深溪沟水电站飞水崖堆积体稳定计算及分析

许继刚，王勇飞

(1.国电大渡河深溪沟水电有限公司，四川汉源 625300;2.国电大渡河流域水电开发有限公司，四川成都 610041)

1 概述

深溪沟水电站飞水崖堆积体位于深溪沟沟口对面的大渡河右岸(凸岸)谷坡680 m高程以上，距离坝轴线下游约300 m。堆积体总体上呈扇形分布，向河谷方向展开，上、下游边界为两条冲沟。两冲沟呈“人”字形在后缘同源，上接飞水崖沟，该沟延伸数千米，沟向大体垂直大渡河，雨季汇水于飞水崖。飞水崖堆积体内冲沟不发育，坡面地形完整，其坡面从前缘至后缘呈缓、陡、缓态势，总体地形坡度为35°～45°，前缘高程680 m左右，前缘以下临河为基岩陡壁，堆积体中部760～820 m高程左右为一高60余m的覆盖层陡壁，堆积体后缘高程约900 m，该高程以上为陡缓交替的岩质岸坡。据地质调查和钻孔揭示，该堆积体平面面积约7.5万m2，铅直厚度为50～80 m，最厚可达139～150 m，估计总方量约500～600万m3，见图1和图2。堆积体物质以块碎石土为主，其下部周界区域基岩顶部分布有冲积成因的含漂卵砾石层，厚度一般为3～5 m。钻孔揭示，多数钻孔基覆界线附近分布有一薄层卵砾石层，因此坡体覆盖层具有以块碎石土为主体，底部分布有卵砾石层的二元结构。块碎石土成分主要为近源的白云岩、白云质灰岩、砂岩，呈强～弱风化状态，物性试验成果分析，该层小于5 mm粒径平均含量为52.02%，＜0.075 mm 粒径平均含量为 23.04%，粘粒平均含量为6.05%。块碎石土结构密实、均一，表层因钙华呈钙泥质半胶结状态。

2 飞水崖堆积体成因分析

图1 飞水崖堆积体地貌形态图

图2 飞水崖堆积体横剖面图

2.1 地形地貌成因分析

基于堆积体结构、地形地貌条件、基岩顶面形态分析认为，飞水崖堆积体为一顺河向古河槽:

(1)地质测绘和钻孔揭示堆积体底部分布有厚3～5 m冲积成因的卵砾石层，距现代河床拔河高约50 m左右。

(2)已完成的5个钻孔基岩顶面最低高程为648.83 m，低于其前缘临河的基岩陡壁680 m高程30余m，总体上堆积体区基岩顶板呈槽状负地形，延伸方向大体顺河展布，为河谷演变过程中遗留的古河槽，形态上具上游高、向下游渐低的展布趋势。

(3)现代河谷形态上，堆积体恰好分布于河流弧弯段的凸岸区，堆积体前缘为50～60 m高的基岩陡壁。

2.2 成因时代分析

经地勘论证，飞水崖堆积体分布区基岩顶板具槽状地形特点，其上覆堆积有3～6 m厚的冲积含漂卵砾石层，相当于Ⅲ级阶地底部堆积物，说明基岩古河槽的形成时代属Ⅲ级阶地形成之前。

据对飞水崖堆积体块碎石土物源进行分析，其基本上为近源物质，分选性和磨圆度均较差，呈扇形分布，扇顶对应于飞水崖沟，其物质来源于飞水崖沟上部第四系冰川堆积物，经后期洪水搬运堆积于飞水崖下，随洪积物的不断堆积形成堆积扇，随着地壳快速抬升，河谷快速垂直下切，形成高悬的古河道及飞水崖堆积体。显然，该堆积体成因属洪积堆积。

3 飞水崖堆积体整体稳定性分析计算

堆积体边坡整体稳定性计算选取有代表性的飞水崖堆积体横Ⅲ-Ⅲ剖面(图3)作稳定性计算。假定潜在滑动面上部沿基覆分界线滑动，古河槽以下从岩体中剪断，从河床基岩面剪出。计算方法采用毕肖普方法和摩根斯坦-普赖斯法，取其平均值。

3.1 力学参数的选取

堆积体碎砾石土参数选取局部稳定性计算反演的抗剪强度参数，即取凝聚力c为100 kPa，摩擦角φ为37.4°;岩体分别选取了Ⅲ类和Ⅳ类抗剪断强度参数作计算。暴雨时，计算岩土体均按饱水状态考虑，对参数进行0.8倍折减，见表1。

3.2 计算工况

图3 飞水崖堆积体边坡横Ⅲ-Ⅲ计算剖面图

表1 飞水崖堆积体整体稳定性计算物理力学参数取值表

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180－2003的有关规定，飞水崖砾石土料场堆积体边坡属水电工程Ⅲ级边坡。与局部稳定性计算相同，整体稳定性计算考虑了地震和暴雨，并按以下工况考虑:

(1)基本组合(天然状况，载荷为自重);

(2)特殊组合1(天然状况+暴雨，载荷为自重+暴雨);

(3)特殊组合2(天然状况+地震，载荷为自重+地震);

3.3 整体稳定性计算

计算剖面及潜在的滑动面见图3，滑动面在各种工况条件下的整体稳定性系数见表2。

表2中的计算结果表明:选取Ⅲ类岩体抗剪断参数计算时，在各种工况下，堆积体边坡整体稳定性系数均较大，处于稳定状态;选取Ⅳ类岩体抗剪断参数计算时，在特殊组合1和特殊组合2工况下，整体稳定性系数有所降低，但均＞1.1，处于稳定状态。说明飞水崖堆积体边坡在各工况下整体稳定。

表2 飞水崖堆积体边坡整体稳定性系数表

4 结语

飞水崖堆积体地面地形较完整，无冲沟发育，仅在其边界发育两条呈“八”字型展布的暂时性流水冲沟，向上同源飞水崖沟。前缘临河为基岩陡壁，内侧为古河槽，堆积体基座位于古河槽内，呈扇型展布，中部分布有一60 m高的堆积体陡壁。堆积体物质为块碎石土，堆积于古河槽上，结构密实，呈钙泥质半胶结状态。坡面未发现失稳破坏现象，陡壁前缘区域为旱地耕作区，陡壁及后部区域灌木丛生。计算结果表明:飞水崖堆积体边坡不仅在天然状况下整体处于稳定状态，而且各种工况下整体也处于稳定状态，且因水工建筑物布置基本避开了飞水崖堆积体，故在暴雨情况下出现的表面局部冲刷不会影响工程的正常运行。