硬梁包水電站近壩庫岸金蟬坡穩(wěn)定性分析

馬金根，王能峰，黃 春，謝洪毅

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都 610072）

硬梁包水電站近壩庫岸金蟬坡穩(wěn)定性分析

馬金根，王能峰，黃 春，謝洪毅

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都 610072）

硬梁包水電站地震地質(zhì)背景復(fù)雜，閘址區(qū)50年超越概率10%，基巖水平地震動峰值加速度達(dá)260cm/s2。金蟬坡滑坡位于庫區(qū)左岸，近壩約1.4km，水庫蓄水后將淹沒其坡腳，受庫水消落及掏蝕等作用下，在水庫蓄水和地震等工況下存在復(fù)活失穩(wěn)可能，對大壩及其對岸移民安置點存在較大影響。本文對其穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評價，并提出了工程治理措施建議。

水電站；滑坡；庫岸；穩(wěn)定性；金蟬坡

硬梁包水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣冷磧鎮(zhèn)境內(nèi)，為四川省大渡河干流水電規(guī)劃22級方案中的第13個梯級電站，上游為瀘定水電站，下游為大崗山水電站。擋水建筑物建在河床深厚覆蓋層上，由左岸生態(tài)電站廠房壩段、泄洪沖砂閘和右岸的面板堆石壩構(gòu)成，閘（壩）高38m，正常蓄水位為124 6m，調(diào)節(jié)庫容826萬m3，總庫容2 075.4萬m3，具有日調(diào)節(jié)性能，電站裝機(jī)容量1 224MW。水庫屬深切寬緩“U”型曲流河谷內(nèi)的河道型低閘中型水庫，正常蓄水位124 6m時，回水長約8.5km，最大壅水高度約30m。近壩庫岸發(fā)育的金蟬坡滑坡體距離閘址較近，地震動參數(shù)采用閘址區(qū)的安評成果：50年超越概率10%的基巖水平地震動峰值加速度為260cm/s2。

1 滑坡基本地質(zhì)條件

金蟬坡滑坡發(fā)育于冰水堆積體(fglQ3)前緣，省道S211從滑坡體前緣通過，高程約1 245m，公路外側(cè)為大渡河的凹岸沖刷岸，一般河水位高程1 230m。堆積體分布在高程1 226m～1 700m之間。

根據(jù)地表地質(zhì)測繪和滑坡體鉆孔揭露，覆蓋層厚度變化較大，邊坡上部為巨厚的冰水堆積塊碎石土，結(jié)構(gòu)密實，半膠結(jié)，中下部滑坡堆積，滑坡體具多元結(jié)構(gòu)，土層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，主要有碎石土、碎石夾土、塊碎石土、含塊碎石夾土、塊碎石土夾多段碎石、含礫石土等，其中含塊碎石、塊碎石等具架空現(xiàn)象。土體厚度不均，土體層次較雜亂。塊、碎石巖性多為閃長巖，個別為肉紅色花崗巖。

下伏基巖為澄江-晉寧期閃長巖，受構(gòu)造影響，巖體完整性較差，風(fēng)化卸荷較強(qiáng)。

水文地質(zhì)條件較為簡單，地下水主要為基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水，主要受大氣降水補(bǔ)給，地下水向大渡河排泄。地下水位埋藏較深，后緣平臺約1 730m高程發(fā)育1個海子，長約300m，寬約160m，位于滑坡體上游550m?；麦w后部上游側(cè)60m出露泉水點，高程約1 377m，流量約50ml/s。

圖1 金蟬坡滑坡位置示意圖

圖2 金蟬坡滑坡近照

2 滑坡基本特征

左岸金蟬坡滑坡是硬梁包水電站庫岸穩(wěn)定的主要工程地質(zhì)問題之一。其距壩約1.4km、對岸索壩移民安置點僅約0.9km?；麦w分布在高程1 226m～1 440m之間，滑坡體順河長約130m，橫河寬約370m，平均厚約18m，最大厚約48m，體積約85×104m3，為一中型滑坡?；麦w后緣天然邊坡較陡，坡度一般50°～60°，高度約250m，其后為一平臺，坡度一般5°～10°，寬度約600m。其后部地勢平緩，坡度一般10°～15°，寬度約40m，滑坡圈椅狀地形明顯，未見負(fù)地形；滑坡中部和前緣較緩，坡度一般35°～40°。滑坡體上游側(cè)發(fā)育為淺沖溝，為防止河流對滑坡前緣沖刷影響，在滑坡體上游側(cè)修建了丁壩，并在1245m公路高程以下，滑坡前緣采用了漿砌片石和鋼筋石籠護(hù)坡，避免坡腳進(jìn)一步被掏蝕進(jìn)而發(fā)生進(jìn)一步變形。

