四川鴨嘴壩址右岸滑坡對壩址選擇影響的分析

馮 峰

1 工程概況

鴨嘴河水電工程位于四川省涼山州木里縣境內(nèi),為雅礱江一級支流,鴨嘴河長53 km,開發(fā)河段天然落差2 260 m,特別是下游約7 km的河段落差達(dá)1 300 m,水能資源十分豐富,規(guī)劃為三級電站開發(fā)方案。鴨嘴水電梯級“龍頭水庫”位于鴨嘴河中上游,初選鴨嘴和布西兩個(gè)比選壩址。

鴨嘴壩址設(shè)計(jì)壩頂高程3 325 m,壩(閘)高116.2 m,為大(2)型工程,為多年調(diào)節(jié)水庫,樞紐由大壩、壩后電站、溢洪道、導(dǎo)流泄洪洞組成。初步比選壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩和面板堆石壩。

2 壩址工程地質(zhì)簡況

2.1 地形地貌

工程區(qū)地處青藏高原東南緣橫斷山脈,雅礱江水系強(qiáng)烈下切造就了典型的高山峽谷地貌景觀。壩址位于鴨嘴河上游段,距魯昌溝口下游約2.0 km,地貌形態(tài)屬侵蝕、剝蝕、強(qiáng)烈切割的中高山區(qū),河谷呈寬闊的“U”形谷,兩岸山崖高聳,左岸地形陡峻,坡度50°～65°,局部呈直立狀;右岸山體雄厚,地形上緩下陡,海拔高程3 600 m～3 740 m;谷底寬度約80 m～150 m,河床高程為3 219 m～3 222 m,寬度25 m～40 m,河流比降約5.4‰。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)出露的地層為中生界三迭系上統(tǒng)喇嘛埡組(T3lm)淺變質(zhì)巖和第四系松散堆積物。

1)三迭系上統(tǒng)喇嘛埡組(T3lm):為一套區(qū)域淺變質(zhì)海陸過渡相～陸相細(xì)碎屑巖,巖性有變長石石英砂巖、變粉砂巖和千枚巖。變長石石英砂巖呈青灰色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),厚層狀構(gòu)造;變粉砂巖為細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu),中～薄層狀構(gòu)造;千枚巖為鱗片變晶結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造。2)第四系堆積物(Q):為上更新～全新統(tǒng)沖積、洪積、坡積和滑坡堆積物,分布于河床、階地及兩岸坡腳,厚度變化較大。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)位于鴨嘴向斜的東南翼,構(gòu)造線方向?yàn)镹NE向,主要構(gòu)造有:斷層、褶皺和裂隙。壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀多變。總體走向NE傾向 NW～NNW,傾角13°～40°。1)斷層:壩區(qū)無區(qū)域性斷裂分布,主要發(fā)育有次級小斷層26條,其中走向與河流方向近于正交的一組逆斷層最為發(fā)育,破碎帶寬度一般0.4 m～0.6 m,最大2.0 m～3.0 m。2)裂隙:構(gòu)造裂隙發(fā)育程度中等,主要分布 3組,走向分別為 0°～ 10°,320°～ 325°,270°～ 280°。

2.4 水文地質(zhì)條件

壩址區(qū)地下水按賦存條件可分為基巖裂隙潛水和第四系孔隙潛水。基巖裂隙潛水由大氣降水補(bǔ)給,以泉水的形式向河流排泄或以滲流形式補(bǔ)給第四系孔隙潛水,流量隨季節(jié)變化較大。第四系孔隙潛水主要埋藏于沖積、洪、坡積的砂卵石層及碎石質(zhì)壤土中,屬強(qiáng)透水層。壩址區(qū)兩岸地下水補(bǔ)給河水,基巖含水性隨地形和巖性的組合變化較大,右岸滑坡體內(nèi)裂隙發(fā)育,受下伏完整巖體阻水影響,地下水一般在滑坡體剪出口附近出露。

3 滑坡工程地質(zhì)特征及評價(jià)

3.1 滑坡地貌特征

滑坡位于鴨嘴壩址河谷右岸,處在上壩線右壩肩,壩址中部地貌上呈相對凸出的山梁,滑坡前緣剪出口高于現(xiàn)代河床8 m～20 m,高于一級階地臺面5 m～10 m,邊坡自然坡度約 30°。地形輪廓及滑坡地貌特征非常清晰(見表1),平面上呈“條帶狀”,平行河流長約340 m,垂直河流寬約130 m,分布面積約40 000 m2。

表1 滑坡邊界特征一覽表 m

3.2 滑坡組成及結(jié)構(gòu)特征

為查明該滑坡邊界條件及滑坡體結(jié)構(gòu)特征,在滑坡體范圍內(nèi)共布鉆孔兩個(gè)(ZK9,ZK11),探洞兩個(gè)(PD1,PD2),槽探 11個(gè),通過以上大量的勘探工作,揭示滑坡主滑面埋深約50 m～60 m,滑體厚度40 m～50 m,前緣大部分被坡積層覆蓋,后緣上覆16 m～24 m上更新統(tǒng)洪積層,巖性為碎(礫)石質(zhì)壤土,下部為滑坡體,巖性成分為變長石石英砂巖及變粉砂巖(見表1),從上述勘察成果看,該滑坡形成于晚更新世()以前,屬于埋藏型基巖老滑坡。

