王園棟 縱霄 張慶 單承康
摘 要:果多水電站下閘蓄水后,庫區(qū)加賽堆積體前緣及后緣均出現(xiàn)裂縫,產(chǎn)生了蠕滑變形。本文采用剛體極限平衡法對堆積體進(jìn)行了穩(wěn)定性計算,并結(jié)合監(jiān)測資料表明堆積體蠕滑形式為滑移型,試算結(jié)果顯示堆積體沿滑裂面向庫岸蠕滑一定距離后可達(dá)基本穩(wěn)定狀態(tài),對此采取了以加強(qiáng)變形監(jiān)測為主的應(yīng)對措施。多年運(yùn)行后,現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明堆積體變形已基本穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞:果多水電站 庫區(qū)堆積體 剛體極限平衡法 蠕滑 變形監(jiān)測
果多水電站位于西藏自治區(qū)昌都縣境內(nèi),是扎曲流域規(guī)劃方案中的第二級水電站,壩址區(qū)位于昌都縣柴維鄉(xiāng)果多村附近,距昌都地區(qū)約59km(公路里程)。工程以發(fā)電為主,總庫容7959萬m3,正常蓄水位3418m,最大壩高83m,裝機(jī)容量160MW,回水至關(guān)門山上游大同村附近一帶,長約19.6km。
果多水電站下閘蓄水后,庫區(qū)加賽堆積體前緣及后緣均出現(xiàn)裂縫,后期逐漸加寬,并延伸連續(xù)呈圈椅狀和形成錯臺。后續(xù)發(fā)展后緣裂縫全貫通,寬0.7~1.0m,錯臺高差0.8~1.2m。
1.加賽堆積體基本地質(zhì)條件
1.1地形地貌
加賽堆積體位于果多水電站大壩上游2km處,天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定,順河向最大長435m,垂直河向最大寬約660m,分布高程3369~3725m,覆蓋層最大厚度約70m,總體方量約865萬m3。
平面上,堆積體呈三角形,為上游沖溝及下游基巖山脊與扎曲河所圍限,其上游側(cè)沖溝切割深可達(dá)5~30m;該堆積體從地形地貌上看,其上游側(cè)與下游側(cè)有明顯區(qū)別??v向上,堆積體呈典型的陡-緩-陡地形特征。
1.2變形跡象
根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘測,加賽堆積體整體及局部變形明顯,后緣及前緣裂縫呈貫通狀態(tài),堆積體發(fā)生整體蠕滑及前緣塌岸等變形現(xiàn)象。變形主要分為如下三個區(qū)。
變形Ⅰ區(qū)位于加賽堆積體前緣下游側(cè),該區(qū)出現(xiàn)多條順河向裂縫,受前緣變形牽引影響,堆積體下游側(cè)邊界基覆界面附近也出現(xiàn)了多條裂縫。
變形Ⅱ區(qū)位于堆積體前緣上游側(cè),該區(qū)邊坡后緣與上游、下游,呈弧形圈椅狀發(fā)展,近于貫穿。
變形Ⅲ區(qū)位于堆積體后緣,該區(qū)后緣溝槽裂縫呈羽狀多級分布于基巖與覆蓋層接觸帶,下游側(cè)邊界山體裂縫多沿槽谷分布,后緣張裂縫呈弧形圈椅狀展布,基本呈貫通狀,見明顯下錯現(xiàn)象。
2.穩(wěn)定性計算分析
2.1控制標(biāo)準(zhǔn)及計算方法
果多水電站工程為三等中型工程,大壩擋水、泄水及引水發(fā)電等主要水工建筑物級別為3級,加賽堆積體距離壩址約2km,類別為B類水庫邊坡。監(jiān)測資料表明目前堆積體處于蠕滑狀態(tài),不會發(fā)生大范圍高速滑坡,根據(jù)其重要程度、投資等因素綜合考慮,邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取值如下:持久工況取1.10,短暫工況取1.05,偶然狀況取1.00。穩(wěn)定計算采用剛體極限平衡法。
2.2邊坡變形失穩(wěn)模式
根據(jù)鉆孔揭露情況,堆積體內(nèi)部以塊碎石為主,但中下部總體夾有較厚的碎石混合土,前緣底部及河床分布河流沖積砂卵礫石層。塊碎石一般較厚,結(jié)構(gòu)略松散,塊徑較大,力學(xué)參數(shù)(f)值較高;碎石混合土砂土含量高,結(jié)構(gòu)稍密,但遇水易軟化,力學(xué)參數(shù)相對較低,碎石混合土層極易構(gòu)成堆積體蓄水后滑移變形的薄弱面。從堆積體物質(zhì)組成結(jié)合基巖接觸形態(tài)分析,蓄水后堆積體主要可能有以下三種破壞模式:
①以堆積體與基巖接觸面為底滑面,在河床底部剪出的整體穩(wěn)定性破壞;
②以堆積體內(nèi)部碎石混合土相對軟弱層為滑動面的深層滑動;
③前緣塌岸模式。
根據(jù)堆積體測斜孔資料成果,堆積體以第②種模式滑動為控制性滑動模式。
2.3邊坡穩(wěn)定計算成果分析
