王 鑄

(自貢市水利電力建筑勘測設(shè)計院,四川自貢,643000)

2007年12月,我院承擔(dān)了雙江口水電站庫區(qū)移民安置工程木爾宗溝 2級水電站可研——初步設(shè)計階段的勘察設(shè)計任務(wù)。在具體勘察過程中,通過鉆探、物探、地質(zhì)調(diào)查等綜合勘察手段對高山區(qū)古滑坡體的綜合分析有了新的認(rèn)識,本文介紹如下。

1 工程基本情況

木爾宗溝系大渡河上游左岸一級支流綽斯甲河的一小支溝,位于馬爾康縣木爾宗鄉(xiāng)境內(nèi),全長62.5km,流域面積 149.30km2。木爾宗溝二級站為無調(diào)節(jié)引水式電站,取水樞紐位于木爾宗溝與綽斯甲河匯合口上游約 8.0km、河溝海拔 3004m～3010m處,下游與大型水電站——雙江口水電站庫內(nèi)水位銜接。電站利用落差 485.05m,設(shè)計引用流量 2.65m3/s,裝機規(guī)模為 10MW。

工程區(qū)位于青藏高原東南部川西北丘狀高原南緣山原地帶,屬深切割高山區(qū)構(gòu)造侵蝕與剝蝕侵蝕堆積地貌,以 2級水電站壩址為界,上下游地形地貌迥然不同。壩址以下至溝口位置,無大型沖溝分布,河谷呈不對稱“V”型,谷底狹窄,河流湍急,多有跌水跌坎分布。左岸綿延分布厚達(dá)數(shù)十米至上百米的堆積物;右岸則均系陡崖,坡麓地帶多見倒石堆狀或裙?fàn)罘植嫉谋浪逊e體。壩址以上河谷呈“U”型,兩谷坡均為基巖,地形坡度一般 30°～45°,谷底較平坦開闊,坡降不大,形成了較開闊的漫灘階地地貌。溝內(nèi)縱剖面圖見圖 1。

圖 1 木爾宗溝干流二級水電站縱斷面

經(jīng)地質(zhì)與設(shè)計人員現(xiàn)場踏勘后,初步擬定了上下兩條壩線進行比較。兩壩線直線距離約240m,平面上河流有一較大拐彎,河面高差約7m。上壩線河道較平直,兩岸山體陡峻,撥高 ＞1000m,地形坡度 ＞40°,谷底高程 3003m～3005m,寬約 110m;現(xiàn)代河床高程 3003.27m,寬約10m,兩岸高漫灘高出現(xiàn)代河床約 1m～2m,河谷平坦開闊。上下壩線之間河谷開闊,至下壩線位置河谷收窄,谷底高程2995m～3004m,寬約75m;現(xiàn)代河床高程 2996.04m,寬約 8m。左岸為一巨大的第四系松散堆積體,自然地形坡度約 30°,上建有“之”字形村間公路。右岸為山體陡崖,地形坡度 ＞60°,地形上呈不對稱深“U”型谷。

2 下壩線左岸滑坡體初步認(rèn)識

一堆積體位于下壩線左岸,其前沿為木爾宗溝,后緣為斯喀尼浩沃山南坡,形狀如斷塊山,后壁較高,遠(yuǎn)觀具有典型的圈椅狀地貌,初步判別應(yīng)為一大型滑坡體?；麦w平行河流方向長約620m,垂直河流方向最寬處約 300m,規(guī)模較大;地表坡度 30°～40°,前緣較緩,后緣較陡,表面較為平整,無明顯裂縫及沉陷現(xiàn)象,滑坡臺階多已夷平(如圖 2所示)。

圖 2 下壩線左岸滑坡體

對滑坡體物質(zhì)成份的調(diào)查表明,其前緣表面多為黃色粘土夾碎塊石,厚約 1m～2m,下部則以塊碎石夾粉土、粉質(zhì)粘土為主,并在塊石間零星分布有純細(xì)砂,呈不規(guī)則之團狀。塊碎石分選性差,棱角狀,并多有架空現(xiàn)象,粒徑均較大,普遍大于0.5m,最大者可達(dá) 5m～6m,塊石中偶見有冰川刨痕。后緣物質(zhì)成份則主要以破碎的塊碎石為主,基本未見充填物,其巖性為變質(zhì)砂巖夾板巖,與后沿山體巖性一致,多具原巖結(jié)構(gòu),褶皺、擠壓特征明顯,破碎巖體中多見有斜鋇鈣石晶體呈集合塊體狀分布。前后緣的物質(zhì)成份差異很大。