勘探未揭露明顯滑帶或者滑動面，根據(jù)勘探揭露的土體結(jié)構(gòu)分析，滑坡體在滑動過程中造成含塊碎石、塊碎石具架空現(xiàn)象，據(jù)此推測滑面可能為基覆界面，前緣堆積于河床沖積物之上。經(jīng)綜合分析，后緣滑動面角度50°～60°，中部滑動面35°～50°，前緣滑動面較平緩。

滑坡體地下水位受大渡河水影響，變化較大，前緣地下水位與大渡河水位基本相同，總體雨季地下水位高于枯水季節(jié)。

3 滑坡體物理力學(xué)參數(shù)及建議值

為了研究滑坡體物理力學(xué)性質(zhì)，完成了10組物理性質(zhì)試驗及配套的室內(nèi)力學(xué)試驗。

金蟬坡滑坡體天然密度2.0～2.15cm3，干密度1.9～2.05 cm3，孔隙比0.4左右，含水率2.0%～3.5%。

金蟬坡滑坡體在顆粒級配組成中（圖4），大于200mm塊石含量為0～3.92%，平均為0.39%；200～60mm碎石含量為0～24.03%，平均為6.55%；60～2mm礫石含量為44.88%～62.09%,平均為51.50%；2～0.075mm砂含量為13.63%～27.57%，平均為22.43%；<0.075mm細(xì)粒含量為8.67%～25.70%，平均為19.14%；<0.005mm黏粒含量為2.89%～7.73%，平均為5.73%；<5mm粒徑含量為30.17%～64.20%，平均為50.68%。平均線不均勻系數(shù)為1000，曲率系數(shù)為0.90，分類定名為粉土質(zhì)礫（GC）。

金蟬坡滑坡天然快剪試驗，凝聚力c值為13kPa，內(nèi)摩擦角Φ為27°；室內(nèi)飽和固結(jié)快剪，凝聚力c值為15kPa，內(nèi)摩擦角Φ為26.1°；抗剪強(qiáng)度相對較低。

通過試驗成果分析及工程經(jīng)驗類比，提出地質(zhì)參數(shù)建議值見表1。

圖3 金蟬坡滑坡地質(zhì)平面圖及橫剖面圖

圖4 金蟬坡滑坡顆分曲線圖

表1 金蟬坡滑坡堆積體物理力學(xué)參數(shù)建議值

4 滑坡成因及形成機(jī)制分析

滑坡體在形成之前為巨厚冰水堆積體的一部分，冰水堆積體坡腳為大渡河，受對岸上游側(cè)扯索溝泥石流洪積物壓迫影響，河流逐漸偏向本岸沖刷掏蝕坡腳，導(dǎo)致前緣不斷垮塌，邊坡邊界條件及穩(wěn)定性進(jìn)一步惡化。據(jù)民訪，1970年7月左右，金蟬坡滑坡受大渡河水沖刷以及前緣公路開挖等影響，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)形成金蟬坡滑坡。根據(jù)地形地貌等推測滑坡后緣水平滑距約30m，垂直滑距約40m。

滑坡產(chǎn)生后，該滑坡經(jīng)常發(fā)生小規(guī)模塌方，而后為了防止滑坡進(jìn)一步發(fā)生滑動，1998年在滑坡體上游側(cè)修建了丁壩，并在1 245m公路高程以下，滑坡前緣采用了漿砌片石和鋼筋石籠護(hù)坡，避免坡腳進(jìn)一步被掏蝕進(jìn)而發(fā)生進(jìn)一步變形，目前滑坡基本穩(wěn)定。

5 邊坡穩(wěn)定性分析及評價

5.1 定性分析

該滑坡體滑坡圈椅狀地形明顯，滑坡體后緣形成高約40m陡坎，上游側(cè)發(fā)育一條小沖溝，下游側(cè)陡坎高20～30m?；麦w后部未見負(fù)地形，后部地勢平緩，坡度一般10°～15°，寬度約40m；中部和前緣坡度一般35°～40°。

由于滑坡前緣省道S211的修建導(dǎo)致邊坡邊界條件改變，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。1998年在滑坡上游側(cè)修建了丁壩及前緣進(jìn)行防沖護(hù)坡后，滑坡逐漸穩(wěn)定。目前，滑坡體地表除前緣局部雨季發(fā)生小坍塌外，滑坡體其余部位未見裂縫等現(xiàn)象，公路內(nèi)側(cè)的排水溝和公路路面等未見明顯的破壞現(xiàn)象，判斷滑坡目前處于極限穩(wěn)定狀態(tài)。水庫蓄水后（正常蓄水位1 246m），水位上升抬高近16m至公路以上1～2m，邊坡前緣土體參數(shù)進(jìn)一步降低，同時庫水為日調(diào)節(jié)水庫，庫水消落深度約4m，在庫水綜合作用下，滑坡體變形失穩(wěn)，對水庫正常運行和對岸移民安置點安全存在較大影響。

