段 斌，陳 剛，張逢銀

(國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610041)

1 工程背景

1.1 深溪溝水電站概況

深溪溝水電站位于大渡河漢源縣和甘洛縣接壤處，為大渡河干流調整規(guī)劃中的第十八級電站，是瀑布溝水電站的反調節(jié)電站。深溪溝水電站大壩最大壩高101m，水庫正常蓄水位660m，庫容0.32億m3。電站設計裝機容量660MW，設計年發(fā)電量32.4億kW·h，所發(fā)電量將和瀑布溝水電站一起送入四川電網。

1.2 黃草坪座落體地質條件

黃草坪座落體位于深溪溝水電站壩址上游約800m的大渡河右岸(凸岸)。該段枯水期河水位高程621m。座落體谷坡總體走向NNE向，其上、下游側和內部分別為三條小沖溝切割，溝內有暫時性流水。座落體內地貌形態(tài)與外圍周邊谷坡存在明顯差異，其后緣、側緣正常谷坡地形呈完整陡壁，坡度60°～70°，而座落體內部地形相對較緩，一般坡度35°～45°。后緣高程830m，后緣地貌顯示清楚，前緣進入大渡河，形態(tài)似圈椅形。該座落體順河平面長550m，橫河平面寬250m，水平發(fā)育深度90～124m，體積大約500萬m3。

座落體下游區(qū)段表面分布有Ⅱ級階地堆積物，主要出露于座落體680m高程以下，殘留厚度3～5m，拔河高度近60m，組成階地的堆積物(漂卵石)成分較雜，由遠源的花崗巖、砂巖、玄武巖及近源的灰?guī)r、白云巖組成，粒徑一般為30～90mm，磨圓度較好，顆粒間為中、粗砂充填，結構密實，局部分布有中、粗砂層透鏡體，層理結構保存完整，結構未遭到破壞。0～65.2m為座落體堆積物，65.2～69.0m為砂卵石層，座落體超覆在古河床沖積層(alQ33)上，其前緣與現代河床沖積物相接。

座落體部位出露地層為震旦系上統(Zbdn)燈影組厚層狀白云巖、白云質灰?guī)r，正常地層產狀為：N30°W/SW∠10°～30°，巖石致密堅硬，斷層、破碎帶不發(fā)育，結構面主要為層面裂隙及陡傾切層的共軛“X”剪切節(jié)理。

據勘探平硐揭示，座落巖體中主要發(fā)育如下3組裂隙：

(1) N25°～30°E/NW∠35°～40°，主要為變位后的層面裂隙，較發(fā)育，延伸長，多閉合。而其外部巖層正常產狀為：N30°W/SW∠10°～30°；

(2) N20°～25°E/SE∠45°～55°，順坡中陡傾坡外，為卸荷拉張裂隙，延伸相對較長，張開寬大，一般5～30cm不等；

(3) N55°～60°E/NW∠45°～55°，相對不發(fā)育，延伸較短，個別長大裂隙地表張開較大。

HPD03勘探平硐揭露的座落體巖體結構略有差異，主要結構面：

(1)N20°～40°E/NW∠45°～55°；

(2)N15°-25°E/SE∠55°～65°；

(3) N40°W/SW∠30°～35°。

其中第一組主要為中傾坡外的錯動帶，第二組為中陡傾坡內的密集裂隙，第三組為層面。

通過對座落體勘探平硐的現場調研，在剖面上可將座落體由表及里劃分為：①崩坡積帶、②座落帶、③松動帶、④壓剪帶、⑤影響帶、⑥正常巖體。

2 座落體穩(wěn)定性的定性分析

除前緣局部有小的崩滑產生外，黃草坪座落體目前整體穩(wěn)定性較好。這從以下的地質地貌現象可以得到驗證：

(1)Ⅱ級階地堆積物結構完好。在座落體中下部680m高程以下淺表層分布有Ⅱ級階地堆積物——漂卵石層，層理發(fā)育，具泥質半膠結，分布面積較廣。從各處的露頭可見，層理保持完整，結構未遭到破壞，這至少說明在沉積該層以來的地質歷史時期這部分坡體沒有變形破壞的跡象。該階地與區(qū)域上其他階地比照，屬于上更新統(Q3末)地層，這充分說明了座落體堆積體在相當長的時期內都是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。

