王雪梅，李 季，張 毅，趙 灝

（黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司，青海西寧，810008）

1 概述

龍羊峽水電站是黃河干流上游龍青段梯級開發(fā)的“龍頭”電站，是以發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉、防凌等多年調(diào)節(jié)性能的大型綜合利用樞紐工程。水電站樞紐主壩為混凝土重力拱壩，壩高178 m，水庫設(shè)計正常蓄水位2 600 m，相應(yīng)庫容247億m3，具有多年調(diào)節(jié)性能。在水電站庫區(qū)的南岸地段，距大壩上游1.5～15.8 km分布一系列大型滑坡和不穩(wěn)定體，這些滑坡以距離水電站大壩5 km的查納溝為界，其下游稱為7號地段（峽口、農(nóng)場、龍西），上游稱6號地段（查東、查納、查西），地層巖性多為第四紀(jì)中、早更新世湖相地層，可劃分為七大層。這些滑坡的共同特點是規(guī)模大、滑速高、滑程遠(yuǎn)，滑坡涌浪直接威脅著龍羊峽水電站大壩的安全，曾被稱為水電站的“前狼”，是大壩安全運行的一大隱患。經(jīng)地質(zhì)勘察，潛在的不穩(wěn)定邊坡有龍西、農(nóng)場、峽口、查東，尤其是龍西滑坡先行失穩(wěn)的可能性較大。龍西滑坡體距離龍羊峽水電站大壩僅3.8 km，邊坡高約275～290 m，坡度40°～45°，該滑坡體上部主要為砂性土，中、下部主要由密實度很高、超固結(jié)呈半成巖狀的粘性土夾薄層砂土類地層組成，坡后有沖溝切割，裂隙發(fā)育，龍西滑坡體邊坡特征見表1。經(jīng)勘察研究，針對龍西滑坡體布置了地質(zhì)巡視、監(jiān)測硐內(nèi)地下水位、裂縫、水準(zhǔn)、引張線觀測，硐外GPS觀測等項目。

表1 龍西滑坡體邊坡特征表Table 1 Slope characteristics of Longxi landslide

1987～2004年18年間，水庫長期在低水位2575m以下運行，因此與設(shè)計預(yù)測的滑塌形態(tài)有較大差別。2005年11月19日庫水位達到2 597.62 m（歷史最高水位）之后，水庫進入高水位運行階段，見圖1。在這一時段，庫水對龍西滑坡體的作用使滑坡體前沿發(fā)生數(shù)次小方量坍岸崩解，散落入庫，單次最大坍塌方量約1.5萬m3左右，造成滑坡體三面環(huán)水，觀測硐口不斷向硐內(nèi)后移約40余m（目前硐口在樁號0+43 m～0+51 m），邊坡前沿形成百余米的直立陡坎，滑坡體及監(jiān)測硐內(nèi)也相繼出現(xiàn)了一些縱、橫向裂縫。

2005年9月9日庫水位上升較快，在加密巡視檢查時發(fā)現(xiàn)監(jiān)測硐內(nèi)J8裂縫（樁號0+98.40 m上游側(cè)）有張拉變形，并有掉塊現(xiàn)象；2006年4月23日發(fā)現(xiàn)監(jiān)測硐內(nèi)J4X橫縫（樁號0+123 m下游側(cè)）埋設(shè)的玻璃條被拉斷，縫開度約0.1 mm。之后的歷次觀測和巡視檢查均未發(fā)現(xiàn)監(jiān)測硐內(nèi)各裂縫有明顯變化。

目前，龍西滑坡監(jiān)測硐迎水面岸坡高陡，已形成百米高的直立峭壁。由于庫水位上升和風(fēng)浪的作用，產(chǎn)生不同程度的淘蝕、搬運岸坡再造，庫岸逐漸后退，與初期蓄水時滑坡體形態(tài)也產(chǎn)生了較大的變化，見圖2。

2 高水位運行期龍西滑坡體變形特征分析

根據(jù)滑坡監(jiān)測的需要，在滑坡體上布置有12個GPS變形觀測點，分布于整個岸坡；在預(yù)測的可能不穩(wěn)定地段，布設(shè)有水準(zhǔn)控制網(wǎng)（稱硐外水準(zhǔn)）；在滑坡體山腰的觀測平硐內(nèi)布置有銦鋼絲引張線變形觀測、水準(zhǔn)觀測（稱硐內(nèi)水準(zhǔn)）、地下水位觀測和裂縫簡易觀測項目，以及巡視檢查項目等。

