騰龍橋二級水電站左岸滑坡分析

唐運(yùn)剛, 王紅偉

(云南省水利水電勘測設(shè)計研究院,云南 昆明 650021)

騰龍橋二級水電站左岸滑坡分析

唐運(yùn)剛, 王紅偉

(云南省水利水電勘測設(shè)計研究院,云南 昆明 650021)

根據(jù)騰龍橋二級水電站樞紐區(qū)工程地質(zhì)勘察,通過對左岸滑坡勘察、計算、分析后認(rèn)為,大壩位置布置在滑坡上游,并對滑坡進(jìn)行處理,導(dǎo)流隧洞、廠房不宜布置在左岸。為工程布置、節(jié)約投資、工程安全建設(shè)提供可靠的地質(zhì)建議。

騰龍橋二級水電站;蠕動變形體;滑坡;卸荷;抗滑樁

1 研究區(qū)概況

1.1 工程概況

騰龍橋二級水電站位于云南省保山市龍陵、騰沖兩縣交界處,處于高黎貢山西麓,伊洛瓦底江一級支流龍江上。地理位置:北緯24°40′00″～24°54′00″,東經(jīng)98°37′30″～98°41′30″。

騰龍橋二級水電站采用攔河壩抬高水頭,壩后布置電站廠房的布置方案。電站裝機(jī)規(guī)模81MW,最大壩高57.5 m,電站樞紐主要由取水樞紐、廠區(qū)發(fā)電樞紐等建筑物組成。壩型采用混凝土重力壩。電站廠房及導(dǎo)流隧洞布置于右岸。

1.2 基本地質(zhì)條件

工程區(qū)壩址河段河流流向NNE向,呈直線延伸,河谷主要呈不對稱的“U”型谷,谷底無階地,也無高漫灘,谷底與河床寬一致,河床寬度一般50～100 m,河流縱比降約10‰～15‰。第四系洪沖積層(Qpal)厚度0.5～15.0 m,為雜色砂卵礫石夾漂石,局部上部為灰色、灰白色細(xì)—粗砂及粉砂,分布在工程區(qū)龍江河谷及兩岸沖溝內(nèi);崩塌堆積物(Qcol)厚度1.0～15.0 m,為雜色孤石、塊石、碎石夾礫質(zhì)土、砂土、壤土等,分布在陡巖、陡壁下方;地滑堆積物(Qdel)厚度5.0～70.0 m,為雜色碎石土、礫質(zhì)土、砂土、壤土、粘土夾孤石、塊石等,主要分布在工程區(qū)左岸滑坡體上;殘坡積層(Qedl)厚度0.5～5.0 m,為黃褐色、紅褐色碎石土、礫質(zhì)土、壤土、粘土,局部夾塊石、孤石,分布在工程區(qū)兩岸山頂、山坡位置。上第三系上新統(tǒng)芒棒組下段(N2m1)為灰色、灰白色礫巖、砂礫巖、砂巖夾粘土巖、褐煤、凝灰?guī)r等,分布在工程區(qū)右岸。下元古界高黎貢山群上段(Pz1gl2)為灰白色、灰色、灰黑色石英片巖、石英巖、微晶片巖夾變粒巖、含石墨片巖、硅質(zhì)巖、大理巖及變質(zhì)砂巖、板巖等,分布在工程區(qū)左、右兩岸。

工程區(qū)為單斜構(gòu)造,主構(gòu)造線方向為SN或NNE向。巖層走向N0°～35°E,傾向NWW,傾角30°～50°。其中,左岸及河床巖層傾角較陡,傾角40°～50°;右岸巖層傾角相對較緩,傾角30°～40°。

工程區(qū)斷裂主要有:走向SN或NNE的F18斷裂(龍江深大斷裂)與走向NW的F(46)斷裂(團(tuán)田斷裂),其中,F18斷裂從右岸通過,F(46)斷裂斜跨工程區(qū)下游河床,該兩條斷裂為工程區(qū)的控制性斷裂(見圖1)。

工程區(qū)滑坡主要分布在左岸順向坡地段,為基巖滑坡,對工程區(qū)有影響的主要是左岸的HP1、HP6規(guī)模較大的滑坡及右岸的HP4滑坡。工程區(qū)崩塌現(xiàn)象主要分布在左岸壩址上游沖溝及右岸壩址下游,堆積物為碎石、塊石、孤石及土,厚度不大[1-2]。

2 左岸滑坡基本地質(zhì)特征

左岸存在HP1滑坡,位于壩址左岸下游。HP1滑坡整體為一基巖順層滑動形成的不穩(wěn)定體,根據(jù)平硐PD1、PD13、PD14、PD15與鉆孔ZK1及探槽揭露情況看,滑坡體分布范圍較大,寬度180～300 m,長度190 m,厚度20～40 m。屬于厚層的大型滑坡。根據(jù)HP1在不同部位的物質(zhì)組成、應(yīng)力作用、堆積體變形特征,可將整個不穩(wěn)定體分為三部分:下部傾倒蠕動變形體(HP1-1)和順層蠕動變形體(HP1-2),上部卸荷崩塌堆積體(HP1-3)[3](圖2)。

