金沙江烏東德水電站大坪地滑坡穩(wěn)定性研究

方　宇　於　智　陳　勇

(長江三峽勘測研究院有限公司(武漢)，湖北武漢　430074)

金沙江烏東德水電站大坪地滑坡穩(wěn)定性研究

方宇於智陳勇

(長江三峽勘測研究院有限公司(武漢)，湖北武漢430074)

摘要:介紹了大坪地滑坡區(qū)的地形地貌與地層巖性，闡述了該滑坡體的變形特征，結(jié)合大坪地滑坡的計算模型，分析了庫水升降作用對滑坡穩(wěn)定性的影響，該分析成果將對該庫區(qū)的滑坡防治提供一定的參考。

關(guān)鍵詞:滑坡，變形特征，穩(wěn)定性，計算模型

0　引言

烏東德水電站壩址位于四川省會東縣和云南省祿勸縣交界的金沙江干流上，以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運等綜合利用效益，是本電東送的骨干電源點之一［1］。庫區(qū)地處青藏高原的東南緣，伴隨著青藏高原的快速隆升，金沙江深切于高原面之下，呈典型的“V”形峽谷。河谷強烈快速下切，地形陡峻，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖土體支離破碎，加之降水量較大，各類地質(zhì)災(zāi)害也因此頻繁發(fā)生，因此研究庫區(qū)滑坡災(zāi)害問題，直接關(guān)系著西南地區(qū)大型水利樞紐的安全運行、當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全及環(huán)境保護。

大坪地滑坡位于金沙江支流鲹魚河右岸，下距烏東德壩址11.3 km，遙感解譯體積約為2 920×104m3，其穩(wěn)定現(xiàn)狀、變形發(fā)展趨勢等對梯級開發(fā)的可行性十分重要。根據(jù)王世梅［2］提出的三峽庫區(qū)水庫復(fù)活型滑坡分類，大坪地滑坡屬動水壓力型。為研究水電站建成后水位升降對大坪地滑坡的影響，利用Geo-Studio軟件，分析庫水升降作用下滑坡體穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律，研究結(jié)果將對該滑坡的防治提供一定的參考。

1　滑坡地質(zhì)背景［3］

1.1地形地貌

大坪地滑坡區(qū)為高中山地貌，滑坡區(qū)地形坡度10°～25°，平均坡度約16°，在兩側(cè)沖溝及平臺外陡坎處地形變陡，坡度可達30°，受滑坡體局部滑動變形影響，滑坡體內(nèi)地形總體由斜坡與平臺相間組成，滑坡縱向上分布有五級平臺，其高程分別為950 m～960 m，1 080 m～1 090 m，1 110 m～1 140 m，1 190 m～1 200 m及1 240 m～1 250 m(見圖1)。

滑坡前緣高程900 m～940 m，后緣高程1 250 m，總體呈東西向展布(東西向長約1 430 m、南北向?qū)?80 m～870 m)，平面面積約73×104m2，滑坡平均厚度約40 m，滑坡體積約2 920×104m3。

1.2地層巖性

滑坡體主要物質(zhì)成分為紫紅色、灰綠色碎石土及碎塊石土，表層為耕植粘土，厚約0.5 m～1.5 m。下伏基巖為侏羅系牛滾凼組( J3n)紫紅色泥巖、砂巖等。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

大坪地滑坡位于喇叭溝向斜的核部，向斜的北西翼巖層稍陡，巖層傾向南東，傾角一般在30°～40°之間，南東翼巖層傾向北東，傾角一般在15°～25°之間，斷層( F)穿過后緣鄭家坪子一帶，斷層產(chǎn)狀93°∠40°～53°，斷層帶寬約6 m～8 m，構(gòu)造巖為糜棱巖、碎裂巖，斷層向北延伸表現(xiàn)為巖層擠壓和褶皺的形式。

2　滑坡變形特征

通過地表的地質(zhì)測繪，大坪地滑坡體主要有以下的變形現(xiàn)象:

1)前緣的變形滑動?；麦w前緣伙房變形區(qū)在1966年發(fā)生滑動，其后緣及下游側(cè)的邊界可見明顯的拉裂縫，目前變形區(qū)仍在繼續(xù)變形中，其上的居民住房拉裂、錯開變形現(xiàn)象明顯，其下游側(cè)的小亂灘變形滑動區(qū)也仍在繼續(xù)變形中。2)后緣鄭家坪子一帶的變形活動。根據(jù)調(diào)查在鄭家坪子平臺一帶由于地面沉陷變形在平臺處出現(xiàn)低洼地，其變形范圍約0.007 km2，形狀呈圈椅狀，其變形滑動方向約70°，地面沉陷一般2 m左右。在滑坡體后緣邊界發(fā)現(xiàn)局部滑動，范圍約1 700 m2，局部滑動垂直位移最大約2 m，滑動方向約90°。在鄭家坪子北側(cè)(滑坡體邊界附近)居民房屋出現(xiàn)裂縫，地面出現(xiàn)拉裂縫，目前房屋裂縫仍在變形中。3)大坪地平臺一帶的變形活動。根據(jù)地質(zhì)測繪，在大坪地平臺發(fā)現(xiàn)多處裂縫，主要分布在大坪子球場一帶，裂縫一般長約20 m，張開約5 cm～10 cm，延伸方向NNW～N，裂縫主要出現(xiàn)在2005年—2007年，目前變形不明顯。根據(jù)調(diào)查訪問，大坪地至鄭家坪子的變形活動主要發(fā)生在1992年可河大堰修通引水之后，目前變形仍在繼續(xù)中。從以上一系列變形調(diào)查來看，滑坡現(xiàn)狀處于局部變形中，整體穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定，局部較差。

