浩口水电站地面厂房下游左岸堆积体稳定分析与评价

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 北部新区，401120)

1 工程概况

浩口水电站地处重庆市武隆县南部，重庆市彭水县和贵州省道真县交界处，大坝位于重庆市武隆县浩口乡浩口村，芙蓉江下游河段。大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程356.50m，最大坝高84.50m，正常蓄水位352.00m，总库容8962万m3，电站总装机135MW，工程规模为Ⅲ等，是一座以发电为主的中型水电枢纽工程。地面厂房位于坝后左岸，崩塌堆积体位于芙蓉江下游左岸，紧邻地面厂房。

2 堆积体基本工程地质条件

2.1 工程地质条件

堆积体上游边界紧邻地面厂房，下游以下坝址上游左岸冲沟为界，堆积体后缘地表高程410m～425m，前缘为芙蓉江，河床地表高程300m～305m。堆积体边坡走向为N65°E，整体地形地貌呈北高南低的“圈椅”状，前缘顺河向长670m，后缘顺河向长423m，垂直河流方向上游宽203m，中部宽280m，下游宽304m。堆积体中下部337m～350m高程为一乡村机耕道，机耕道高程以上地形坡度一般20°～25°，为斜坡地形，机耕道高程以下临江侧边坡主要为陡坡地形，地形坡度30°～40°。水文站附近局部形成陡坎，坎高达10m。堆积体中部局部为缓坡平台，后缘基岩出露段地形坡度20°～40°不等。堆积体地质平面见图1所示。

图1 堆积体地质平面

堆积体构造上位于三会向斜SE翼，岩层产状271°∠53°，基岩为志留系中统韩家店组(S2h)灰绿色页岩夹薄层泥质粉砂岩，顶部为紫红色泥岩、页岩，强风化厚一般3m～8m不等。根据1∶400万《中国地震动峰值加速度区划图》(GB 18306-2015)，场区50年超越概率为10%的地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，工程区区域构造稳定性较好。

2.2 崩塌堆积体成因及物质组成

该崩塌堆积体经多次崩塌堆积而成，为查明堆积体厚度、土体分层和性状特征以及分布规律等，预可研和可研阶段共布置了6个地质钻孔和2个竖井。经勘探揭示，该堆积体厚10m～45.2m不等，分布不均匀，性状特征差异大。根据崩塌堆积体成因和物质组成，可将其分为以下4类：

(1)崩坡积层(Q4col+dl①)：成分为灰岩块石夹粉质粘土，块石直径大小0.3m～1.5m，约占40%，浅表见架空结构，局部见孔隙式胶结，钻孔揭示该层厚7.0m～34.2m不等。竖井SJ1揭示该层厚5.1m，上部块石粒径最大1.5m，呈棱角状，局部见泥质胶结，下部块石夹粉质粘土，块石粒径一般10cm～30cm，最大1.0m，约占60%，中密状；主要分布在Ⅰ、Ⅱ分区处小冲沟上游；

(2)崩坡积层(Q4col+dl②)：成分为页岩、泥岩碎块夹粉质粘土，上部以粘土为主，下部为碎石土，碎石约占20%。竖井SJ1揭示该层深度为5.1m～10.0m，为粘土夹泥岩、页岩碎块，块径大小一般10cm～20cm，最小3cm～5cm，约占50%，呈中密状，无架空现象，该层厚度变化大，上游厚5m，下游ZK21孔揭示厚度32.9m；

(3)崩坡积层(Q4col+dl③)：成分为灰岩块石夹粘土，块径一般10cm～30cm，最大1.0m，约占60%，中密状，级配不连续。竖井SJ1揭示该层厚12.6m，SJ2揭示该层厚5.5m；

(4)残坡积层(Q4eld)：成分为灰黄色粘土夹少量泥、页岩碎屑，粒径大小1cm左右，约占10%，浅表松散，下部呈硬塑状；主要分布在浅表缓坡或局部斜坡地带。

根据土体物质组成和分布位置，以ZK31号孔后侧冲沟为界，将该堆积体划分为Ⅰ区、Ⅱ区2个分区(见图1)。

2.3 接触面物质组成和特征

在下游冲沟可见堆积体与基岩接触带，该接触带不平直，呈波状起伏，接触带为页岩碎块夹粘土，中密状。根据竖井揭示，SJ1井深22.3m～22.7m段为接触带，岩屑主要为灰岩、页岩碎块，粒径大小一般2cm～3cm，最大10cm，棱角明显，约占70%，厚30cm～40cm；SJ2井深5.5m～6.4m段为接触带。