圖1 樞紐區(qū)綜合地質(zhì)平面圖

(1) HP1-1:傾倒蠕動變形體。分布在HP1上游部分,根據(jù)PD1、PD14與鉆孔ZK1及探槽揭露情況,在其上游邊緣部位淺層存在松動堆積層,堆積物為塊石、碎石混砂土,結(jié)構(gòu)松散,厚度約5～6 m。傾倒蠕動變形體長180 m,寬110～150 m,平均深40 m,滑坡體方量估計可達(dá)93.6×104m3。傾倒蠕動變形體主要由陡傾及傾倒變形的石英片巖組成,裂隙夾泥和土(約10%),變形體內(nèi)巖石以強(qiáng)—弱風(fēng)化為主,局部夾全風(fēng)化層(約12%)。片理呈陡傾角,角度70°～85°。巖石卸荷現(xiàn)象明顯,拉裂縫普遍分布,拉裂縫寬2～12 cm?？拷冃误w與基巖接觸帶巖石擠壓褶皺強(qiáng)烈,巖石破碎,有滴水及線狀流水現(xiàn)象。在變形體與基巖接觸部位,為一層厚度約3.2 m粉質(zhì)粘土混巖屑軟弱層,其產(chǎn)狀為:走向N20°E,傾向NW,傾角59°。接觸帶約3 m地段,都有滴水及線狀流水,呈雨淋狀,流量約2～3 L/s。在接觸帶經(jīng)取樣實驗,γ=21.2～21.4 kN/m3,c=14.4～29.4 kPa,φ=23.4°～25.1°;c殘余=9.8～29.4 kPa,φ殘余=14.3°～14.7°。該變形體是由于巖石上部傾倒,下部存在局部臨空面,在應(yīng)力作用下引起巖體整體順層蠕動變形、拉裂,直至目前已無臨空面。變形程度基本未造成位移或位移很小,僅沿粘土混巖屑帶的蠕動變形,目前處于極限相對穩(wěn)定狀態(tài)。

(2) HP1-2:順層蠕動變形體。分布在HP1靠下游部分,根據(jù)PD4、PD13、PD15勘探及地表情況,在其下游邊緣部位存在松動、架空堆積層,堆積物為塊石、碎石混砂土,厚度約8～10 m。順層蠕動變形體長140 m,寬90～120 m,平均深20 m,滑坡體方量估計可達(dá)30.8×104m3。順層蠕動變形體由變形石英片巖組成,局部裂隙夾泥(約5%),巖石以弱風(fēng)化為主。巖石片理呈陡傾角,角度50°～70°,巖石卸荷現(xiàn)象明顯,拉裂縫較多,多為順片理拉裂,拉裂縫寬2～10 cm?？拷冃误w與基巖接觸帶長約3 m地段巖石擠壓褶皺強(qiáng)烈,巖體揉皺破碎。未見地下水。在變形體與基巖接觸部位,為一層厚度約0.4 m粉質(zhì)粘土,產(chǎn)狀為:走向N20°E,傾向NW,傾角43°。經(jīng)取樣實驗,γ=22.2～22.4 kN/m3,c=25.4～33.4 kPa,φ=28°～30.5°;c殘余=9.8～29.4 kPa,φ殘余=18.3°～18.7°。該變形體是由于山坡下部存在局部臨空,巖石在應(yīng)力作用下,整體順層蠕動變形、拉裂,滑動帶底部巖體有輕微變形,未完全產(chǎn)生剪切破壞,變形程度基本未造成位移或位移很小,僅沿粘土帶的順層蠕動變形,目前處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 滑坡工程地質(zhì)剖面圖

(3) HP1-3:卸荷崩塌堆積體。分布于上部,根據(jù)PD15勘探及地表勘查,堆積體地表為孤塊石,架空堆積,分布寬約110 m,長30～50 m。平硐0～8 m為粘土與孤塊石膠結(jié),8～18 m受崩塌應(yīng)力作用巖層變陡傾角60°～74°,卸荷裂隙發(fā)育,有明顯架空、坍塌現(xiàn)象,有順層滑動跡象,無明顯滑動面。目前,崩塌體后緣呈陡壁,高約5～6 m。崩塌體地形平滑,坡度約20°,處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 左岸滑坡分析及處理建議

3.1 左岸滑坡分析及地質(zhì)建議

根據(jù)剩余推力法(傳遞系數(shù)法)對HP1-1、HP1-2穩(wěn)定性計算(分不考慮地震、滲透壓力;考慮地震、滲透壓力二種狀態(tài))如下。

(1) HP1-1:傾倒蠕動變形體?；瑤馏wc=25 kPa,φ=25.1°。

計算結(jié)果表明,天然工況下,滑動安全系數(shù)為1.183;考慮地震工況下,滑動安全系數(shù)為1.04;考慮暴雨工況下,滑動安全系數(shù)為1.023;考慮地震、暴雨工況下,滑動安全系數(shù)為0.909。說明HP1-1目前處于極限相對穩(wěn)定狀態(tài)。

