四川省永定桥水库三交坪蠕滑体稳定性分析

王广巍

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072)

四川省永定桥水库三交坪蠕滑体稳定性分析

王广巍

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都 610072)

永定桥水库是瀑布沟水电站库区移民安置区的供水工程。库区三交坪蠕滑体稳定问题是决定坝址选择的关键因素,从蠕滑体工程地质条件,变形破坏及变形监测,对上、下坝址库岸稳定影响,加固处理方案等方面进行论证,采用对比分析法,并结合已有类似工程相关经验,经研究得出天然状况下蠕滑体整体处于临界不稳定状态,局部处于不稳定状态;选择上坝址水库蓄水后,在暴雨作用条件下,蠕滑体有整体失稳的可能,推荐采用方案1对其进行处理;选择下坝址水库蓄水不淹没蠕滑体,库水不直接影响蠕滑体,在治理措施上选择余地也较大。

永定桥水库;上、下坝址;三交坪蠕滑体;变形监测;抗滑桩

0 引言

瀑布沟水电站是大渡河流域水电开发的控制性工程。永定桥水库位于汉源县流沙河上游三交乡境内,首部枢纽由拦河坝、泄洪建筑物和引水隧洞等组成,是瀑布沟水电站库区城乡移民安置区的生活、灌溉供水工程。

永定桥水库对相距约3 km的上、下坝址进行比较选择。上坝址坝高107 m,正常蓄水位1 600 m,总库容2 067万m3;下坝址坝高124.5 m,正常蓄水位1 543 m,总库容1 781万m3。上坝址上游约1 km的流沙河左岸分布三交坪蠕滑体,体积约900万m3。

初步设计阶段,推荐下坝址作为供水工程水库坝址,碾压混凝土重力坝作为选定坝型。

1 三交坪蠕滑体工程地质条件[1,2]

1.1 地形地貌

三交坪蠕滑体位于永定桥上坝址上游约1 km的流沙河左岸,由流沙河及其支沟卸泥沟、大沟头沟围限,地形上呈三面临沟(河),一面临山之态势,其临空条件较好,流沙河河谷较开阔,谷底宽一般30～80 m。斜坡地形坡度一般15°～25°,具有上部(1 750 m高程以上)陡、下部缓的特点。蠕滑体规模较大,其后缘大致以跃进堰为顶界(高程1 775 m),前缘蠕滑体底界面直达流沙河边(高程1 548～1 550 m),横河宽约880 m,顺河长约500 m,蠕滑体底界面铅直深度25～37 m不等,面积约0.3 km2,体积约900万m3。

1.2 地层岩性

此蠕滑体下伏地层主要为三叠系上统须家河组(T3xj)灰色中厚—厚层状细砂岩夹薄—极薄层炭质页岩及煤线,岩层产状N20°～45°W/S W∠10°～30°,坡体总体为斜顺向坡。浅表部的蠕滑体,按其层次结构,由上至下大致可分为四层:顶部(第④层)灰黄色含块碎砾石土,厚度一般2.3～10.2 m,局部达16.2 m;中上部(第③层)灰黄—灰黑色含砾粉质粘土,厚度一般1.8～10.3 m,埋深一般10～15 m,砾石成分为砂岩、泥质砂岩,细粒土为灰黄—灰黑色粉质粘土;中部(第②层)灰黄—灰黑色块碎石土,总体结构较密实,厚度一般3.3～12.2 m,局部达16.3 m,埋深一般10～20 m;下部(第①层)灰黑色含砾粉质粘土,厚度一般0.55～6.9 m,局部达14.0 m,埋深一般22～34 m,间夹薄煤层和煤线。

对该四层岩土体做了大量室内物理力学试验,其中以①、③层为重点,开展了现场剪切试验。以现场剪切试验的低值平均值为基础,结合室内试验成果,以及基于边坡稳定现状的反演成果,提出了各层物理力学参数建议值,如表1。

1.3 地质构造

三交坪蠕滑体位于宜东向斜核部偏北东翼,总体为一单斜构造,未发现大的断层通过该区。节理裂隙发育三组,呈现“两陡一缓”的结构模式。第①组为层面:产状N20°～45°W/S W∠10°～30°,间距一般20～40 cm;第 ②组:产状N20°～55°W/NE(S W)∠75°～85°,长一般5～10 m,间距0.5～1 m,微 —宽张,充填次生泥及岩屑,平直粗糙;第 ③组:产状N15°～50°E/NW(SE)∠75°～90°,长一般3～10 m,个别>10 m,间距一般0.5～1 m,微张,平直粗糙。

