王廣巍

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院,四川成都 610072)

四川省永定橋水庫三交坪蠕滑體穩(wěn)定性分析

王廣巍

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院,四川成都 610072)

永定橋水庫是瀑布溝水電站庫區(qū)移民安置區(qū)的供水工程。庫區(qū)三交坪蠕滑體穩(wěn)定問題是決定壩址選擇的關(guān)鍵因素,從蠕滑體工程地質(zhì)條件,變形破壞及變形監(jiān)測,對上、下壩址庫岸穩(wěn)定影響,加固處理方案等方面進(jìn)行論證,采用對比分析法,并結(jié)合已有類似工程相關(guān)經(jīng)驗,經(jīng)研究得出天然狀況下蠕滑體整體處于臨界不穩(wěn)定狀態(tài),局部處于不穩(wěn)定狀態(tài);選擇上壩址水庫蓄水后,在暴雨作用條件下,蠕滑體有整體失穩(wěn)的可能,推薦采用方案1對其進(jìn)行處理;選擇下壩址水庫蓄水不淹沒蠕滑體,庫水不直接影響蠕滑體,在治理措施上選擇余地也較大。

永定橋水庫;上、下壩址;三交坪蠕滑體;變形監(jiān)測;抗滑樁

0 引言

瀑布溝水電站是大渡河流域水電開發(fā)的控制性工程。永定橋水庫位于漢源縣流沙河上游三交鄉(xiāng)境內(nèi),首部樞紐由攔河壩、泄洪建筑物和引水隧洞等組成,是瀑布溝水電站庫區(qū)城鄉(xiāng)移民安置區(qū)的生活、灌溉供水工程。

永定橋水庫對相距約3 km的上、下壩址進(jìn)行比較選擇。上壩址壩高107 m,正常蓄水位1 600 m,總庫容2 067萬m3;下壩址壩高124.5 m,正常蓄水位1 543 m,總庫容1 781萬m3。上壩址上游約1 km的流沙河左岸分布三交坪蠕滑體,體積約900萬m3。

初步設(shè)計階段,推薦下壩址作為供水工程水庫壩址,碾壓混凝土重力壩作為選定壩型。

1 三交坪蠕滑體工程地質(zhì)條件[1,2]

1.1 地形地貌

三交坪蠕滑體位于永定橋上壩址上游約1 km的流沙河左岸,由流沙河及其支溝卸泥溝、大溝頭溝圍限,地形上呈三面臨溝(河),一面臨山之態(tài)勢,其臨空條件較好,流沙河河谷較開闊,谷底寬一般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、下部緩的特點(diǎn)。蠕滑體規(guī)模較大,其后緣大致以躍進(jìn)堰為頂界(高程1 775 m),前緣蠕滑體底界面直達(dá)流沙河邊(高程1 548～1 550 m),橫河寬約880 m,順河長約500 m,蠕滑體底界面鉛直深度25～37 m不等,面積約0.3 km2,體積約900萬m3。

1.2 地層巖性

此蠕滑體下伏地層主要為三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)灰色中厚—厚層狀細(xì)砂巖夾薄—極薄層炭質(zhì)頁巖及煤線,巖層產(chǎn)狀N20°～45°W/S W∠10°～30°,坡體總體為斜順向坡。淺表部的蠕滑體,按其層次結(jié)構(gòu),由上至下大致可分為四層:頂部(第④層)灰黃色含塊碎礫石土,厚度一般2.3～10.2 m,局部達(dá)16.2 m;中上部(第③層)灰黃—灰黑色含礫粉質(zhì)粘土,厚度一般1.8～10.3 m,埋深一般10～15 m,礫石成分為砂巖、泥質(zhì)砂巖,細(xì)粒土為灰黃—灰黑色粉質(zhì)粘土;中部(第②層)灰黃—灰黑色塊碎石土,總體結(jié)構(gòu)較密實,厚度一般3.3～12.2 m,局部達(dá)16.3 m,埋深一般10～20 m;下部(第①層)灰黑色含礫粉質(zhì)粘土,厚度一般0.55～6.9 m,局部達(dá)14.0 m,埋深一般22～34 m,間夾薄煤層和煤線。

對該四層巖土體做了大量室內(nèi)物理力學(xué)試驗,其中以①、③層為重點(diǎn),開展了現(xiàn)場剪切試驗。以現(xiàn)場剪切試驗的低值平均值為基礎(chǔ),結(jié)合室內(nèi)試驗成果,以及基于邊坡穩(wěn)定現(xiàn)狀的反演成果,提出了各層物理力學(xué)參數(shù)建議值,如表1。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

