地震后江口水電站發(fā)電進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定分析

馬志強(qiáng)

（中水東北勘測設(shè)計(jì)責(zé)任有限公司，吉林 長春130021）

1 工程概況

江口水電站位于芙蓉江下游武隆縣江口鎮(zhèn)境內(nèi)，大壩采用雙曲拱壩，最大壩高140.00 m，壩頂高程305.00 m，壩身布置中、表孔泄洪，壩后接水墊塘消能，左岸布置引水發(fā)電系統(tǒng)，電站裝機(jī)300 MW。工程為二等工程，大壩及泄洪建筑物、引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房為2 級建筑物，消能防沖等次要建筑物為3 級建筑物。

進(jìn)水口為岸塔式結(jié)構(gòu)，布置于大壩開挖基坑內(nèi)，距左壩肩上游30～50 m 處，軸線方位SW198°27′46″，底板開挖高程247.5 m。

2008年5月12日四川汶川發(fā)生了8.0 級大地震，重慶江口大壩距震中約470 km，壩區(qū)有明顯的震感。地震后大壩觀測資料顯示，在發(fā)電引水洞進(jìn)水口測斜儀觀測到的部分邊坡位移值較大，2011年大壩首輪定檢期間，對發(fā)電進(jìn)水口邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定復(fù)核。

2 進(jìn)水口邊坡監(jiān)測資料分析

發(fā)電進(jìn)水口邊坡監(jiān)測包括：①多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行邊坡內(nèi)部水平位移監(jiān)測；②交會法進(jìn)行邊坡外部水平位移變形監(jiān)測；③滑動測斜儀監(jiān)測邊坡深層滑移。

2.1 水平位移及高程控制網(wǎng)受地震的影響

水平位移控制網(wǎng)為精密邊角網(wǎng)，該控制網(wǎng)由9個(gè)控制點(diǎn)組成，一般于每年的10月觀測一次。高程控制網(wǎng)布置在壩址下游區(qū)，為一等精密高程控制網(wǎng)，由30 個(gè)水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)組成，一般于每年的9月或10月進(jìn)行監(jiān)測。

通過2002年至2010年的監(jiān)測成果分析表明，南北向位移在-3.80～4.34 mm 之間，東西向位移在-8.29～4.07 mm 之間，垂直位移在-6.10～4.20 mm 之間，量值不大。

2008年汶川大地震后的6月～10月對水平控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)分別進(jìn)行了兩次測量。多數(shù)測點(diǎn)在2008年10月測值與2008年6月測值相比較，水平控制點(diǎn)產(chǎn)生了平均約4 mm 左右的變化、高程控制點(diǎn)沉降平均變化約為0.3 mm 左右。初步認(rèn)為汶川大地震對水平控制網(wǎng)點(diǎn)、高程控制網(wǎng)點(diǎn)產(chǎn)生的影響不大，屬于板塊的微量影響。

因此，目前平面變形控制網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)觀測滿足規(guī)范要求，測值較小，穩(wěn)定性正常。

2.2 多點(diǎn)位移計(jì)觀測資料分析

為監(jiān)控巖體內(nèi)部沿水平向不同深度的位移變化，在進(jìn)水口邊坡305 m 高程布置三套四點(diǎn)多點(diǎn)位移計(jì)MJ1～MJ3。

通過分析進(jìn)水口多點(diǎn)位移計(jì)位移測值過程線可知，MJ1 和MJ2 測點(diǎn)位移都比較大，但測值比較穩(wěn)定，MJ3 測點(diǎn)位移比較小，穩(wěn)定性也較好，各測點(diǎn)未看出受到2008年汶川5.12 大地震的影響。

2.3 交會法水平位移觀測資料分析

進(jìn)水口邊坡水平位移監(jiān)測以大壩水平位移網(wǎng)點(diǎn)做工作基點(diǎn)，采用交會法觀測。在305 m 高程和350m 高程馬道上，設(shè)置4 個(gè)變形測點(diǎn)BP08 ～BP11。

從坡向位移過程線(圖略) 可以看出，測點(diǎn)BP08～BP11 位移變化規(guī)律基本相似，測點(diǎn)的位移量總體上不大，BP10 測點(diǎn)坡向變形最大，數(shù)值在0.84～10.97 mm 之間（指向臨空面）；BP11 測點(diǎn)橫向位移最大，數(shù)值在-0.77～9.62 mm 之間（主要指向下游）。在2005年9月之前，BP10 與鄰近的測斜孔CXJ1 位移規(guī)律接近，BP11 位移略小于鄰近的測斜孔CXJ2 位移。

從交會法觀測結(jié)果來看，進(jìn)水口邊坡交會法位移較小，近期位移的變化正常，未看出2008年汶川5.12 大地震的影響。

2.4 測斜儀觀測資料分析

進(jìn)水口邊坡布置了兩孔測斜儀，編號分別為CXJ1 和CXJ2。測斜儀可以觀測巖體兩個(gè)方向的水平位移，即坡向位移和垂直于坡向的橫向位移，以坡向位移為主，橫向位移為輔。

資料顯示，從累積位移測值過程線來看，2007年9月前位移的變化規(guī)律及穩(wěn)定性較好，但2007年10月至2009年7月期間，兩孔測斜儀均出現(xiàn)了測斜儀的讀數(shù)不穩(wěn)定、測值變化較大，坡向位移方向改變等不穩(wěn)定情況。2009年7月16日更換測斜儀后，CXJ1 孔測值相對于新的基準(zhǔn)值變化非常穩(wěn)定，變幅大為減小，孔口附近坡向和橫向累積位移穩(wěn)定在12.5 mm 和56.2 mm 左右；CXJ2 測值相對于新的基準(zhǔn)值變化非常穩(wěn)定，變幅大為減小，孔口附近坡向和橫向累積位移穩(wěn)定在21 mm 和67 mm 左右。

