桐子林水电站人工骨料场揭顶边坡垮塌临滑预报

苏建明，彭仕雄

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 边坡概况

雅砻江桐子林水电站人工骨料场为原二滩电站人工骨料场开采剩余部分，位于二滩电站左岸坝肩上游金龙沟左侧，距二滩大坝直线距离仅700余m，料场边坡高约300余m，其中揭顶部分边坡高约70m。

料场揭顶边坡桩号0－30～0+90、高 程1562～1685m段坡体于2010年10月23日下午5点33分出现垮塌。垮塌段边坡长约120m，垮塌高度约为90～110m，垮塌厚度约15～25m，垮塌方量约18万m3。由于预警及撤离工作及时，边坡垮塌过程未造成现场人员伤亡及设备材料损失。

2 工程地质条件

人工骨料场位于金龙沟左侧一单薄条形山脊，山脊两侧沟谷深切300余m，其中料场揭顶边坡高程为1560～1630m，最大坡高约70m，坡面方向为 N45°E。

开挖边坡岩体为中粒正长岩夹有变质玄武岩捕虏体。垮塌后发现玄武岩在高程1560m以上坡体内呈条带状分布(图1)，厚约6～18m，产状约为 N10°ENW∠50°～60°，全风化，泥夹碎屑状，与正长岩接触面具泥膜。

桩号约0－30～0+35，高程1560～1600m一带表部为覆盖层，成分为坡残积碎石土，垂直厚度约10m。

该区岩体主要发育三组优势结构面:(1)N40°～60°ENW∠60°～65°，顺坡走向，陡倾坡外，间距0.3～2m，延伸长，连通性好，平直光滑，裂面附泥膜;(2)N30°～40°WNE∠70°～80°，与坡面呈大角度相交，陡倾沟内偏坡内，间距0.1～0.4m，延伸长，连通性好，平直光滑，裂面附泥膜，侧向临空部位裂隙张开宽度1～5cm，充填次生泥;(3)N60°～70°WSW∠40°～60°，与坡面大角度相交，倾沟外偏坡内，间距0.2～2m，延伸较长，平直平滑，面附泥膜;(4)产状为 N10°～30°WSW∠25°～35°，倾向坡外偏沟外，该组裂隙多数短小，但沿该组裂隙随机发育有长大软弱夹层，对边坡稳定不利。

开挖至揭顶边坡坡脚时发现，桩号约0+00～0+35，高程1562m处沿(4)组裂隙随机发育一缓倾坡外的泥化夹层(图1)，夹层长约30m，宽3～10cm。2010年9月29日边坡巡视发现其上层已相对下层错动约30mm，之后坡脚反压，未能进一步观察其错动情况。垮塌后发现，在揭顶边坡坡体后缘山脊附近沿(1)组裂隙随机发育有一裂隙密集带(图1)，带宽约1～1.5m，全强风化、卸荷作用强烈，带内充填泥及岩块、岩屑。

由于料场揭顶边坡位于单薄条形山脊金龙沟一侧，岩体风化卸荷作用强烈，强风化、强卸荷水平深度约15～25m。

由于攀枝花地区每年6～9月为雨季，料场边坡区虽然汇水面积小，但岩体卸荷强烈，地表水入渗降低了岩土体强度指标，产生了裂隙水压，对边坡稳定不利。

3 边坡开挖及支护

图1 垮塌前全风化条带状玄武岩、后缘裂隙密集带及底部泥化夹层分布示意图

金龙沟料场边坡于2009年12月开始自高程约1635m开始开挖，于9月15日开挖到高程1562m(揭顶边坡坡脚位置)。

对于强风化、强卸荷岩体建议开挖坡比为1∶1，覆盖层建议开挖坡比为 1∶1.25。为多采骨料，边坡实际总体开挖坡比约1∶0.7，坡脚一带(高约18m覆盖层)实际开挖坡比约1∶0.25。

支护设计在实际开挖坡比基础上进行，坡面共布置有8排锚索，间距6m，L=25～31m，其中桩号0+90～0+200一带锚固深度约25m，桩号0+00～0+90一带锚固深度约30～31m。

2010年9月底，高程1580m以上部分边坡支护基本结束，其余部位垮塌前未进行支护。

4 垮塌成因及机制

(1)地质因素。

此处山体为一条形单薄山脊，桩号0－30～0+90段边坡浅表部主要为全强风化岩体，水平厚约15～25m;高程1560m以上玄武岩条带厚约6～15m，全风化，泥夹碎屑状，与正长岩接触面具泥膜。

坡体前沿桩号0+00～0+40，高程1562m部位随机发育有一缓倾坡外的泥化夹层。坡体后缘山脊附近随机发育有一顺坡向、陡倾坡外的全强风化、强卸荷裂隙密集带，厚约1.5m。由此可见，玄武岩条带和陡倾顺坡裂隙带以及下部泥化夹层形成了潜在不利组合岩体。

(2)诱发因素。

适逢雨季，雨水较多，坡体卸荷作用强烈，岩土体含水量增大，岩土体强度降低;卸荷裂隙充填裂隙水，产生静水压力，对边坡稳定不利。

整个边坡支护进度严重滞后，特别是坡脚一带未及时支护，导致边坡地质条件恶化;垮塌后发现部分锚索钢绞线束数不满足设计要求。

在以上不利因素作用下，沟内一侧受(2)组裂隙切割，前缘以缓倾坡外的泥化夹层为剪出面(底滑面)，以中部条带状全风化变质玄武岩和后缘以陡倾坡外的裂隙密集带为拉裂面发生推移式滑移。

