深溪溝水電站蓄水后近壩庫(kù)岸穩(wěn)定性分析

白留星，許繼剛

(1.國(guó)電大渡河新能源投資有限公司，四川成都 610041;2.國(guó)電大渡河深溪溝水電有限公司，四川漢源 625300)

1 工程概況

深溪溝水電站地處四川省大渡河金烏大峽谷內(nèi)，河谷深切，壩址區(qū)基巖裸露，覆蓋層集中分布于庫(kù)尾段。庫(kù)區(qū)基巖岸坡主要由燈影組灰白色厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r組成，巖石較堅(jiān)硬、完整;基巖谷坡變形破壞形式以巖體卸荷拉裂、局部小型崩塌、墜落以及小型危巖體為主，除壩前右岸黃草坪座落體外，未發(fā)現(xiàn)大的滑坡、崩塌分布。黃草坪座落體位于壩址上游約800 m處的大渡河右岸，該段枯水期河水位高程621 m;座落體谷坡總體走向?yàn)镹NE向，其上、下游側(cè)和內(nèi)部分別為三條小沖溝切割，溝內(nèi)有暫時(shí)性流水。座落體后緣、側(cè)緣正常谷坡地形呈完整陡壁，坡度60°～70°，內(nèi)部地形相對(duì)較緩，一般坡度為35°～45°，后緣高程830 m，前緣進(jìn)入大渡河，形態(tài)似圈椅形。該座落體順河平面長(zhǎng)550 m，橫河平面寬250 m，水平發(fā)育深度90～124 m，體積約為500萬(wàn)m3。

2 庫(kù)岸巖體邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 卸荷拉裂巖體

深溪溝水電站庫(kù)區(qū)岸坡卸荷拉裂巖體分布較普遍，但一般規(guī)模小，體積多在幾十～幾千m3。其中規(guī)模較大的為左岸雪區(qū)1#公路隧洞卸荷拉裂巖體，距壩址超過3 km。該拉裂巖體順河長(zhǎng)約175 m，張裂縫產(chǎn)狀 N30°～40°E/SE∠60°～70°，傾向河床，縫寬5～50 cm不等，上寬下窄，水平深度10～30 m。雖然其頂部及兩側(cè)緣因地形切割臨空，但巖層緩傾坡內(nèi)，傾角為5°～10°，未 形 成前緣貫穿性滑移剪切面(帶)，也無(wú)滑移錯(cuò)動(dòng)跡象，拉裂巖體層序同正常巖序一致。據(jù)此分析，該卸荷拉裂巖體天然條件下處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，水庫(kù)蓄水后僅淹沒其下部，故前緣不具剪出條件，不會(huì)對(duì)其有較大影響。另外，在2008年“5.12”汶川特大地震后，未見其有失穩(wěn)變形現(xiàn)象?？梢耘卸?該卸荷拉裂體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 危巖體

庫(kù)區(qū)巖體結(jié)構(gòu)類型以厚層狀結(jié)構(gòu)為主，巖層層面產(chǎn)狀平緩，節(jié)理裂隙以層面裂隙為主，連續(xù)性好，延伸較長(zhǎng)，間距一般為1～5 m不等，個(gè)別具擠壓破碎特性;其次，為具共軛關(guān)系的“X”型剪切節(jié)理組，表現(xiàn)為陡傾、切層特點(diǎn)，以上兩組裂隙在河谷兩岸，一組表現(xiàn)為順坡陡傾，卸荷拉裂，延伸較長(zhǎng)，一般為3～10 m，個(gè)別延伸＞10 m，另一組則與岸坡交角較大，延伸不長(zhǎng)。上述兩陡一緩節(jié)理裂隙在組合高陡邊坡中易形成“倒三角型”危巖體，其變形破壞形式以崩塌、墜落為主，規(guī)模較小，體積一般為幾立方米至幾十立方米不等。總體看，庫(kù)區(qū)內(nèi)岸坡變形破壞體的危害不嚴(yán)重，規(guī)模以小型為主，水庫(kù)蓄水后既使出現(xiàn)失穩(wěn)，也不會(huì)對(duì)工程造成較大影響。

