.5 m；在高程106，104 m部位全周设置固结灌浆花管，除上游坡固结灌浆花管采用Φ42，L=5 m 间距2.5 m 外，其余均采用准102，L=8 m 间距2.5 m；针对109～107 m 右侧及上下游边坡出现的倒悬体，在108 m 高程增设一排固结灌浆花管，上游坡固结灌浆花管Φ42、L=5 m间距2.5 m，其余均采用Φ102，L=8 m 间距2.5 m；固结灌浆压力0.3 MPa，水泥浆液标准浓度采用2∶1，1∶1，0.5∶1，花管眼距200 mm，每个截面设置4个10 mm 眼孔，交错布设。
3）为降低地下水的影响，在高程130 m 以下设置Φ50PVC 排水花管，孔深2 m、间距3 m，梅花形布置，花管上开孔孔径3 mm，孔距300 mm。以上高陡边坡综合加固措施见图1。
4 ·结语
针对大伙房水库输水（二期）工程取水头部高陡边坡开挖稳定问题为研究对象，通过对地质勘察资料、现场量测、岩体波速测试、物探测试等统计、分析、推测，确定了接近实际的地质参数和模型，在此基础上根据赤平投影原理寻找优势结构面，进行高陡边坡失稳模式判别、平面及楔体稳定性分析。根据系列分析、计算成果，对不良地质条件下高陡边坡开挖采取了针对性的综合稳定措施。经变形监测和开挖实践证明，依据稳定分析成果所形成的开挖及加固方案获得了成功，有效保证了施工安全和工期,获得了显著的安全效益和工期效益。