3 岩土物理力学参数选取

可研阶段对堆积体进行了现场取样和室内试验，其试验成果统计见表1。

表1 堆积体取样室内力学试验成果统计

根据堆积体各物质组成和结构特征，依据堆积体取样室内试验成果，并参照类似工程提出其物理力学参数建议值，见表2。

表2 堆积体物理力学参数建议值

4 稳定性分析与评价

4.1 现状稳定性定性分析

堆积体Ⅰ区

前缘348m高程以下地形坡度30°～35°，348m高程以上地形坡度20°～25°，340m～353m高程为乡村机耕道，除前缘较陡外，后缘为斜坡地形。堆积体成分主要为灰岩块石夹粉质粘土，块石粒径大小30cm～150cm，约占40%，浅表有架空结构，局部见孔隙式胶结，厚5m～25m不等。竖井SJ1揭示，井深0～5.1m为灰岩块石夹粘土(Q4col+dl①)，局部可见接触式胶结；5.1m～10.0m为紫红色、褐灰色粘土夹泥岩、页岩碎屑(Q4col+dl②)，碎屑大小3cm～5cm，占30%左右；10.0cm～22.7m为灰岩块石夹粘土(Q4col+dl③)，无架空结构，较密实。接触带主要为碎石夹粘土，碎石约占70%，局部可见胶结，接触带厚度相差较大，局部为堆积层中灰岩块石与基岩接触，接触带不平直，呈波状起伏。

该区堆积体主要成分为块石碎石土，边坡上部为斜坡地形，后缘未出现过张拉裂缝和变形现象，前缘未出现过垮塌和鼓胀裂缝，坡面居民房屋建筑物完好。因此，该区堆积体现状稳定。

4.2 堆积体Ⅱ区

前缘336m高程以下地形坡度25°～33°，336m～340m高程为乡村机耕道，340m～370m高程多为梯形稻田，370m高程以上地形坡度20°～25°。堆积体上部浅表为残坡积粉质粘土，下部为泥岩、页岩碎屑夹砂土、粉质粘土，粒径大小一般0.2cm～6.0cm，最大粒径10cm，占40%左右。在下游冲沟内见接触带，为页岩碎块夹粘土，面不平直，呈波状起伏，无软弱夹层。

该区堆积体主要成分为泥岩、页岩碎屑夹砂土、粉质粘土，边坡上部主要为斜坡地形，后缘未出现过张拉裂缝和变形现象，前缘未出现过垮塌和鼓胀裂缝，坡面居民房屋建筑物完好。因此，该区堆积体现状稳定。

4.3 现状稳定性定量分析

大坝和地面厂房均为3级建筑物，根据《水电水利工程边坡工程地质勘察技术规范》(DL/T 5337-2006)，相应堆积体边坡级别为2级。尾水渠设计正常尾水位为301.17m，与勘察期间河水位301.0m基本一致。

场地工况选取，正常运行条件工况1：水库正常运行期间，尾水渠正常尾水位为301.17m；非常运行条件工况2：暴雨。

安全系数选取：正常运行条件工况Ⅰ时取1.25～1.15，非常运行条件工况2时取1.15～1.05。

在堆积体Ⅰ区和Ⅱ区分别选取1-1′和2-2′剖面(图2和图3)为代表性剖面，采用简化毕肖普法(圆弧)、传递系数法和摩根斯坦—普莱斯法计算最危险滑面及其相应安全系数，其成果见表3。

图2 1-1′剖面

图3 2-2′剖面

表3 稳定计算成果

根据计算成果可知：1-1′剖面在正常运行条件工况1时为稳定，非常运行条件工况2时为基本稳定；2-2′剖面在正常运行条件工况1和非常运行条件工况2时的最危险滑面均出现在前缘310m～320m高程，地形坡度略偏陡，且均位于地下水位以上，因此，两种计算工况的最危险滑面和其相应安全系数均一样，滑体体积约320m3，较小，对堆积体整体稳定性无影响。

综上所述，堆积体在水库正常运行期间整体稳定，暴雨期间基本稳定，2-2′剖面前缘局部会出现小体积垮塌，但对堆积体整体稳定性无影响。

5 结论与建议

浩口水电站地面厂房下游左岸堆积体在水库正常运行期间整体稳定，暴雨期间基本稳定，堆积体前缘局部会出现小体积垮塌，但对堆积体整体稳定性无影响。施工期，地面厂房尾水渠内侧边坡已采用挡墙加固支护处理，利于边坡的稳定。建议电站在施工期间和蓄水后对堆积体边坡进行监测，以直接获得边坡信息，及时掌握边坡变形发展趋势并作出预测。