巖桑樹水電站壩址區(qū)堆積體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

【摘要】隨著大型水利水電工程的建設(shè)，壩址區(qū)潛在不良地質(zhì)體的穩(wěn)定性備受關(guān)注。不良地質(zhì)體在降雨及其它誘發(fā)因素的影響下，可能形成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，不僅給水電工程的建設(shè)造成不利影響，還會(huì)對(duì)施工期間施工人員的安全造成巨大的隱患。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、地質(zhì)調(diào)查、物探、坑槽鉆探成果及區(qū)域背景資料，初步分析壩址區(qū)左岸堆積體的穩(wěn)定性及對(duì)工程的危害程度，為巖桑樹水電站壩址選擇提供比選依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】水電工程；穩(wěn)定性；滑坡；泥石流；安全

1、前言

滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害是在降雨和滲透作用下，斜坡平衡遭受破壞而向下滑動(dòng)的現(xiàn)象，包括緩慢長(zhǎng)期的斜坡變形和突然急劇的暴發(fā)過程[1]。斜坡的穩(wěn)定性由斜坡本身的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)條件等因素決定，受環(huán)境條件如降雨、地震、人類活動(dòng)等影響[2]。每年滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害均造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡[3]，近年來因經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及能源戰(zhàn)略的需求，山區(qū)大型水電工程的大規(guī)模建設(shè)，地質(zhì)災(zāi)害造成的危害有越演越烈的趨勢(shì)。目前，減災(zāi)的主要手段是預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，而合理準(zhǔn)確的不良地質(zhì)體穩(wěn)定性分析是預(yù)防及防治的基礎(chǔ)。

2、工程概況

巖桑樹水電站位于怒江下游河段，為怒江中下游水電規(guī)劃第12級(jí)電站。巖桑樹水電站規(guī)劃裝機(jī)1000MW，初擬樞紐布置方式為碾壓混凝土重力壩和引水式廠房或混凝土重力壩壩后式廠房方案，最大壩高84m，正常蓄水位665m。

前期勘察發(fā)現(xiàn)，距下壩址2Km左右怒江左岸存在較大規(guī)模第四系松散堆積體，體積約400萬m3以上。由于堆積體離下壩址較近，一旦失穩(wěn)，將對(duì)下壩址樞紐建筑物的安全產(chǎn)生較大的影響。因此，對(duì)堆積體的穩(wěn)定性及工程影響進(jìn)行評(píng)價(jià)是確保水電站順利建設(shè)及后期安全運(yùn)行的保證。

3、堆積體穩(wěn)定性分析

本研究以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、地質(zhì)調(diào)查、物探、坑槽鉆探成果及區(qū)域資料為基礎(chǔ)，分析壩址區(qū)左岸堆積體的穩(wěn)定性及對(duì)工程的危害程度，為巖桑樹水電站壩址選擇提供比選依據(jù)。

3.1區(qū)域背景資料

3.1.1地形地貌

壩址區(qū)位于云南高原西部邊緣，河段上游屬橫斷山脈南段，地勢(shì)整體呈北高南低，西高東低。地貌發(fā)育受構(gòu)造控制，主要山脈及河流呈近南北向延伸，相間展布。地表徑流迅速，溶蝕漏斗、洼地不甚發(fā)育，多見溶蝕裂隙，谷底常見泉水出露。從三江口至光坡壩址為深切割高中山峽谷地型，山體走向受構(gòu)造控制，多呈北東～南西向排列，高程2000～3500m，峰頂尖峭，山坡陡峻，高差達(dá)1000～1500m。

3.1.2地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較全，從元古界至新生界均有分布，并有多種巖漿巖及變質(zhì)巖。受南北向構(gòu)造影響，地層走向主要呈近南北向展布。研究區(qū)橫跨3個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元，即：岡底斯-念青唐古拉褶皺系﹑唐古拉-昌都-蘭坪-思茅褶皺系和揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)，其內(nèi)又分布有若干個(gè)二級(jí)和三級(jí)構(gòu)造單元。近場(chǎng)區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造主要為北東向斷裂、北西向斷裂和近南北向斷裂。