圖1 壩址區(qū)降雨量、庫水位過程Fig.1 Rainfall at dam site and reservoir water level

圖2 龍西滑坡體監(jiān)測剖面簡圖Fig.2 Monitoring layout of Longxi landslide

2.1 硐外水準(zhǔn)控制網(wǎng)觀測變形特征

龍西滑坡體水準(zhǔn)控制網(wǎng)原設(shè)計為711、712、713和LRD-2，共4個水準(zhǔn)點，采用奇偶數(shù)站觀測。在高水位運行期，713和LRD-2測點開始呈抬升趨勢，其中LRD-2測點抬升量最大，截至2015年12月該測點累計抬升量值為19.50 mm，仍在繼續(xù)抬升。硐外水準(zhǔn)控制網(wǎng)呈現(xiàn)出的變形特征：（1）愈靠近水庫的測點抬升量值愈大；（2）711、712兩測點的位置在滑坡體的后緣，變化量值較平穩(wěn)；（3）2005～2015年底平均庫水位為2 588.03 m，這十年中歷年的庫水位均高于蓄水初期的運行水位（2 575.04 m），因此不能排除高水位運行對713和LRD-2測點抬升趨勢的影響。硐外水準(zhǔn)控制網(wǎng)測點抬升過程見圖3。

2.2 硐內(nèi)附合水準(zhǔn)觀測變形特征

龍西滑坡體監(jiān)測硐內(nèi)共布設(shè)了6個水準(zhǔn)觀測點（小方量滑塌時曾經(jīng)有2個測點掉落庫中），采用附合水準(zhǔn)路線觀測。目前觀測點為LRD-1、LRD13-2、LRD13-1和LRD12-1，布置情況見圖4。2006年4月，硐內(nèi)各水準(zhǔn)測點均有約5 mm的抬升突變，形成臺階。經(jīng)分析，各水準(zhǔn)測點抬升突變的原因是庫水位抬升較快，即庫水位上升使龍西滑坡體地下水位也相應(yīng)升高，由于滑坡體世湖相地層結(jié)構(gòu)的滯后效應(yīng)，使5 mm的抬升突變滯后。

從監(jiān)測資料可以看出，高水位運行期滑坡體硐內(nèi)水準(zhǔn)變形特征：（1）硐內(nèi)水準(zhǔn)各測點均呈小幅抬升趨勢，愈靠近水庫的測點抬升愈加明顯，最大抬升量值32.1 mm；（2）2005～2015年底高水位運行期，這一抬升趨勢沒有加劇跡象，見圖5；（3）硐內(nèi)、外水準(zhǔn)均為愈靠近水庫位置的測點抬升量值愈大。

2.3 硐內(nèi)引張線觀測變形特征

圖3 龍西滑坡體硐外水準(zhǔn)控制網(wǎng)測點累計變形過程Fig.3 Cumulative deformation of measuring points of outside leveling control network of Longxi landslide

為了滿足高水位運行期滑坡體變形趨勢的進一步監(jiān)測和分析，在滑坡體觀測硐內(nèi)增加了引張線觀測項目，測線長度為115 m，沿硐口至硐內(nèi)共布設(shè)5個觀測點，依次為 CD66、CD93.5、CD104、CD134和CD165，見圖4。2006年6月取得首次觀測數(shù)據(jù)；2014年7月硐內(nèi)頂部掉塊砸到引張線線體，導(dǎo)致測值突跳形成臺階，引張線觀測數(shù)據(jù)未做銜接處理；2015年8月21日，龍西滑坡體發(fā)生小方量崩塌，硐口塌滑了約8 m，硐口后退至樁號0+43～0+51 m，硐內(nèi)引張線靠庫區(qū)方向固定端坍塌掉入庫區(qū)，導(dǎo)致引張線線體被拉斷，引張線變形過程見圖6。在高水位運行期，各測點均表現(xiàn)為沿硐軸線向水庫小幅變形的特征，人工觀測與半自動化觀測測值變化規(guī)律一致（2013年9月增補半自動化觀測項目）。

圖4 龍西滑坡體硐內(nèi)水準(zhǔn)測點布置圖Fig.4 Layout of leveling point in cavern of Longxi landslide

2.4 滑坡體變形速率特征

通過計算滑坡體具有代表性測點的變形速率（如圖7所示），分析得出龍西滑坡體在高水位運行期的變形有如下特征：（1）庫水位變化對硐外水準(zhǔn)測點的變形速率有一定影響，庫水位抬升，變形速率加快，庫水位下降，變形速率減??；（2）庫水位的變幅對硐內(nèi)水準(zhǔn)測點的變化速率也有影響，庫水位抬升，變形速率加快，庫水位下降，變形速率減??；（3）庫水位抬升對水平向變形速率影響不大，變形速率基本平穩(wěn)；（4）高水位運行期，硐內(nèi)、外水準(zhǔn)觀測和硐內(nèi)引張線觀測沒有加速變形的趨勢。