三交坪蠕滑體位于宜東向斜核部偏北東翼,總體為一單斜構(gòu)造,未發(fā)現(xiàn)大的斷層通過該區(qū)。節(jié)理裂隙發(fā)育三組,呈現(xiàn)“兩陡一緩”的結(jié)構(gòu)模式。第①組為層面:產(chǎn)狀N20°～45°W/S W∠10°～30°,間距一般20～40 cm;第 ②組:產(chǎn)狀N20°～55°W/NE(S W)∠75°～85°,長一般5～10 m,間距0.5～1 m,微 —寬張,充填次生泥及巖屑,平直粗糙;第 ③組:產(chǎn)狀N15°～50°E/NW(SE)∠75°～90°,長一般3～10 m,個別>10 m,間距一般0.5～1 m,微張,平直粗糙。

1.4 水文地質(zhì)條件

地下水基本類型以孔隙水和裂隙水為主,受大氣降水和躍進(jìn)堰滲水補(bǔ)給,其賦存、運(yùn)移及排泄條件受構(gòu)造和地形控制,向流沙河排泄。

表1 三交坪蠕滑體巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值表Table 1 The advised data for rock and soil physicalmechanical of Sanjiaoping creep landslide body

2 三交坪蠕滑體變形破壞及變形監(jiān)測

2.1 蠕滑體變形破壞

據(jù)地表調(diào)查,三交坪蠕滑體宏觀變形現(xiàn)象明顯,主要變形破壞跡象表現(xiàn)如下:

(1)裂縫:1992年在蠕滑體地表上出現(xiàn)一系列變形拉裂縫,其中規(guī)模最大的一條橫向裂縫位于1 710 m高程附近,東西長約300～400 m,張開寬度0.5～0.6 m,可見深度>1.0 m,上、下盤最大錯距達(dá)1.0 m。此后,在坡體中部和前緣形成一系列的拉裂縫,延伸長度一般3～4 m,長者可達(dá)6～7 m,甚至10余米,張開寬度數(shù)毫米至數(shù)厘米不等,是蠕滑體變形的宏觀反映。

(2)小型塌滑體:蠕滑體內(nèi)具一定規(guī)模的次級塌滑體主要有3個,即1#、2#塌滑體和3#塌滑體,其中1#、2#位于蠕滑體臨流沙河前緣,相間分布,3#塌滑體分布于坡體中部;其方量分別為10萬m3、33萬m3和27萬m3,并形成圈椅狀負(fù)地形,后緣及側(cè)向塌滑壁明顯。

(3)泉點(diǎn):蠕滑體內(nèi)泉水出露較多,主要分布在坡體上部和前緣,其余部位少見,流量一般均<2 L/s,流量與季節(jié)降水、后緣躍進(jìn)堰的過水量及水位關(guān)系密切。據(jù)老鄉(xiāng)反映變形與蠕滑體后緣躍進(jìn)堰滲水現(xiàn)象存在直接關(guān)系,目前在躍進(jìn)堰過水時坡體中部仍出現(xiàn)季節(jié)性泉點(diǎn),這些泉點(diǎn)在不過水時隨即消失。

2.2 蠕滑體變形監(jiān)測

為監(jiān)測蠕滑體變形,在蠕滑體內(nèi)布置5個滑動式傾斜儀觀測孔,每個孔深約45 m,孔底進(jìn)入下伏三疊系T3xj深灰色砂巖夾炭質(zhì)頁巖及煤線5 m以上,孔徑110 mm,并在每個傾斜儀孔底設(shè)1支滲壓計,了解地下水位的變化情況,具體布置見圖1。

2005年7月2日～12月31日期間的觀測數(shù)據(jù):上部 IN1#監(jiān)測孔(高程1 746.03 m)2005年7月12日～12月31日累計水平位移達(dá)47.02 mm,位移方向順坡偏下游,較明顯的滑移面位于孔口下22～23 m;中部 IN2#監(jiān)測孔(高程1 659.42 m)2005年7月14日～12月31日累計水平位移49.85 mm,位移方向順坡偏上游,較明顯的滑移面位于孔口下31.5～32.5 m;中下部 IN4#監(jiān)測孔(高程1 628.32 m)2005年8月10日～12月31日累計水平位移63.51 mm,位移方向順坡偏下游,主要變形發(fā)生于孔口下15.5～18 m段;中下部 IN5#監(jiān)測孔(高程1 613.88 m)2005年8月12日～11月2日累計水平位移43.36 mm,位移方向順坡偏上游,主要變形發(fā)生于孔口下36.5～37.0 m段;前緣 IN3#監(jiān)測孔(高程1 583.89 m)2005年9月12日～30日累計水平位移67.97 mm,位移方向順坡偏下游,最明顯的滑移面位于孔口下約12～14 m。其中縱2剖面 IN1#、 IN2#監(jiān)測孔位移時間關(guān)系曲線見圖2、3。

圖1 三交坪蠕滑體監(jiān)測孔平面布置示意圖Fig.1 Borehole monitoring layout for Sanjiaoping creep landslide body

圖2 IN1#監(jiān)測孔位移孔深曲線Fig.2 Displacement and depth curve for borehole monitoring IN1#