3 進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定分析

3.1 進(jìn)水口邊坡地質(zhì)條件

坡面巖層均為薄層—厚層狀，巖石呈弱風(fēng)化至微風(fēng)化狀態(tài)，巖質(zhì)較堅(jiān)硬。巖層走向N35°～40°E（與邊坡呈70°斜交）、傾向NW（下游偏右岸）、傾角45°～50°。

坡內(nèi)發(fā)育有026 號、027 號、028 號及105 號、109 號、302 號、304 號、306 號等主要夾層，多為Ⅰ類泥化夾層和Ⅱ類破碎夾泥層，厚度5～25 cm，由白云巖、片狀白云巖夾頁巖及方解石脈組成。風(fēng)化溶蝕強(qiáng)烈，局部溶蝕填泥，性狀較差，且沿028 號、105 號夾層發(fā)育串珠狀小溶洞。

坡內(nèi)出露有F6 斷層，走向NE30°～40°、傾向NW、傾角20°～30°。寬度為10～20 cm，由斷層泥角礫巖及方解石脈組成，泥厚10～20 cm，性狀差，屬正斷層。

坡內(nèi)巖體主要發(fā)育兩組裂隙：

①走向NW330°、傾向NE、傾角60°～70°，寬1～3 mm，充填方解石脈，稍彎曲、較粗糙。延伸較短，不連續(xù)。

②走向NE70°、傾向SE、傾角65°～70°，寬1～2 mm，充填方解石脈，平直、較光滑。

3.2 邊坡穩(wěn)定復(fù)核

發(fā)電進(jìn)水口左側(cè)邊坡為順向坡，邊坡走向與巖層走向平行，開挖邊坡坡比1∶0.7，技施開挖過程中沿026 號夾層曾產(chǎn)生滑移，施工中采用系統(tǒng)錨桿，鋼筋束，掛網(wǎng)噴混凝土聯(lián)合支護(hù)措施。本次對該部位邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核。切取剖面為：垂直進(jìn)水口軸線方向，沿進(jìn)水口洞臉上游切取E8—E8 剖面。該剖面有Ⅱ1—105、Ⅱ1—026、Ⅰ—027、Ⅰ—028 等結(jié)構(gòu)面，其中Ⅱ1—026 下緣在開挖臨空面上出露，上緣在地面出露，構(gòu)成沿Ⅱ1—026 夾層發(fā)生層狀結(jié)構(gòu)滑動的可能。

結(jié)合測斜儀觀測資料分析成果，發(fā)電進(jìn)水口邊坡通過CXJ2 測點(diǎn)，垂直于結(jié)構(gòu)面（夾層、節(jié)理）走向切取E1—E1、E7—E7 兩條地質(zhì)剖面，其中F6斷層于E1—E1 大壩基坑開挖臨空面上出露；靠近CXJ2 測點(diǎn)，垂直于邊坡走向，切取E4—E4、E5—E5 兩條剖面。

不考慮側(cè)滑面的影響，選擇E8—E8 剖面作為簡單平面滑動抗滑穩(wěn)定計(jì)算剖面?？紤]側(cè)滑面的影響，選F6 斷層作為底滑面，E1—E1 剖面巖面作為側(cè)滑面可構(gòu)成三維組合滑塊體A，該滑塊滑動趨勢與邊坡位移監(jiān)測結(jié)果基本一致，計(jì)算選取三維組合滑塊體A 進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析。計(jì)算結(jié)果見表1。

計(jì)算結(jié)果表明：沿剖面E8—E8 方向邊坡平面滑動以及三維組合滑塊體A 在各工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

表1 發(fā)電進(jìn)水口邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

汶川地震江口水電站進(jìn)水口邊坡宏觀上沒有出現(xiàn)邊坡破壞現(xiàn)象，坡體內(nèi)的巖體受地震作用的影響較小。出于安全考慮，通過三維滑塊A、典型剖面E8—E8 地質(zhì)參數(shù)改變，對三維滑塊A 穩(wěn)定敏感性進(jìn)行分析計(jì)算。邊坡穩(wěn)定敏感性分析包括巖體參數(shù)c，f 值降低10%、20%和巖體節(jié)理裂隙連通率降低10%、20%。通過敏感性分析，進(jìn)水口邊坡三維滑塊A、典型剖面E8—E8 巖石連通率和巖石地質(zhì)參數(shù)c，f 值降低10%、20%時(shí)，進(jìn)水口邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)也滿足規(guī)范要求。

4 結(jié) 論

江口水電站進(jìn)水口邊坡距離5.12 汶川地震震源較遠(yuǎn)，實(shí)測地震烈度V 度，外觀檢查沒有明顯的張拉裂隙、異常變化。監(jiān)測資料顯示，汶川大地震對進(jìn)水口邊坡有板塊方面的輕微影響，但沒有影響到邊坡的穩(wěn)定。地下水位的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，地震前后地下水位未發(fā)生較大變動，發(fā)電進(jìn)水口邊坡不會因地下水位對其穩(wěn)定產(chǎn)生影響。

發(fā)電進(jìn)水口邊坡的抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果及地質(zhì)參數(shù)敏感分析表明，邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)也滿足規(guī)范要求。

綜上，發(fā)電進(jìn)水口邊坡整體基本穩(wěn)定，受汶川5.12 地震的影響不大。