(2)沖溝深切、發(fā)育成熟。黃草坪座落體其上、下游兩側及內部沖溝發(fā)育，大多呈“V”字型，切割深度10～30m不等，有暫時性流水，發(fā)育如此規(guī)模的深切溝谷，溝谷形態(tài)如此成熟，這也證明在溝道塑造階段，坡體堆積物未遭到整體破壞，座落體堆積物整體穩(wěn)定性仍然較好。

(3)地表無變形破壞跡象。野外地質調查結果顯示，座落體后緣及坡體表面未見拉張裂縫，中下部坡體未見鼓脹變形，這也是坡體目前整體穩(wěn)定性較好的又一明證。

(4)排水通暢。座落體表面為階地堆積、坡殘積壤土夾塊碎石，該層透水性較差，不利于地表水的滲入，縱向深切沖溝發(fā)育，有利于降水的匯集排泄，減少了地表徑流對座落體堆積物的破壞；座落體堆積物多由破碎巖體組成，這些巖土體多呈架空狀，空隙連通性較好，有利于地下水的徑流與排泄，座落體體內未見泉點出露，地下水埋深大，證明其多呈散狀片流的形式直接向大渡河排泄，進一步減少了對座落體物理力學性質的弱化。

(5)方解石生長。座落體內巖塊與巖塊間的松弛架空部位右方解石晶體生長，在HPD04號表現得尤為明顯，巖塊之間江湖都充填方解石晶體，產生膠結作用；且未見新生長充填的方解石晶體后期改造錯動。

此外，座落體所處的大渡河谷地現今仍處抬升階段，河流側蝕作用相對較弱，除洪水期外，一般情況下對右岸岸坡堆積體的破壞較小，有利于座落體前緣堆積物的穩(wěn)定。座落體區(qū)內無第四紀活動斷裂的存在，而主要受到周圍地區(qū)主要構造帶活動的影響，其最大影響烈度為Ⅶ度，鑒于黃草坪座落體歷史上曾遭遇過Ⅶ度地震烈度的影響而未破壞，說明其整體穩(wěn)定性是比較好的。

3 座落體穩(wěn)定性的定量計算

3.1 計算方法

黃草坪座落體邊坡是水電工程Ⅱ級邊坡，所處地理位置特殊，不僅應分析蓄水前的穩(wěn)定性，更應重點研究蓄水后的穩(wěn)定變化狀況。由于蓄水后環(huán)境地質條件的改變會對座落體產生各種不利的效應，導致坡體穩(wěn)定性的改變，同時由于產生滑動還與許多外部因素相聯系，如暴雨、地震、水位升降等。本次穩(wěn)定性計算采用規(guī)范推薦的不平衡推力傳遞系數法(也稱傳遞系數法)，同時輔助采用改進的畢肖普方法作計算校核。

3.2 計算工況

由于地下水的動水壓力、浮托力等的作用，在穩(wěn)定分析時必須對這些因素加以考慮并考慮它們的疊加效應，故穩(wěn)定分析主要按以下工況考慮：

(1)基本組合(天然狀況)；

(2)一般組合1(天然狀況+特大暴雨)；

(3)一般組合2(天然狀況+地震)。

無雨或少雨，計算體按天然狀況考慮；持續(xù)降雨或暴雨，計算體按飽水狀態(tài)考慮。

3.3 計算剖面

根據黃草坪座落體變形破壞各分區(qū)的巖土體結構特征、地形地貌特征和目前的變形破壞特征等，將黃草坪座落體橫Ⅰ-Ⅰ和橫Ⅱ-Ⅱ剖面作為各分區(qū)的代表性剖面進行穩(wěn)定性計算，其平面位置如圖1所示。

圖1 黃草坪座落體平面示意

3.4 計算參數

在工程地質類比和現場考察所見地質現象的基礎上，并結合已有的巖體物理力學試驗結果和巖體質量指標類比，參照地質分析反算的結果確定座落體穩(wěn)定性計算參數。由于座落體中壓剪帶由巖屑和塊徑大小不等的分離巖塊組成，巖屑多呈粗砂狀，并含少量巖粉，巖塊塊徑0.5～數10cm不等。根據座落體平硐內的壓裂破碎帶現場大剪試驗結果表明，壓裂帶抗剪強度指標為：f′=0.81、c′=0.12～0.48MPa，f=0.65、c=0.11MPa。座落體的各計算剖面的巖體力學參數取值見表1。飽水條件下岸坡巖體的參數，考慮到座落體的特點，僅將內聚力c值作0.75倍的折減，內摩擦角保持不變。