在水庫建成后,由于庫水位抬高、滲透壓力增大、地震作用等因素,HP1-1可能處于極限穩(wěn)定狀態(tài),應(yīng)采取工程處理措施。

建議采取一定的處理措施:①結(jié)合導(dǎo)流隧洞出口開挖,HP6段打抗滑樁(左岸導(dǎo)流方案)。②沿HP6向下游HP1-1方向在底部沿河修筑重力式擋土墻至PD4,長度約150 m。擋土墻基礎(chǔ)嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)2 m,開挖深度約3.6 m。③沿滑動帶與基巖接觸面打排水洞以降低地下水位,排水洞長度接滑坡體水平段。④沿HP1-1后緣做好地表排水。

(2) HP1-2:順層蠕動變形體。滑帶土體c=30 kPa,φ=29°。

計算結(jié)果表明,天然工況下,滑動安全系數(shù)為1.142;考慮地震工況下,滑動安全系數(shù)為1.044;考慮暴雨工況下,滑動安全系數(shù)為1.066;考慮地震、暴雨工況下,滑動安全系數(shù)為0.916。說明HP1-2目前處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

在水庫建成后,由于庫水位抬高、滲透壓力增大、地震作用等因素,對HP1-2穩(wěn)定性有一定影響,滑動安全系數(shù)為1.142,考慮該變形體距樞紐較遠(yuǎn)(150 m以外),滑動安全系數(shù)要比HP1-1高,處理上游HP1-1擋土墻即可。

因此,HP1滑坡天然狀態(tài)處于相對穩(wěn)定,修建工程應(yīng)避開對滑坡體擾動,并對滑坡體采取相應(yīng)處理措施。

3.2 處理方案

因滑坡HP1-1、HP1-2在天然工況下,滑動安全系數(shù)分為1.183、1.142,處于相對穩(wěn)定狀態(tài);暴雨工況下滑動安全系數(shù)分別為1.023、1.066,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)地質(zhì)情況分析及建議,設(shè)計布置了滑坡處理方案。

(1) 處理方案共用1 500 kN預(yù)應(yīng)力錨索285根,抗滑樁39根,Φ28砂漿錨桿137根;

(2) 錨索沿上壩公路上側(cè)邊坡設(shè)四排(S1、S2、S3、S4),共194根,沿下壩公路下側(cè)邊坡設(shè)兩排(X1、X2),共91根,間排距均為5 m×5 m,呈梅花型布置;

(3) 抗滑樁沿下壩公路內(nèi)側(cè)設(shè)一排,中心間距為8 m,1#～26#斷面尺寸為2 m×3.5 m,27#～39#斷面尺寸為2 m×3 m;

照片1 左岸滑坡竣工照片Photo 1 Completed photo of left bank landslide

(4) 網(wǎng)格梁鋼筋混凝土保護(hù)層為35 mm。

工程施工過程中,由于左岸公路施工開挖,造成滑坡新的臨空,使滑坡不穩(wěn)定。及時按照以上方案進(jìn)行了施工處理(照片1)。

4 結(jié)論

本文根據(jù)騰龍橋二級水電站樞紐區(qū)工程地質(zhì)勘察得知,左岸存在滑坡,右岸有龍江斷裂影響帶。針對樞紐區(qū)復(fù)雜地質(zhì)情況,通過對左岸滑坡勘察、取樣、計算、分析后認(rèn)為,原大壩軸線位置向上游移動,以避開滑坡影響,大壩布置在滑坡上游,導(dǎo)流隧洞、廠房不宜布置在左岸。并對滑坡進(jìn)行工程處理,為工程布置、節(jié)約投資、工程安全建設(shè)提供了可靠的地質(zhì)建議。

工程于2010年6月正式發(fā)電,運(yùn)行5年來一切正常。

[1] 中華人民共和國水利部.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:GB 50487—2008[S].北京:中國計劃出版社,2009.

[2] 水利部湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院.中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:SL 55—2005[S].北京:中國水利水電出版社,2005.

[3] 陳南祥.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)[M].北京:中國水利水電出版社,2007.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Analysis of Left Bank Landslide of Tenglongqiao SecondCascade Hydropower Station

TANG Yungang, WANG Hongwei

(YunnanInstituteofWater&HydropowerEngineeringInvestigationDesignandResearch,,Kunming,Yunnan650021)

According to engineering geological investigation of junction area of Tenglongqiao second cascade hydropower station,through the analysis,investigation and calculation of the left bank landslide.It is considered that the dam is located in the upper reaches of the landslide,and the landslide is processed.Diversion tunnel and buildings should not be arranged in the left bank.It provides reliable geological suggestion for engineering layout,saving investment and construction safety.

Tenglongqiao second cascade hydropower station; creep deformable body; landslide; unloading; anti-slide pile

2016-01-14;改回日期:2016-02-22

唐運(yùn)剛(1965-),男,高級工程師,礦產(chǎn)普查及勘探專業(yè),從事水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作。E-mail:360037869@qq.com

P642.22

A

1671-1211(2017)01-0066-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.011

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1017.002.html 數(shù)字出版日期:2016-12-08 10:17