3 黃草坪座落體穩(wěn)定性分析

在工程勘察階段，通過布置平硐和鉆探孔對(duì)座落體的邊界條件及性狀進(jìn)行勘探，共布設(shè)平硐523 m/4個(gè)，鉆探孔478.41 m/6個(gè)，通過相關(guān)檢測(cè)和試驗(yàn)并根據(jù)座落體變形破壞特征，將其分為Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)。

Ⅰ區(qū):座落體上游側(cè)部分地形坡度變化小，岸坡上未見階地堆積物;淺表主要為崩坡積帶，往里為座落體破碎巖體;地表水系不發(fā)育。坡體下部表層堆積物散亂，座落體巖帶內(nèi)巖體完整性差，變形明顯強(qiáng)于Ⅱ區(qū)。

Ⅱ區(qū):位于座落體下游側(cè)，地形坡度變化較大，地表沖溝較發(fā)育，坡體中部有一級(jí)陡坎;岸坡前沿可見Ⅱ級(jí)階地的堆積物;座落巖帶內(nèi)巖體相對(duì)較完整，但地層產(chǎn)狀與該區(qū)段外的正常地層產(chǎn)狀有顯著差異，該帶巖體結(jié)構(gòu)松弛，但未見結(jié)構(gòu)解體現(xiàn)象。

圖1 黃草坪座落體平面圖

圖2 黃草坪座落體橫Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ剖面計(jì)算滑面示意圖

3.1 穩(wěn)定性計(jì)算

(1)整體穩(wěn)定性。

坡體的穩(wěn)定性計(jì)算選擇在座落體橫Ⅰ－Ⅰ和橫Ⅱ－Ⅱ兩個(gè)剖面分別進(jìn)行，其平面位置圖和剖面圖分別見圖1、2。蓄水后對(duì)座落體穩(wěn)定產(chǎn)生的不利作用主要是水下部分的浮容重降低了座落體的自重，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定性的改變。穩(wěn)定性分析主要按以下工況考慮:

①基本組合(天然狀況);

②特殊組合1(天然狀況+特大暴雨)，但排水通暢;

③特殊組合2(天然狀況+地震)。

其中，考慮到座落體滑動(dòng)破壞的剪出口位于河床覆蓋層下部，在計(jì)算中考慮其對(duì)座落體的前緣起到了有利的壓腳作用。

穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)見表1。采用剛體極限平衡法中的Bishop法和不平衡推力法分別對(duì)橫Ⅰ－Ⅰ、橫Ⅱ－Ⅱ剖面的計(jì)算滑面在各種工況條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算，成果見表2。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)表(蓄水后)

表2 水庫(kù)蓄水后黃草坪座落體穩(wěn)定性計(jì)算成果表

計(jì)算結(jié)果表明:蓄水后黃草坪座落體Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，橫Ⅱ－Ⅱ剖面滑面穩(wěn)定系數(shù)小于橫Ⅰ－Ⅰ計(jì)算滑面。

(2)局部穩(wěn)定性。

Ⅱ區(qū)座落帶內(nèi)巖體相對(duì)較完整，無(wú)順坡控制性軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖層反傾坡內(nèi)，保持正常巖序，坡體表淺部也未發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象，蓄水后，僅淹沒其前緣部分，無(wú)控制性軟弱結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑帶，加之座落帶巖體透水性好，有利于地下水消散，對(duì)其穩(wěn)定性影響較小。Ⅰ區(qū)座落帶內(nèi)巖體較破碎，地層層序相對(duì)散亂，具架空特點(diǎn)，座落帶內(nèi)巖體相對(duì)Ⅱ區(qū)完整性差，故選擇座落體Ⅰ區(qū)代表剖面橫Ⅰ－Ⅰ進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并將其作為評(píng)價(jià)座落體局部穩(wěn)定性的依據(jù)。局部穩(wěn)定性采用隨機(jī)搜索穩(wěn)定性系數(shù)最小的滑動(dòng)面，同樣按上述三種工況考慮，計(jì)算滑面在各種工況條件下的穩(wěn)定性，計(jì)算成果見表3。