1.4 水文地质条件

地下水基本类型以孔隙水和裂隙水为主,受大气降水和跃进堰渗水补给,其赋存、运移及排泄条件受构造和地形控制,向流沙河排泄。

表1 三交坪蠕滑体岩土体物理力学参数建议值表Table 1 The advised data for rock and soil physicalmechanical of Sanjiaoping creep landslide body

2 三交坪蠕滑体变形破坏及变形监测

2.1 蠕滑体变形破坏

据地表调查,三交坪蠕滑体宏观变形现象明显,主要变形破坏迹象表现如下:

(1)裂缝:1992年在蠕滑体地表上出现一系列变形拉裂缝,其中规模最大的一条横向裂缝位于1 710 m高程附近,东西长约300～400 m,张开宽度0.5～0.6 m,可见深度>1.0 m,上、下盘最大错距达1.0 m。此后,在坡体中部和前缘形成一系列的拉裂缝,延伸长度一般3～4 m,长者可达6～7 m,甚至10余米,张开宽度数毫米至数厘米不等,是蠕滑体变形的宏观反映。

(2)小型塌滑体:蠕滑体内具一定规模的次级塌滑体主要有3个,即1#、2#塌滑体和3#塌滑体,其中1#、2#位于蠕滑体临流沙河前缘,相间分布,3#塌滑体分布于坡体中部;其方量分别为10万m3、33万m3和27万m3,并形成圈椅状负地形,后缘及侧向塌滑壁明显。

(3)泉点:蠕滑体内泉水出露较多,主要分布在坡体上部和前缘,其余部位少见,流量一般均<2 L/s,流量与季节降水、后缘跃进堰的过水量及水位关系密切。据老乡反映变形与蠕滑体后缘跃进堰渗水现象存在直接关系,目前在跃进堰过水时坡体中部仍出现季节性泉点,这些泉点在不过水时随即消失。

2.2 蠕滑体变形监测

为监测蠕滑体变形,在蠕滑体内布置5个滑动式倾斜仪观测孔,每个孔深约45 m,孔底进入下伏三叠系T3xj深灰色砂岩夹炭质页岩及煤线5 m以上,孔径110 mm,并在每个倾斜仪孔底设1支渗压计,了解地下水位的变化情况,具体布置见图1。

2005年7月2日～12月31日期间的观测数据:上部 IN1#监测孔(高程1 746.03 m)2005年7月12日～12月31日累计水平位移达47.02 mm,位移方向顺坡偏下游,较明显的滑移面位于孔口下22～23 m;中部 IN2#监测孔(高程1 659.42 m)2005年7月14日～12月31日累计水平位移49.85 mm,位移方向顺坡偏上游,较明显的滑移面位于孔口下31.5～32.5 m;中下部 IN4#监测孔(高程1 628.32 m)2005年8月10日～12月31日累计水平位移63.51 mm,位移方向顺坡偏下游,主要变形发生于孔口下15.5～18 m段;中下部 IN5#监测孔(高程1 613.88 m)2005年8月12日～11月2日累计水平位移43.36 mm,位移方向顺坡偏上游,主要变形发生于孔口下36.5～37.0 m段;前缘 IN3#监测孔(高程1 583.89 m)2005年9月12日～30日累计水平位移67.97 mm,位移方向顺坡偏下游,最明显的滑移面位于孔口下约12～14 m。其中纵2剖面 IN1#、 IN2#监测孔位移时间关系曲线见图2、3。

图1 三交坪蠕滑体监测孔平面布置示意图Fig.1 Borehole monitoring layout for Sanjiaoping creep landslide body

图2 IN1#监测孔位移孔深曲线Fig.2 Displacement and depth curve for borehole monitoring IN1#

图3 IN2#监测孔位移孔深曲线Fig.3 Displacement and depth curve for borehole monitoring IN2#

据监测成果分析有如下规律:监测孔显示的突变位移深度同钻孔、监测孔鉴定的可能滑带深度基本一致,且主要发生在①层,即灰黑色含砾粉质粘土层;位移速率随高程变化,大致呈现低高程位移速率大,向高高程逐渐变低的规律;位移方向均有顺坡略偏下游的特征;位移速率同降雨量及跃进堰是否过水密切相关,旱季渐低。

3 三交坪蠕滑体稳定性评价[3]