2.5 裂縫變形特征

龍西滑坡體在2005年高水位運行之前，就設(shè)有地表裂縫觀測點、硐內(nèi)橫縫觀測點、硐內(nèi)縱縫觀測點，共計69個測點，始測于1994年2月21日，采用鋼卷尺樁距量距法進行觀測。2005年高水位期間，又增補了31個觀測點。為提高觀測精度，有效觀察裂縫變化情況，在部分裂縫兩側(cè)澆筑了觀測樁，垂直裂縫加裝了玻璃條。在10余年高水位運行期間，裂縫變形特征為：（1）地表裂縫38個測點裂縫縫面密實，無明顯張開跡象，未產(chǎn)生相對錯動的跡象，除TL17測點變化量值較大為+6 mm（裂縫張開）外，其余測點變化量在±3 mm之間，均無異常變化；（2）硐內(nèi)縱向裂縫有17個觀測點，除了JLZ4測點變化量值較大為-7 mm外（2005年變化量值為+2 mm），其余測點變化量均在±2 mm之間；（3）橫縫有45個觀測點，除JL6測點變化量值較大為+9 mm外（2005年變化量值為+2 mm），其余測點變化量均在±2 mm之間；（4）硐內(nèi)有5個裂縫簡易觀測的玻璃條被拉斷，部分裂縫有微張現(xiàn)象，但均無明顯錯動位移；（5）近期的巡視和觀測中，各裂縫未見明顯延展、錯動跡象。

圖5 龍西滑坡體硐內(nèi)水準(zhǔn)測點累計變形過程Fig.5 Cumulative deformation of leveling point in cavern of Longxi landslide

圖6 龍西滑坡體硐內(nèi)引張線（人工觀測）變形過程Fig.6 Deformation of tension wire in cavern of Longxi landslide

圖7 龍西滑坡體變形速率Fig.7 Deformation rate of Longxi landslide

3 結(jié)語

龍羊峽水庫蓄水運行已經(jīng)30余年，在庫水位上升階段，近壩庫岸的破壞形式是以崩塌、錯落和小滑坡為主，岸坡后退，形成新的水下堆積坡。龍西滑坡體雖然前緣也已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)十米寬的塌岸，但滑坡整體性較強。

2005年至今，水庫一直在高水位運行，期間歷年的庫水位也均高于初期運行水位2 575 m。在高水位運行時段，龍西滑坡體觀測平硐內(nèi)有5個裂縫簡易觀測的玻璃條被拉斷，部分裂縫有微張現(xiàn)象，但均無明顯錯動位移，無明顯增寬或延展；滑坡體地表裂縫和監(jiān)測硐內(nèi)縱、橫向裂縫未見明顯的延展跡象，硐內(nèi)、外水準(zhǔn)觀測和引張線觀測沒有加速變形的趨勢；滑坡體的變形速率基本平穩(wěn)，沒有加快變形跡象；滑坡體小方量塌滑次數(shù)沒有增加頻次。

根據(jù)對龍西滑坡體庫岸變形破壞的地質(zhì)調(diào)查、巡視、監(jiān)測分析可以得出，目前龍西滑坡體整體呈穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體無明顯的大體積滑移跡象。雖然臨水岸坡時常有小方量坍塌，但不足以引起危害性涌浪，威脅龍羊峽水電站大壩的安全。水準(zhǔn)觀測各測點的抬升，對龍西滑體坡穩(wěn)定的影響也不明顯。

但由于龍羊峽水電站龍西滑坡體地質(zhì)環(huán)境特殊、變形破壞機理復(fù)雜及部分測點變形呈現(xiàn)趨勢性，滑坡體后緣裂縫也曾有變形跡象，對滑坡體進行安全監(jiān)測和研究仍十分必要。特別是龍羊峽水庫在高水位運行階段，更應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視滑坡體的變形和裂縫變化情況，及時分析觀測資料，做好預(yù)警工作。

由于龍西滑坡體陡峭、觀測便道常被沖毀、落水硐較多，觀測人員巡視檢查和觀測作業(yè)時的安全問題一直沒有良好的解決方法。為此，目前對于龍西滑坡體的監(jiān)測尚面臨著監(jiān)測技術(shù)改進和監(jiān)測方法改進兩大挑戰(zhàn)。鑒于此，尚需加強如下工作：

（1）滑坡體的硐外水準(zhǔn)觀測，可采用低軌衛(wèi)星或近景攝影測量法，以此獲取變形數(shù)據(jù)。硐內(nèi)的變形觀測，可采用自動化監(jiān)測的手段，盡量減少觀測人員現(xiàn)場作業(yè)的時間；

（2）組織無人機定期對龍西滑坡體庫岸進行巡視，直接觀察庫岸的變形過程；

（3）在以上監(jiān)測設(shè)備布設(shè)的基礎(chǔ)上，接入大壩安全監(jiān)測信息平臺，完成數(shù)據(jù)集成。對獲取的觀測資料和信息，定期進行分析做出綜合判斷，全面掌控滑坡的變形規(guī)律，提高滑坡預(yù)警的準(zhǔn)確性。

[1]青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院,中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院.黃河龍羊峽水庫庫岸地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告[R].

[2]中國水電顧問集團西北勘測設(shè)計研究院.黃河龍羊峽水電站汛限水位庫岸穩(wěn)定分析報告[R].