3.1.3水文地質(zhì)及地震

研究區(qū)內(nèi)地下水根椐其地下水賦存條件、水力特征和水理性質(zhì)，劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、基巖裂隙水四種基本類型。受地形、巖性和水文氣象控制，具季節(jié)性變化特點(diǎn)。經(jīng)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)受地震活動(dòng)影響較強(qiáng)，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s；工程場(chǎng)址區(qū)的50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為227.5gal，100年超越概率2%的地震動(dòng)峰值加速度為485.3gal，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。

4、穩(wěn)定性分析

堆積體穩(wěn)定性分析采取定性分析與定量分析相結(jié)合的方法，根據(jù)已有的資料及堆積體變形破壞特征對(duì)堆積體的穩(wěn)定性作出定性、定量評(píng)價(jià)。堆積體穩(wěn)定性定性分析主要基于變形跡象及堆積體的環(huán)境條件來進(jìn)行；定量分析以極限平衡方法計(jì)算斜坡的穩(wěn)定系數(shù)，進(jìn)而分析其穩(wěn)定程度。通過定性分析發(fā)現(xiàn)，堆積體中有三部分的穩(wěn)定性較差，在后續(xù)水庫蓄水過程中坡體的穩(wěn)定性變差，有可能誘發(fā)滑坡、泥石流等災(zāi)害。

根據(jù)定性評(píng)價(jià)的結(jié)果、前期考察、試驗(yàn)測(cè)得的相關(guān)參數(shù)及大壩的安全等級(jí)，計(jì)算坡體的安全系數(shù)，并分五種工況討論其不利組合及穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)

工況1：天然狀況下，除C6堆積體的Ⅱ區(qū)外，各堆積體穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.2，穩(wěn)定性較好。

工況2：由于地表及坡體內(nèi)排水通暢，暴雨對(duì)各堆積體穩(wěn)定性影響較小，穩(wěn)定性系數(shù)降低幅度在0.1左右。

工況3：水庫蓄水至665m時(shí)，各堆積體坡腳50～55m范圍內(nèi)的土體長(zhǎng)期浸泡在水中，其力學(xué)強(qiáng)度大大降低。由于該段為抗剪段，水庫蓄水導(dǎo)致穩(wěn)定性系數(shù)降低幅度在0.1以上，其影響大于暴雨。

工況4：研究區(qū)地震烈度高達(dá)Ⅷ度，地震對(duì)各堆積體的穩(wěn)定性影響非常大，穩(wěn)定性系數(shù)降低幅度達(dá)0.4以上。

工況5：水庫蓄水至665m并遭遇Ⅷ度地震烈度時(shí)，各堆積體穩(wěn)定性系數(shù)低于1，但這并不一定表明所有堆積體將整體失穩(wěn)。事實(shí)上，除C6堆積體Ⅰ區(qū)外，其余堆積體在天然+地震工況下穩(wěn)定性系數(shù)均小于1，但經(jīng)歷長(zhǎng)期地震作用（有可能遭遇過Ⅷ度地震烈度）后并未整體失穩(wěn)。究其原因：一方面，松散堆積體有一定的消能作用，而計(jì)算分析是基于剛體極限平衡理論；另一方面，該堆積體在地震作用下可能已經(jīng)產(chǎn)生局部破壞，能量進(jìn)一步釋放形成如今的格局。因此水庫非運(yùn)營(yíng)期間，盡管各堆積體整體穩(wěn)定性系數(shù)較低，但不一定產(chǎn)生整體破壞，很可能以逐步解體方式破壞。

5、結(jié)論

根據(jù)區(qū)域背景資料、野外考察、試驗(yàn)測(cè)得的參數(shù)及工程區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況，引入極限平衡理論計(jì)算堆積體不同位置處的安全系數(shù)，考慮各工況下不利因素的組合及已有的工程經(jīng)驗(yàn)，探討堆積體穩(wěn)定性以及可能對(duì)大壩造成的影響，在此基礎(chǔ)上采取合理的措施進(jìn)行預(yù)防及防治，為大壩的選址、建設(shè)及后續(xù)正常運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

劉鵬，男（1977-12-24），工程師，主要從事水電工程地質(zhì)勘察工作.