圖3 IN2#監(jiān)測孔位移孔深曲線Fig.3 Displacement and depth curve for borehole monitoring IN2#

據(jù)監(jiān)測成果分析有如下規(guī)律:監(jiān)測孔顯示的突變位移深度同鉆孔、監(jiān)測孔鑒定的可能滑帶深度基本一致,且主要發(fā)生在①層,即灰黑色含礫粉質(zhì)粘土層;位移速率隨高程變化,大致呈現(xiàn)低高程位移速率大,向高高程逐漸變低的規(guī)律;位移方向均有順坡略偏下游的特征;位移速率同降雨量及躍進(jìn)堰是否過水密切相關(guān),旱季漸低。

3 三交坪蠕滑體穩(wěn)定性評價[3]

綜上,根據(jù)地質(zhì)條件、地表變形破壞跡象、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,認(rèn)為蠕滑體的變形破壞主要受其底部灰黑色含礫粉質(zhì)粘土(①層)和中上部灰黃色含礫粉質(zhì)粘土(③層)控制。蠕滑體整體現(xiàn)狀已處臨界不穩(wěn)定狀態(tài),局部處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

上壩址距三交坪蠕滑體約1 km,正常蓄水位1 600 m時,庫水淹沒蠕滑體前緣約50 m,將加劇該坡體的變形。蓄水后遭遇暴雨時,有整體失穩(wěn)的可能,但產(chǎn)生快速劇沖式滑動的可能性小。蠕滑體變形失穩(wěn)最可能的形式是緩慢的、牽引式的,不斷解體滑動破壞。對此蠕滑體必須采取工程處理措施,以確保水庫的正常運(yùn)行。

下壩址距三交坪蠕滑體約4 km,水庫正常蓄水位1 543 m,略低于蠕滑體前緣高程,庫水不直接影響蠕滑體,降低了水庫安全風(fēng)險。但處于臨界不穩(wěn)定狀態(tài)的蠕滑體如果失穩(wěn),會對水庫運(yùn)行造成一定危害,因此仍需對蠕滑體進(jìn)行必要治理,并對坡體范圍居民實施搬遷。

由此可見,如選擇上壩址,三交坪蠕滑體在庫水位升降過程中,穩(wěn)定性較差。

4 三交坪蠕滑體加固處理初擬方案比較

選擇上壩址方案,必須對蠕滑體進(jìn)行工程處理。分析計算及現(xiàn)場監(jiān)測表明,地下水是三交坪蠕滑體形成和失穩(wěn)的主要條件,所以疏干坡體,截斷、引出地下水,降低地下水位,是治理蠕滑體失穩(wěn)的根本措施。在采用地面排水和地下排水的前提下,蠕滑體加固處理分為兩種方案:

方案1:排水反壓坡腳,反壓平臺高15 m,方量約128 m3,不占庫容,可攔截一定量的泥沙;可利用土石棄料,投資較省,施工方便,利用地形條件,將下滑力傳至對岸山體。

方案2:排水抗滑樁,在寬100 m的主滑帶下部,設(shè)2排32根樁,樁長35 m,樁中心距6 m,斷面3 m×6 m;主滑帶兩側(cè)設(shè)單排32根抗滑樁(2 m×3 m×35 m)?？够芰?qiáng),樁位靈活,間隔開挖樁孔,不易惡化蠕滑體現(xiàn)存狀態(tài),但長樁工程投資較高。

方案1、2的工程投資分別為4 108萬元、4 523萬元,方案1為推薦方案。

5 結(jié)論

上壩址庫區(qū)左岸的三交坪蠕滑體,天然狀況下整體處于臨界不穩(wěn)定狀態(tài);水庫蓄水后,在暴雨作用條件下,有整體失穩(wěn)的可能,推薦采用方案1對其進(jìn)行處理,但工程量仍較大。下壩址水庫不淹沒蠕滑體,庫水不直接影響蠕滑體,降低了水庫安全風(fēng)險,在治理措施上選擇余地也較大。因此,通過對三交坪蠕滑體穩(wěn)定性分析和處理方案的比較,最終選擇下壩址,作為樞紐布置優(yōu)選方案,對三交坪蠕滑體僅作適當(dāng)?shù)墓こ讨卫砑纯蓾M足水庫正常運(yùn)行的要求。

[1] DL/T 5337—2006,水電水利工程邊坡工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程[S].

[2] DL/T 5336—2006,水電水利工程水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 韓永,葉發(fā)明,邵國建,等.官地水電站左岸壩肩下游側(cè)典型邊坡的穩(wěn)定分析[J].水電站設(shè)計,2008,24(1):5-9.

(責(zé)任編輯:于繼紅)

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

王廣巍(1971-),男,工程師,水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè),從事水電工程地質(zhì)勘察及施工地質(zhì)工作。E-mail:dkzwh@126.com