由PD1和PD2探洞編錄可知,滑坡體內(nèi)的巖體均有明顯拉裂、滑動(dòng)的痕跡,形成特征各異的結(jié)構(gòu)面,大體可分為兩類:第一類:因擠壓錯(cuò)動(dòng)形成的傾向坡外,傾角較緩的夾泥面(帶),厚度一般1 cm～3 cm,最厚者可達(dá)30 cm,多發(fā)育于變粉砂巖中。PD1中多為該類結(jié)構(gòu)面;第二類:因拉裂形成的張性結(jié)構(gòu)面(帶),傾向坡外,傾角較陡(40°～60°),均張開無充填,寬度一般 0.5 cm～1.0 cm,最寬者可達(dá)50 cm～60 cm。

據(jù)探洞和鉆孔資料,滑坡體內(nèi)結(jié)構(gòu)面(帶)與構(gòu)造裂隙及巖層層面組合將巖體切割成碎塊狀,加之地下水活動(dòng),滑坡體局部十分破碎。結(jié)合滑坡體平面分布,滑坡體內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)自上而下大體分為碎裂結(jié)構(gòu)～散體塊狀結(jié)構(gòu)。上部巖性以變粉砂巖為主,其間以第一類結(jié)構(gòu)面為主,巖體呈碎裂結(jié)構(gòu),完整性極差,約占滑坡出露面積的2/5。滑體下部巖性以變長石石英砂巖為主,其間以第二類結(jié)構(gòu)面最為發(fā)育,巖體呈散體塊狀結(jié)構(gòu),塊度較大,風(fēng)化程度較弱,巖體斷口多呈新鮮色狀,占滑坡出露面積的3/5。

表2 滑坡前緣泉水出露統(tǒng)計(jì)表

3.3 地下水分布特征

在滑坡前緣有多處泉水出露,露頭位置和滑體剪出口一致,水量隨季節(jié)發(fā)生變化,枯水季節(jié)表現(xiàn)為少量滲水,泉水特征如表2所示。

3.4 成因分析及方量計(jì)算

該滑坡位于河流凸形山梁部位,滑體前緣結(jié)構(gòu)面規(guī)模小而密集,且多夾泥質(zhì),中后緣以寬大無充填的拉張結(jié)構(gòu)面為主。整個(gè)滑坡體內(nèi)的母巖體基本保持了原有的地層結(jié)構(gòu)特征。

根據(jù)以上特征分析該滑坡形成的主要原因:1)在區(qū)域上升時(shí),河流強(qiáng)烈下切形成高陡岸坡,由于右岸為凸出的岸坡地形,使得河水長期侵蝕坡腳而鄰空;2)右岸巖體多傾向于河床,屬順坡向結(jié)構(gòu),以中緩傾角為主,不利于邊坡穩(wěn)定,岸坡巖體呈軟硬相間層狀結(jié)構(gòu),軟弱巖層飽和強(qiáng)度較低,促使岸邊巖體傾倒和拉裂,進(jìn)而牽動(dòng)上部巖體失去支撐而變形滑移,形成了規(guī)模較大的滑坡。按力學(xué)變形機(jī)制屬牽引式滑移破壞,這種變形特征在鴨嘴河流域分布較廣。

按滑體地層巖性的差異,以壩軸線為界計(jì)算滑坡分區(qū)體積,方量計(jì)算如表3所示。

表3 滑坡分區(qū)方量計(jì)算表 萬m3

3.5 穩(wěn)定性評價(jià)

4 結(jié)語

該滑坡雖然在自然條件下為基本穩(wěn)定狀態(tài),僅有局部不穩(wěn)定體產(chǎn)生。但水庫建成后,隨著庫水位的抬升,滑坡體逐漸位于水下,軟弱結(jié)構(gòu)面和張裂帶力學(xué)強(qiáng)度會(huì)大幅降低產(chǎn)生大規(guī)模的變形,甚至發(fā)生滑塌成為不穩(wěn)定岸坡,因而右壩肩岸坡穩(wěn)定問題成為本壩址最重要的工程地質(zhì)問題。

該滑坡分布廣,體積大,上壩線壩體長度380 m,滑坡體長度180 m,占壩線長度的47%,壩體高度 116 m,滑坡高度120 m(滑坡體后緣有25 m位于壩頂以上),即使對該滑坡進(jìn)行削坡加固和防滲處理,處理工程量大而技術(shù)很復(fù)雜,相應(yīng)的處理費(fèi)用巨大,因此,從工程地質(zhì)條件來看,鴨嘴壩址存在重大的工程地質(zhì)缺陷,不宜作為壩址。

[1]徐 正.三溪口水電站庫區(qū)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)初探[J].山西建筑,2008,34(18):361-362.