5 预测预报

5.1 边坡监测

揭顶边坡共布置有三条监测断面，桩号分别为A剖面(0+60)、B剖面 (0+100)、C剖面 (0+140)，各剖面均布置有多点位移计、测斜孔及锚索测力计。至垮塌前，高程1611m以下边坡监测仪器未布设，高程1611m以上监测仪器(图2)已布设并投入使用。

揭顶边坡变形垮塌过程中，A剖面(桩号0+60，高程1623m)M31LCBP多点位移计同步反映了边坡的变形情况，直至多点位移计破坏。其它监测仪器变形不明显。

A剖面M31LCBP多点位移计三个测点深度分别为0m、3m、11m(固定端深度23m)，各测点变形情况(图3)如下:

2010年8月21日，揭顶边坡坡脚部分开始开挖，边坡开始变形。

2010年9月15日，坡脚部分边坡开挖基本到位，变形速率开始增大。

2010年9月24日，累计位移3.3mm，变形速率明显增大，但未发现裂缝。

图2 高程1611m以上监测布置示意图

2010年10月21日，M31LCBP多点位移计累计位移量(图3最后一个数据点)为44.89mm，较10月20日增加11.2mm，变形呈加速态势，位移速率约 0.47mm/h。

10月22日上午，多点位移计M31LCBP3#测点(23m处)处无数据显示，原因为变形超过仪器量程(100mm)，仪器损坏，位移速率＞2.3mm/h。

图3 A剖面(0+60)M31LCBP多点位移计各深度位移时间过程曲线图

5.2 边坡地表巡视

2010年9月29日边坡巡视发现:在1611m高程马道(桩号K0+090附近)出现竖向裂缝，其最大宽度约3mm;在1562m高程发现一缓倾坡外泥化夹层，长约30m，厚约3～10cm，其上层已相对下层错动约30mm，之后坡脚反压，未能进一步观察其错动情况。

2010年10月21日地质巡视发现，桩号0+00～0+90段边坡坡体前缘及两侧出现一系列横向及竖向裂缝，且0+90附近横向锚索梁与锚墩连接处出现竖向裂缝，表明0+00～0+90段边坡存在整体垮塌的可能。

2010年10月23日上午，边坡出现掉块、滚石现象，下午5点33分出现垮塌。

5.3 临滑预报

A剖面(桩号0+60，高程1623m)M31LCBP多点位移计监测数据出现异常，设计人员于2010年9月25日赶往现场调查，并于9月30日发出地质简报及设计更改通知，同时加强了对裂缝变化的巡视、对监测资料的分析。

2010年10月21日地质巡视发现，桩号0+00～0+90段边坡坡体前缘及两侧出现一系列横向及竖向裂缝，且0+90附近横向锚索梁与锚墩连接处出现竖向裂缝，表明该段边坡存在整体滑塌的可能;同时监测数据显示，位移速率约0.47 mm/h。根据以上情况，2010年10月22日上午发出地质简报，简报指出:当监测成果显示边坡变形明显加剧时，应停止该段边坡的施工作业。

2010年 10月 22日上午，多点位移计M31LCBP累计变形已超过多点位移计量程100 mm(已损坏)，位移速率至少＞2.3mm/h。按《水电水利工程边坡设计规范》之岩质滑坡位移速率与警戒等级划分标准，此时警戒等级为二级(位移速率＞2mm/h)或三级(位移速率＞4mm/h)。

2010年10月22日的监测资料表明:边坡即将失稳。设计人员连夜召开紧急会议，并于22日20时左右以传真形式发出关于金龙沟料场边坡安全预警的函，预警函指出:要求暂停桩号0+00～0+100段边坡所有施工作业，所有人员、设备、材料及时撤离该区域(包括坡顶及高程1340m平台)，同时注意加强安全防护、安全警戒;设立安全岗哨，建议实施进出人员登记制度。

现场相关监理、业主管理人员采取了及时有效的措施，现场人员、设备得以及时撤离。料场揭顶边坡0－30～0+90段于2010年10月23日下午5点33分出现垮塌，但未造成人员伤亡及设备、财产损失。

6 结语

对料场边坡垮塌的成功预测预报表明:对地质条件复杂或地质条件差的岩质边坡，支护设计时应尤其重视边坡的监测设计。边坡监测手段中，多点位移计是一种很好的监测手段，能很好地反映浅部及深部的变形，且其精度高，可靠性好。岩质滑坡的预测预报应密切注意位移时间曲线的变化趋势，特别是位移速率的变化情况，以判断所处的变形阶段。

监测仪器数据出现异常时，需加强地表巡视，以便互相印证。同时地表巡视可以很好的从宏观上了解边坡的变形范围、变形特征以及变形机制，从而准确地判断边坡稳定状况，并对边坡变形破坏趋势作出预测。

根据边坡工程地质条件、变形范围以及变形特征，采取合适的预测预报方法，制定合理的预警标准，及时确定安全警戒等级，当边坡进入加速变形阶段时，应及时预警，果断进行现场人员、设备撤离，确保现场人员人身安全、避免财产损失。