冷竹關水電站廠區后邊坡穩定性分析

崔中濤，張景順

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 工程概述

冷竹關水電站位于四川甘孜藏族自治州境內，為大渡河一級支流瓦斯河干流梯級開發的最末一級引水式電站。電站由首部樞紐、引水建筑物和廠區樞紐三大部分組成，電站以發電為單一目標，總裝機容量18萬kW，水庫總庫容5048 m3，具日調節性能。

2 邊坡穩定現狀及變形機制分析

2.1 邊坡穩定現狀調查

廠區后邊坡總體為一凹槽匯水地形。主要土層由黃草坪堆積體、地滑堆積、碎屑流堆積、崩坡積堆積組成。天然狀態下邊坡整體基本穩定。據當地老百姓反映，地滑堆積前緣存在拉裂縫，有變形跡象。電站修建時對該邊坡以清理、引排水、疏導、攔擋、種植樹木等為原則采取了相應的工程處理措施，電站建成10年來，邊坡經受住了暴雨、影響烈度為Ⅵ度以下地震的考驗，運行情況良好。

2.2 變形破壞機制分析

廠區后邊坡主要變形破壞形式為滑坡、崩塌、碎屑流。

(1)滑坡:廠區后邊坡土體主要為圓弧型滑坡，在土體內部沿圓弧面滑動，另外，還可沿基覆面滑動，在地滑堆積體內沿古滑面滑動，甚至在昔格達組土層中沿兩組張性裂隙面交棱線滑動。

(2)崩塌:廠區后邊坡土體中在地形陡峻處易產生崩塌破壞，如早更新世冰磧堆積含孤塊碎石土中及黃草坪沖溝后緣與兩側。

(3)碎屑流:雨季時黃草坪沖溝內的洪水沖刷溝床及溝壁，發生崩塌及滑坡，失穩物質與溝水混合形成碎屑流順溝而下，堆積于下部斜坡上。

2.3 邊坡穩定性分區

冷竹關水電站廠區后邊坡不同地段變形破壞模式各不相同，主要受斜坡地形地貌、物質結構組成以及水文地質條件等因素制約。根據制約因素以及斜坡變形破壞模式，將廠房后邊坡分成了5個區并分別進行論述(圖1)。

圖1 三維掃描全貌及分區示意圖

3 穩定性分析與評價

3.1 穩定性評價標準

廠房后邊坡總體屬環境邊坡范疇，而目前對環境邊坡尚無定量標準。據中華人民共和國地質礦產行業標準《滑坡防治工程勘查規范》，滑坡穩定狀態應根據滑坡穩定系數按表1確定。

3.2 穩定性分區評價

本次土體分析評價采用瑞典圓弧法、簡化畢肖普法、傳遞系數法等圓弧滑面分析法及Spencen、M－P(摩根斯坦)法等非圓弧滑面分析法。以上5種方法均采用極限平衡分析方法，分天然工況、地震工況、暴雨工況進行計算分析。對危石、危巖體、孤石等按穩定性評價標準以定性評價為主。下面對該后邊坡分別進行評價。

表1 滑坡穩定狀態劃分表

3.2.1 Ⅰ區(地滑堆積區)

根據計算成果，滑坡體天然狀態下的穩定系數K=1.08＞1.05，處于基本穩定狀態。暴雨工況下略大于1，滑體處于臨界穩定狀態。地震工況下K=0.954＞0.95，滑體處于局部失穩狀態，這時其前緣會出現裂縫及小滑塌，邊坡整體滑動可能性不大，應加強監測。以上結論與現狀一致。

3.2.2 Ⅱ區(早更新世冰磧堆積區)

該區為早更新世冰磧含孤石塊碎石土，目前整體基本穩定。天然狀況下，平均穩定系數為1.052 ＞1.05，邊坡處于基本穩定狀態;暴雨工況下，平均穩定系數為1.003 ＞1，但小于 1.05，處于臨界穩定狀態;地震工況下，平均穩定系數為0.942 ＜0.95，處于局部失穩狀態，這時前緣出現張裂縫，產生一定的坍塌和崩滑。

3.2.3 Ⅲ區(黃草坪沖溝及其兩壁)

溝后緣及右壁高陡，天然狀態下易產生零星崩塌，暴雨時將產生一定規模的崩滑。該區前緣局部地形較陡且多產生張性裂隙，雨季及地震時易產生崩塌及順裂隙面滑動，從而導致后緣一定范圍產生牽引式滑坡。計算成果表明該區前緣、沖溝右壁及其后緣穩定系數偏低，在暴雨、尤其在地震工況下邊坡處于失穩狀態，易產生較大或一定規模的塌滑，嚴重危及GIS樓及控制室的安全。據計算成果，推定了地震及暴雨工況下的塌滑范圍。

3.2.4 Ⅳ區(碎屑流堆積區)

據活動性分成兩個區:Ⅳ－1區，屬于變形失穩區，每年雨季都會產生一些小型滑塌堆積到公路上，常年受溝水浸泡、沖刷，土體處于飽和狀態，加之坡度較陡，目前土體仍在蠕滑變形。Ⅳ－2區未發生明顯的變形失穩，屬相對穩定區，但不排除在中強地震或暴雨工況下產生失穩的可能性。

計算成果表明:Ⅳ－1區天然狀態下K=0.992，接近于1，處于臨界穩定狀態;地震工況下K=0.877＜1，將會產生失穩。Ⅳ－2區發生破壞時易沿基覆面發生滑動。其天然狀態下K=1.036，接近于1.05。綜合現狀調查后分析認為邊坡處于基本穩定狀態。暴雨工況時K=0.987，接近于1，綜合現狀調查后分析認為處于臨界穩定狀態。地震工況下K=0.912＜1，坡體局部將會產生失穩。

3.2.5 Ⅴ區(早更新世冰磧堆積以上黃草坪堆積體)

該區前緣即1740～1900m高程為陡坡段，坡度35°～45°，多為耕地，黃草坪村及其后山一帶地形坡度為15°～25°，邊坡未有發生大的變形破壞的跡象，該區邊坡整體基本穩定。

根據計算成果，綜合現狀調查后分析認為:天然狀況下穩定系數 K=1.07＞1.05，邊坡整體處于穩定狀態;暴雨工況下穩定系數K=1.025＞1，處于基本穩定狀態;地震工況下K=0.95，處于臨界穩定狀態。

4 結語

通過此次現場調查和室內穩定分析，把該邊坡按環境邊坡的穩定性評價標準進行了分區，針對每個區可能出現的邊坡失穩情況，建議業主采取相宜的工程處理措施進行處理，以免對工程運行產生破壞性的影響。