為查清滑坡體的性質(zhì),勘察時在擬定壩址附近的滑坡體前沿布置了 3個鉆孔,最大孔深26.4m,但均未揭穿滑坡體厚度。同時,在堆積體上布置了 2條高密度電法物探測線。高密度電法物探成果圖及地質(zhì)剖面圖如圖 3所示。

物探人員分析解譯認(rèn)為,堆積體內(nèi)結(jié)構(gòu)為塊碎石土,塊石含量的不同及個體大小不一樣,電阻率值變化較大,范圍值 400Ωm～65000Ωm。在電阻率的顯著變化處,可劃分出①和②兩個滑動界面,其中滑動面②為老滑動面,滑動面①為新滑動面。滑動面①起伏不平,多呈臺階狀,垂直埋深約7m～23m;滑動面②較平滑,垂直埋深 17m～50m不等,且厚度向滑坡后緣遞增,推測滑坡后緣覆蓋層最厚處可達(dá) 100m左右。滑坡體下伏基巖為三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)變質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)板巖,電阻率為 60Ωm～150Ωm。

圖 3 下壩線左岸堆積體高密度電法物探成果及地質(zhì)剖面

3 下壩線地層結(jié)構(gòu)

隨著滑坡體前沿的下壩軸線各鉆孔的完成,基本查清了壩線處的地層層序結(jié)構(gòu)。以縱斷面為例,其中 ZK1號孔位于左岸滑坡體前沿,孔深19.48m,巖芯為塊碎石土,未揭穿堆積體厚度;ZK2號孔位于堆積體與河漫灘之銜接部位,孔深20.34m,巖芯同為塊碎石土,ZK3號孔位于現(xiàn)代河床內(nèi),孔深 31.98m,巖芯從上至下依次揭示覆蓋層為漂卵礫石夾砂(厚 6m)、灰黑色有機質(zhì)粉質(zhì)粘土(厚 5.9m)、塊碎石土(6.08m)、卵礫石夾砂(厚 3m),基巖為變質(zhì)砂巖夾板巖,揭露厚度11m。綜合左岸滑坡體高密度電法物探成果,初步分析確定的壩線剖面地層結(jié)構(gòu)如圖 4所示。圖中,①②即為前述物探解譯之滑動界面。

圖 4 下壩線工程地質(zhì)剖面

4 上壩線地層結(jié)構(gòu)

上壩軸線布置有 2個鉆孔,ZK1號孔位于左岸高漫灘,孔深 54.38m,巖芯從上至下依次為漂卵礫石夾砂、卵礫石夾砂、漂卵礫石夾砂、卵礫石夾砂、灰黑色有機質(zhì)粉質(zhì)粘土,未揭露到基巖;ZK2號孔位于右岸高漫灘,孔深 25.23m,巖芯從上至下依次為漂卵礫石夾砂、卵礫石夾砂、漂卵礫石夾砂、灰黑色有機質(zhì)粉質(zhì)粘土、卵礫石夾砂,未揭露到基巖。綜合高密度電法物探成果,初步分析確定的壩線剖面地層結(jié)構(gòu)如圖 5所示。

即現(xiàn)有河床位置地表覆蓋層為第四系現(xiàn)代河床沖洪積漂卵礫石夾砂,兩側(cè)為第四系Ⅰ級階地沖洪積漂卵礫石夾砂,總厚約 15.5m～16.14m。以下突變?yōu)榛液?～黑色粉質(zhì)粘土,左岸厚達(dá)38.88m且未揭穿,右岸揭示 8.44m后見卵礫石夾砂層即終孔。該粉質(zhì)粘土軟塑 ～軟可塑,多見有腐木、樹葉分布,鉆探時無需加壓即自動鉆進,具典型的靜水湖泊沉積特征。