3　滑坡穩(wěn)定性數(shù)值計算

1)計算模型。根據(jù)大坪地滑坡的地質(zhì)剖面圖建立相應(yīng)的計算模型，節(jié)點為7106，單元數(shù)為6977，網(wǎng)格模型見圖2。

圖1　大坪地滑坡全貌

圖2　大坪地滑坡計算模型

2)計算參數(shù)選取。綜合滑坡試驗數(shù)據(jù)、類比與反演分析，大坪地滑坡計算力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1　大坪地滑坡計算參數(shù)表

3)計算工況。大坪地滑坡在水庫蓄水前實際水位為918 m，根據(jù)設(shè)計資料確定滑坡計算工況為: a.以5年施工期平均計算，得出庫水位以0.072 m/d的速率上升，由于滑坡前緣水位比壩址水位高，所以僅需經(jīng)443 d由918 m水位上升到950 m水位。b.運行工況:在950 m水位持續(xù)90 d后，以1 m/d的速率經(jīng)歷25 d由950 m水位上升到975 m水位，在975 m水位穩(wěn)定100 d，再以1 m/d的速率經(jīng)歷25 d由975 m水位下降到950 m水位，并穩(wěn)定210 d。

4)計算結(jié)果分析。通過考慮飽和—非飽和滲流場的剛體極限平衡的方法，計算上述兩種工況下的大坪地滑坡穩(wěn)定性變化情況。計算結(jié)果見表2。

表2　庫水變動時大坪地滑坡安全系數(shù)表

蓄水工況時安全系數(shù)圖如圖3所示。

圖3　初期蓄水工況滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨庫水位變化曲線

庫水變動時安全系數(shù)圖如圖4所示。

圖4　正常運行期庫水位變動工況滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨庫水位變化曲線

由表2和圖3，圖4可知，大坪地滑坡在庫水位以0.072 m/d的速度從918 m水位上升到蓄水水位950 m的工況下，安全系數(shù)隨庫水位的上升不斷減小:庫水位上升到950 m初始時刻，滑坡安全系數(shù)為1.366;當(dāng)庫水位穩(wěn)定在950 m水位90 d后，滑坡安全系數(shù)沒有變化。大坪地滑坡在以1 m/d的速度上升到975 m時，穩(wěn)定性安全系數(shù)逐步減小，減小趨勢較為明顯。在庫水位穩(wěn)定在975 m水位100 d后，此時的安全系數(shù)為1.34，隨著庫水位繼續(xù)下降安全系數(shù)有減小的趨勢，當(dāng)庫水位下降到950 m時，安全系數(shù)達到最小值1.306。當(dāng)庫水位在950 m穩(wěn)定210 d時，大坪地滑坡的安全系數(shù)增大到了1.325。

4　結(jié)語

1)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)測繪，大坪地滑坡現(xiàn)狀處于局部變形中，整體穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定。2)大坪地滑坡在庫水位變動影響下穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律如下: a.在大壩施工期初期蓄水過程中，隨庫水位上升滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨之降低; b.在正常運行期庫水位上升過程中，滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨庫水位的升高變化不明顯; c.庫水下降過程中，滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨庫水位下降而明顯降低，并在低水位穩(wěn)定一段時間后滑坡穩(wěn)定系數(shù)有所回升; d.在整個水庫運行工況下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)最低值為1.306，出現(xiàn)在庫水位下降到950 m水位工況，此時滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。3)最不利工況為庫水位下降到低水位950 m工況，此時滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，若在此工況條件下再疊加暴雨工況，滑坡有可能發(fā)展為基本穩(wěn)定狀態(tài)。4)大坪地滑坡的穩(wěn)定性數(shù)值計算結(jié)果亦符合動水壓力型滑坡的規(guī)律，說明參照三峽庫區(qū)重大涉水滑坡的分類方法確定大坪地滑坡為動水壓力型滑坡是合理的，這也說明在分析西南地區(qū)水庫滑坡時亦可采用三峽庫區(qū)重大涉水滑坡的分類方法。

參考文獻:

［1］李會中，郝文忠，潘玉珍，等.烏東德水電站壩址區(qū)河床深厚覆蓋層組成與結(jié)構(gòu)地質(zhì)勘察研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2014，22( 5) :944-950.

［2］王世梅.三峽庫區(qū)水庫蓄水后重大復(fù)活型滑坡空間預(yù)測評價研究報告［R］.宜昌:三峽大學(xué)，2013.

［3］陳劍平，王清，葉圣生，等.西南大型水庫庫岸滑坡災(zāi)害影響與對策研究——滑坡特征調(diào)查與地質(zhì)成因機制研究報告［R］.武漢:長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司，長春:吉林大學(xué)，2013.

On large flat landslide stability of Wudongde Hydropower Station along Jinsha River

Fang Yu Yu Zhi Chen Yong
( Yangtze River Three-Gorge Survey and Research Institute Co.，Ltd( Wuhan)，Wuhan 430074，China)

Abstract:The paper introduces the topographic features and stratum lithology of the large flat landslide area，illustrates the deformation features of the landslide mass，combination of the large flat landslide calculation model analyzes the influence of the reservoir water level fluctuation on the landslide stability，and proves by the result that it provides some reference for the landslide prevention in the area.

Key words:landslide，deformation feature，stability，calculation model

作者簡介:方宇(1989-)，男，助理工程師;於智(1989-)，男，助理工程師;陳勇(1986-)，男，助理工程師

收稿日期:2015-11-23

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0088-03

中圖分類號:P642.22

文獻標識碼:A