综上,根据地质条件、地表变形破坏迹象、监测数据分析,认为蠕滑体的变形破坏主要受其底部灰黑色含砾粉质粘土(①层)和中上部灰黄色含砾粉质粘土(③层)控制。蠕滑体整体现状已处临界不稳定状态,局部处于不稳定状态。

上坝址距三交坪蠕滑体约1 km,正常蓄水位1 600 m时,库水淹没蠕滑体前缘约50 m,将加剧该坡体的变形。蓄水后遭遇暴雨时,有整体失稳的可能,但产生快速剧冲式滑动的可能性小。蠕滑体变形失稳最可能的形式是缓慢的、牵引式的,不断解体滑动破坏。对此蠕滑体必须采取工程处理措施,以确保水库的正常运行。

下坝址距三交坪蠕滑体约4 km,水库正常蓄水位1 543 m,略低于蠕滑体前缘高程,库水不直接影响蠕滑体,降低了水库安全风险。但处于临界不稳定状态的蠕滑体如果失稳,会对水库运行造成一定危害,因此仍需对蠕滑体进行必要治理,并对坡体范围居民实施搬迁。

由此可见,如选择上坝址,三交坪蠕滑体在库水位升降过程中,稳定性较差。

4 三交坪蠕滑体加固处理初拟方案比较

选择上坝址方案,必须对蠕滑体进行工程处理。分析计算及现场监测表明,地下水是三交坪蠕滑体形成和失稳的主要条件,所以疏干坡体,截断、引出地下水,降低地下水位,是治理蠕滑体失稳的根本措施。在采用地面排水和地下排水的前提下,蠕滑体加固处理分为两种方案:

方案1:排水反压坡脚,反压平台高15 m,方量约128 m3,不占库容,可拦截一定量的泥沙;可利用土石弃料,投资较省,施工方便,利用地形条件,将下滑力传至对岸山体。

方案2:排水抗滑桩,在宽100 m的主滑带下部,设2排32根桩,桩长35 m,桩中心距6 m,断面3 m×6 m;主滑带两侧设单排32根抗滑桩(2 m×3 m×35 m)。抗滑能力强,桩位灵活,间隔开挖桩孔,不易恶化蠕滑体现存状态,但长桩工程投资较高。

方案1、2的工程投资分别为4 108万元、4 523万元,方案1为推荐方案。

5 结论

上坝址库区左岸的三交坪蠕滑体,天然状况下整体处于临界不稳定状态;水库蓄水后,在暴雨作用条件下,有整体失稳的可能,推荐采用方案1对其进行处理,但工程量仍较大。下坝址水库不淹没蠕滑体,库水不直接影响蠕滑体,降低了水库安全风险,在治理措施上选择余地也较大。因此,通过对三交坪蠕滑体稳定性分析和处理方案的比较,最终选择下坝址,作为枢纽布置优选方案,对三交坪蠕滑体仅作适当的工程治理即可满足水库正常运行的要求。

[1] DL/T 5337—2006,水电水利工程边坡工程地质勘察技术规程[S].

[2] DL/T 5336—2006,水电水利工程水库区工程地质勘察技术规程[S].

[3] 韩永,叶发明,邵国建,等.官地水电站左岸坝肩下游侧典型边坡的稳定分析[J].水电站设计,2008,24(1):5-9.

(责任编辑:于继红)

Stability Analysis on Sanjiaoping Creep Landslide Body in Yongdingqiao Reservoir Area of Sichuan Province

WANG Guangwei
(Chengdu Design and Research Institute for Hydroelectric Projects,Chengdua,Sichuan610072)

Yongdingqiao Reservoir is in charge ofwater supply for resettlement of Pubugou Hydropower Station.Stability of Sanjiaoping creep landslide body in Yongdingqiao Reservoir area is the key to deter mining dam site.In this paper,the stability of Sanjiaoping creep landslide body from the aspects of the Engineering Geological Conditions,deformation and failure and its monitoring,the effect on reservoir bank of the dame sites on the upstream and the downstream,and reinforcement scheme is discussed and proved.

Yongdingqiao Reservoir;the dame sites on the upstream and the downstream;Sanjiaoping creep landslide body;deformation monitoring;anti-sliding pile

TV697.2+3

A

1671-1211(2010)05-0501-04

2010-07-01;改回日期:2010-09-09

王广巍(1971-),男,工程师,水文地质与工程地质专业,从事水电工程地质勘察及施工地质工作。E-mail:dkzwh@126.com