根據四川省地震局批復的《大渡河深溪溝水電站工程場地地震安全性評價報告》，大渡河深溪溝水電站工程場地的地震基本烈度為Ⅶ度?？紤]地震作用時，50年超越概率5%水平地震加速度為0.17g，50年超越概率10%水平地震加速度為0.127g。

表1 坡體縱剖面穩(wěn)定性計算參數取值

3.5 計算結果及分析

借助黃草坪座落體的地表踏勘資料、平硐資料以及鉆孔資料，經詳細的分析研究，最后確定出如圖2、3所示的計算滑面。由于水庫蓄水后計算滑面受水庫蓄水影響較大，故考慮這兩個計算剖面蓄水后穩(wěn)定性系數的變化。

圖2 橫Ⅰ-Ⅰ剖面計算滑面條分示意

根據上述計算參數及條分圖，黃草坪座落體橫Ⅰ-Ⅰ、橫Ⅱ-Ⅱ剖面的計算滑面在各種工況條件下的穩(wěn)定性系數如表2所示。

圖3 橫Ⅱ-Ⅱ剖面計算滑面條分示意

計算工況計算剖面橫Ⅰ-ⅠBishop法不平衡推力法平均值橫Ⅱ-ⅡBishop法不平衡推力法平均值蓄水前基本組合1.501.501.501.131.161.15特殊組合11.361.371.371.051.091.07特殊組合21.391.411.401.071.111.09蓄水后基本組合1.531.501.521.191.201.20特殊組合11.301.301.301.041.081.06特殊組合21.421.411.421.111.141.13

從表2可以看出在蓄水前的天然狀況下，座落體沿剪切帶滑動的計算滑面處于穩(wěn)定狀態(tài)；蓄水后計算滑面穩(wěn)定性有所降低，但都處于穩(wěn)定狀態(tài)。

蓄水前的穩(wěn)定性計算結果表明：橫Ⅱ-Ⅱ剖面的計算滑面在一般組合+地震工況時穩(wěn)定性系數為1.09，滑體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在一般組合+特大暴雨工況時穩(wěn)定性系數為1.07，滑體仍處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；橫Ⅰ-Ⅰ剖面的計算滑面在一般組合+地震工況時穩(wěn)定性系數為1.40，滑體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在一般組合+特大暴雨工況時穩(wěn)定性系數為1.37，滑體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

蓄水后的穩(wěn)定性計算結果表明：橫Ⅱ-Ⅱ剖面的計算滑面在一般組合+地震工況時穩(wěn)定性系數為1.13，滑體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在一般組合+特大暴雨工況時穩(wěn)定性系數為1.06，滑面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；橫Ⅰ-Ⅰ剖面的計算滑面在一般組合+地震工況時穩(wěn)定性系數為1.41，滑體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在一般組合+特大暴雨工況時穩(wěn)定性系數為1.30，滑體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結語及建議

通過對座落體穩(wěn)定性的定性分析與定量計算，可以得出以下幾點認識：

(1)黃草坪座落體長期以來整體穩(wěn)定性較好，表現在中下部坡面堆積的Ⅱ級階地堆積物砂礫石層理結構未遭破壞、沖溝深切且發(fā)育成熟、地表無明顯的變形跡象以及排水通暢。

(2)穩(wěn)定性計算結果表明：座落體在天然狀況下，盡管蓄水后較蓄水前穩(wěn)定性有所降低，但均處于穩(wěn)定狀態(tài)到基本穩(wěn)定狀態(tài)；在特殊組合狀況下，蓄水前后橫Ⅱ-Ⅱ計算剖面穩(wěn)定性均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，橫Ⅰ-Ⅰ計算剖面均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)黃草坪座落體在電站修建及運營過程中，總體仍然是穩(wěn)定的，可能會出現局部掉塊和局部失穩(wěn)的現象，但對工程無大的影響。

(4)鑒于黃草坪座落體位置的特殊性，建議開展監(jiān)測工作，長期跟蹤其變形情況。

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