5.2 定量計算

1）參數(shù)反演分析：根據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（DL/T5353-2006）的有關(guān)要求，金蟬滑坡體采用表中低值，暴雨工況是以在邊坡表面以下5m內(nèi)抗剪斷強(qiáng)度根據(jù)工程類比采取折減，并取飽和容重，其他工況取天然容重計算。通過試算，在天然工況和天然+暴雨工況下，已整體失穩(wěn)。表明根據(jù)試驗值所取的建議參數(shù)存在一定問題。在天然工況和天然+暴雨工況下，滑坡體處于極限平衡狀態(tài)，安全系數(shù)為0.95（未考慮目前其前緣的防沖措施作用），對參數(shù)進(jìn)行了反演，C值采用建議值高值，反演結(jié)果如下表2，Φ值比原地質(zhì)參數(shù)提高15%～20%左右。

表2 金蟬坡滑坡物理力學(xué)參數(shù)對照表

2）穩(wěn)定性計算分析：按照《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（DL/T 5353-2006）規(guī)定，本滑坡為I級B類水庫邊坡，邊坡設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 邊坡設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1）工況：根據(jù)邊坡實際情況，以及工程建設(shè)特點，本次穩(wěn)定性評價過程中考慮以下四種工況：①天然狀態(tài)，該工況考慮的荷載主要有巖土體自重；②天然+蓄水，該工況除考慮工況1的荷載外還包括蓄水至124 6m高程時引起的巖土體強(qiáng)度降低情況；③天然+暴雨，該工況除考慮工況1和工況2的荷載外還包括因降雨引起的巖土體強(qiáng)度降低，暴雨工況中考慮滑坡表面以下5m范圍內(nèi)飽水；④天然＋地震，該工況除考慮工況1和工況2的荷載外，還包括地震引起的推力。

2）計算方法

根據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》(DL/T5353-2006)中推薦使用的邊坡抗滑穩(wěn)定分析方法，采用極限平衡法對開挖邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性定量評價，根據(jù)邊坡的實際情況對不同區(qū)域的邊坡失穩(wěn)模式進(jìn)行分析。

計算采用水科院陳祖煜編土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析的程序stab。根據(jù)反演參數(shù)，對滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性計算，成果如表4所示。表明金蟬滑坡體在蓄水和地震工況下，其安全系數(shù)均不滿足《水電水利工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（DL/T 5353-2006）要求的I級B類水庫邊坡安全系數(shù)，需進(jìn)行治理。

表4 金蟬坡滑坡整體穩(wěn)定反演參數(shù)計算成果表

水庫蓄水后（正常蓄水位124 6m），水位上升抬高近16m至公路以上1～2m，邊坡前緣土體參數(shù)進(jìn)一步降低，同時庫水為日調(diào)節(jié)水庫，存在約4m的庫水消落，在庫水綜合作用下，滑坡體將復(fù)活，致使滑體潰散解體入庫區(qū)，對水庫正常運行和對岸移民等均有一定影響。

計算表明，滑坡體在各種工況下，其安全系數(shù)均不滿足有關(guān)規(guī)范規(guī)定。

綜合定性分析和定量計算均表明，金蟬坡滑坡在水庫蓄水后將失穩(wěn)，需進(jìn)行必要的治理。

6 結(jié)論及建議

1）金蟬坡滑坡為冰水堆積體前緣坡腳受大渡河水掏蝕沖刷形成的典型牽引式滑坡，其平均厚度約18m，最大厚度48m，方量約85×104m3，屬中型近壩庫岸滑坡。

2）由于滑坡前緣省道S211的修建，導(dǎo)致滑坡形成，后在滑坡上游側(cè)修建丁壩及前緣進(jìn)行防沖護(hù)坡后，滑坡逐漸穩(wěn)定，經(jīng)綜合分析，該滑坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3）金蟬坡滑坡為I級B類水庫邊坡，綜合定性分析和定量計算均表明，金蟬坡滑坡在水庫蓄水后，在庫水和地震工況下，滑坡體將產(chǎn)生出變形失穩(wěn)，對水庫正常運行和對岸移民安置點安全均有較大影響，建議采取工程治理措施。

4）結(jié)合金蟬滑坡體地質(zhì)特點，建議對其下部利用S211公路平臺進(jìn)行反坡加壓處理措施，同時進(jìn)行防沖護(hù)岸至124 8m高程，并銜接公路下部原防沖護(hù)岸。

On Stability of the Jinchanpo Landslide by Reservoir Bank of the Yingliangbao Hydropower Station

MA Jin-gen WANG Neng-feng HUANG Chun XIE Hong-yi
(Chengdu Hydroelectric Investigation & Design Institute, CHECC, Chengdu 610072)

The Jinchanpo Landslide is located on the left bank of reservoir bank of the Yingliangbao Hydropower Station, about 1.4 km from the dam, which lies in seismic active region. This paper assesses stability of the Jinchanpo Landslide and makes suggestions on control measures.

hydropower station; landslide; reservoir bank; stability; Jinchanpo

P642.22

A

1006-0995（2014）03-0595-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.028

2014-03-10

馬金根（1981-），男，江蘇海安人，工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作