圖 5 上壩線工程地質(zhì)剖面

5 左岸滑坡體與壩線覆蓋層成因綜合分析

由上下壩線剖面分析可知,其平距約 240m,河面高差約 7m。上壩線位置基巖面高程小于2940m,而下壩線河床基巖面高程 2975m,比上壩線高出 35m!按此結(jié)論,則上下壩線間就勢必存在有一個很大的深潭,但結(jié)合場地地形與河流規(guī)模,卻具有較大的不合理性。

再次分析下壩線地質(zhì)剖面,左岸滑坡體內(nèi)的地下水水位明顯低于河水位,但與物探解析的滑動面②位置較接近。同時,在滑坡體的下游,即下壩線下游約 500m處,調(diào)查到 5處下降泉,分布高程 2910m～2920m,流量一般 3L/min～5L/min。故此,分析認(rèn)為物探人員解析的滑動面②可能有誤。根據(jù)其電阻率推測應(yīng)為堆積體內(nèi)部的地下水位線,在滑坡體以下應(yīng)分布有一古河道,底高程與上壩線應(yīng)基本接近,即介于 2920m～2940m之間。而下壩線現(xiàn)代河床內(nèi)鉆孔所揭示的基巖則應(yīng)是原古河道的岸坡!

通過對鉆孔資料及物探資料的成果進行綜合判斷,分析認(rèn)為,該滑坡體歷史上曾為一古冰川堆積體。此后因強烈的構(gòu)造運動影響,其下覆的基巖產(chǎn)生錯落,此時的錯落體和上覆的冰川堆積層基本保持著原始結(jié)構(gòu)。此后錯落體內(nèi)又沿滑動面1發(fā)生了滑動,形成了現(xiàn)在的古滑坡體。新滑動一定程度上改變了錯落體的原始結(jié)構(gòu),冰川堆積層和部份錯落的巖體向前滑移,使滑坡前沿的物質(zhì)成分變得十分混雜,而后緣則基本保留著原始錯落體的特征,這也與現(xiàn)場對滑坡體及前沿調(diào)查時的情況基本一致。

該滑坡體形成時,應(yīng)堵塞過最早期的木爾宗溝河道,即前面分析之存在于滑坡體底部的古河道。并在上游形成了一個高山堰塞湖,導(dǎo)致了富含植物結(jié)構(gòu)的有機質(zhì)粘土的靜水淤積(前述之第四系更新統(tǒng)湖積層),覆蓋于舊河床之上。此后,堵塞河道的滑坡體最終被河流沖開,堰塞湖消失,在淤積的粘土、粉土之上形成了現(xiàn)代的河床(前述之第四系全新統(tǒng)沖洪積層)。長期的沉積作用,基本塑造了以下壩線為界,上、下游河段迥然不同的地形地貌特點。因此,整個過程可概括為巖體錯落與滑坡→堵塞河谷成湖→湖水潰決→河谷地形改造這一系列事件。

6 結(jié)語

受限于本水電站的規(guī)模等級,未能對該滑坡體開展進一步的深入研究工作,而是選擇了避讓?？紤]到工程采用低壩擋水,上壩線處現(xiàn)代河床沖洪積漂卵礫石層厚約 15m～16m,只要滿足沉降校核計算及軟弱下臥層頂面的應(yīng)力驗算,以上壩線作為推薦方案也是可行的。故此,地質(zhì)上及時提出了變更壩線的相關(guān)建議,審查時也被專家認(rèn)可。

通過本工程,可見在對高山區(qū)古滑坡堆積體進行調(diào)查時,要充分結(jié)合場地及附近的地形地貌、地層巖性,在鉆探、物探等勘察實物工作的基礎(chǔ)上進行綜合分析,對成果資料要敢于提出質(zhì)疑,以尋求最合理的解釋地質(zhì)現(xiàn)象的結(jié)論。

〔1〕黃潤秋.中國西部地區(qū)典型巖質(zhì)滑坡機理研究.地球科學(xué)進展,2004,(6).

〔2〕黃潤秋.20世紀(jì)以來中國的大型滑坡及其發(fā)生機制.巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2007,(3).

〔3〕殷躍平.中國典型滑坡研究畫冊.中國大地出版社,2007.

〔4〕張咸恭,王思敬,張倬元等.中國工程地質(zhì)學(xué).科學(xué)出版社,2000.