表3 黃草坪座落體局部穩(wěn)定性計(jì)算成果表

3.2 安全監(jiān)測(cè)分析

黃草坪座落體位移監(jiān)測(cè)主要采用活動(dòng)式測(cè)斜儀和光纖位移設(shè)備進(jìn)行位移變形監(jiān)測(cè)，共設(shè)位移觀測(cè)孔3個(gè)，VE1、VE2和VE3測(cè)斜觀測(cè)孔深度分別為85 m、80 m和53 m，穿過滑動(dòng)面進(jìn)入穩(wěn)定基巖。其中VE2觀測(cè)孔因?qū)Ч苊摴?jié)錯(cuò)位，活動(dòng)式測(cè)斜儀無(wú)法采集相關(guān)數(shù)據(jù)，后改為光纖監(jiān)測(cè)位移。

從2007年12月開始對(duì)座落體進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)以來(lái)，VE1位移觀測(cè)孔14.5 m處的滑動(dòng)面最大累計(jì)合成位移達(dá)到44.11 mm，位移量持續(xù)增大的現(xiàn)象出現(xiàn)在2008年1月至4月。2008年5月至現(xiàn)在的監(jiān)測(cè)成果顯示，該處的滑動(dòng)面最大累計(jì)合成位移一直在40 mm左右波動(dòng)?！?.12”汶川特大地震期間，VE1位移觀測(cè)孔位移未出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)和突變現(xiàn)象。目前監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示:VE1位移觀測(cè)孔最大合成累計(jì)位移為38.53 mm，未出現(xiàn)繼續(xù)增大的趨勢(shì)，其它點(diǎn)位移變化較小。

VE2孔自觀測(cè)之日起至今，最大累計(jì)位移為1.256 mm，位移變化較小。

VE3觀測(cè)孔在距孔口46.5 m左右出現(xiàn)最大累計(jì)位移，最大累計(jì)位移為2008年1月14日測(cè)得的4.46 mm，無(wú)繼續(xù)增大趨勢(shì)。其它點(diǎn)累計(jì)位移均較小。

上述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自于2007年12月變形監(jiān)測(cè)以來(lái)至2010年7月間進(jìn)行的全部監(jiān)測(cè)資料，中間經(jīng)歷了“5.12”汶川特大地震以及2010年6月電站的初期蓄水。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，除個(gè)別點(diǎn)累計(jì)位移較大外，一般累計(jì)位移均較小，其中滑動(dòng)面位移最大的VE1孔14.5 m處的累計(jì)合成位移也一直在40 mm左右少量波動(dòng)，趨于收斂;其它孔各點(diǎn)位移變化均較小，在允許范圍內(nèi)，且在2008年“5.12”汶川地震和2010年6月電站蓄水期間未出現(xiàn)明顯的位移增加或突變。綜上所述，可以判定黃草坪座落體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

在水庫(kù)蓄水過程中，庫(kù)區(qū)岸坡巖體地下水位會(huì)迅速抬高，水文地質(zhì)條件較天然情況也會(huì)有很大變化。筆者通過對(duì)深溪溝水電站蓄水后近壩庫(kù)區(qū)內(nèi)存在的不穩(wěn)定巖體、滑坡體的穩(wěn)定性定性及定量分析，結(jié)合安全監(jiān)測(cè)成果，得出了蓄水后近壩庫(kù)岸的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)意見。結(jié)果表明，深溪溝水電站在蓄水后，近壩庫(kù)岸巖體及黃草坪座落體仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)影響水庫(kù)的運(yùn)行安全，但應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)黃草坪座落體的安全監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)掌握其變形趨勢(shì)和特征。