計算結(jié)果顯示,對滑動模式①,持久工況下安全系數(shù)完全滿足邊坡控制標(biāo)準(zhǔn);對滑動模式②,在庫水位上升至正常蓄水位時,持久及短暫工況安全系數(shù)約0.968~0.994,偶然工況約0.912~0.932。堆積體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),與堆積體變形監(jiān)測資料相吻合;而滑動模式③安全系數(shù)明顯低于安全控制標(biāo)準(zhǔn)。
2.4邊坡蠕滑趨勢推測分析
(1)蠕滑分析及假定方法。監(jiān)測資料表明加賽堆積體處于蠕滑狀態(tài),堆積體將隨著蠕滑過程不斷調(diào)整自身體型,并最終達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)《水工設(shè)計手冊》第2版.第10卷中針對水庫塌岸型式的歸納論述,并參照加賽堆積體相關(guān)監(jiān)測資料分析,假定堆積體蠕滑形式為滑移型,即在庫水作用下,岸坡巖土體朝臨空方向發(fā)生整體滑移的庫岸再造,針對堆積體在滑動模式②(沿軟弱層滑動)及滑動模式③(前緣塌岸滑動)持久工況下,堆積體蠕滑至基本穩(wěn)定時的情形進(jìn)行試算。
(2)蠕滑分析結(jié)果?;瑒幽J舰谇樾蜗?,堆積體沿滑裂面向庫岸方向蠕滑18~25m后達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)(安全系數(shù)K=1.052~1.054);滑動模式③情形下,堆積體沿滑裂面向庫岸方向蠕滑5~11m后達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)(安全系數(shù)K=1.050~1.070)。計算典型剖面如圖1和圖2所示。
圖1典型剖面向庫岸蠕滑18~25m后示意圖(滑動模式②)K=1.052~1.054
圖2典型剖面向庫岸蠕滑5~11m后堆積體示意圖(滑動模式③) K=1.050~1.070
3.應(yīng)對措施分析
變形Ⅰ區(qū)從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看,該區(qū)邊坡變形趨勢明顯??紤]到下步水位將抬升至正常蓄水位3418m,且將經(jīng)歷庫水位在3413~3418m之間的變動影響以及汛期降雨影響等不利工況,可能會沿順河向裂縫產(chǎn)生逐級牽引的小方量垮塌,不會影響水庫的正常運(yùn)行,對于居民安全,現(xiàn)場已采取措施將加賽村居民全部搬遷安置完成。
變形Ⅱ區(qū)滑體周圈裂縫已經(jīng)基本形成,后緣見整體下錯現(xiàn)象,現(xiàn)處于臨界失穩(wěn)狀態(tài),穩(wěn)定性較差,雖變形速率在逐漸減小,但當(dāng)水位繼續(xù)抬升或下降時將會進(jìn)一步影響其穩(wěn)定性,當(dāng)暴雨、地震等極端工況作用時,該區(qū)可能會加劇破壞。分析預(yù)測該區(qū)將以蠕滑塌岸的方式逐步調(diào)整至穩(wěn)定,不會堵江和產(chǎn)生高速滑坡涌浪,不會對庫區(qū)和大壩造成影響,因此可暫不采取處理措施,但需要做好警示工作,禁止人、畜進(jìn)入滑坡范圍。
變形Ⅲ區(qū)變形雖仍在持續(xù)發(fā)生,但變形速率在逐漸減小,經(jīng)變形調(diào)整后會趨于穩(wěn)定,分析認(rèn)為,對水庫和大壩影響不大。應(yīng)加強(qiáng)對Ⅲ區(qū)的變形監(jiān)測工作,持續(xù)觀察其穩(wěn)定情況。
4.結(jié)語
果多水電站下閘蓄水后,由于庫岸再造影響,加賽堆積體產(chǎn)生了蠕滑變形,為保證當(dāng)?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全及工程安全,開展了下述工作。
(1)及時開展堆積體變形監(jiān)測,并反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
(2)采用剛體極限平衡法進(jìn)行堆積體穩(wěn)定計算分析,計算結(jié)果并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)表明堆積體蠕滑形式為滑移型,試算結(jié)果顯示堆積體沿滑裂面向庫岸蠕滑一定距離后可達(dá)基本穩(wěn)定狀態(tài),預(yù)測變形最終趨于穩(wěn)定,不會產(chǎn)生高速滑坡。
(3)針對堆積體三個變形區(qū)域采取了如下應(yīng)對措施:變形Ⅰ區(qū),為確保當(dāng)?shù)鼐用癜踩?,將加賽村居民全部搬遷安置完成;變形Ⅱ區(qū),做好警示工作,禁止人畜進(jìn)入滑坡范圍;變形Ⅲ區(qū),加強(qiáng)變形監(jiān)測工作,持續(xù)觀察其穩(wěn)定情況。
(4)多年運(yùn)行后,現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明加賽堆積體變形已基本穩(wěn)定,與計算分析結(jié)果預(yù)期相符。
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