果多水電站庫區(qū)加賽堆積體穩(wěn)定性計(jì)算及應(yīng)對(duì)措施研究

王園棟 縱霄 張慶 單承康

摘 要：果多水電站下閘蓄水后，庫區(qū)加賽堆積體前緣及后緣均出現(xiàn)裂縫，產(chǎn)生了蠕滑變形。本文采用剛體極限平衡法對(duì)堆積體進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算，并結(jié)合監(jiān)測(cè)資料表明堆積體蠕滑形式為滑移型，試算結(jié)果顯示堆積體沿滑裂面向庫岸蠕滑一定距離后可達(dá)基本穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)此采取了以加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)為主的應(yīng)對(duì)措施。多年運(yùn)行后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明堆積體變形已基本穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：果多水電站 庫區(qū)堆積體 剛體極限平衡法 蠕滑 變形監(jiān)測(cè)

果多水電站位于西藏自治區(qū)昌都縣境內(nèi)，是扎曲流域規(guī)劃方案中的第二級(jí)水電站，壩址區(qū)位于昌都縣柴維鄉(xiāng)果多村附近，距昌都地區(qū)約59km（公路里程）。工程以發(fā)電為主，總庫容7959萬m3，正常蓄水位3418m，最大壩高83m，裝機(jī)容量160MW，回水至關(guān)門山上游大同村附近一帶，長約19.6km。

果多水電站下閘蓄水后，庫區(qū)加賽堆積體前緣及后緣均出現(xiàn)裂縫，后期逐漸加寬，并延伸連續(xù)呈圈椅狀和形成錯(cuò)臺(tái)。后續(xù)發(fā)展后緣裂縫全貫通，寬0.7～1.0m，錯(cuò)臺(tái)高差0.8～1.2m。

1.加賽堆積體基本地質(zhì)條件

1.1地形地貌

加賽堆積體位于果多水電站大壩上游2km處，天然狀態(tài)下基本穩(wěn)定，順河向最大長435m，垂直河向最大寬約660m，分布高程3369～3725m，覆蓋層最大厚度約70m，總體方量約865萬m3。

平面上，堆積體呈三角形，為上游沖溝及下游基巖山脊與扎曲河所圍限，其上游側(cè)沖溝切割深可達(dá)5～30m;該堆積體從地形地貌上看，其上游側(cè)與下游側(cè)有明顯區(qū)別?？v向上，堆積體呈典型的陡-緩-陡地形特征。

1.2變形跡象

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)，加賽堆積體整體及局部變形明顯，后緣及前緣裂縫呈貫通狀態(tài)，堆積體發(fā)生整體蠕滑及前緣塌岸等變形現(xiàn)象。變形主要分為如下三個(gè)區(qū)。

變形Ⅰ區(qū)位于加賽堆積體前緣下游側(cè)，該區(qū)出現(xiàn)多條順河向裂縫，受前緣變形牽引影響，堆積體下游側(cè)邊界基覆界面附近也出現(xiàn)了多條裂縫。

變形Ⅱ區(qū)位于堆積體前緣上游側(cè)，該區(qū)邊坡后緣與上游、下游，呈弧形圈椅狀發(fā)展，近于貫穿。

變形Ⅲ區(qū)位于堆積體后緣，該區(qū)后緣溝槽裂縫呈羽狀多級(jí)分布于基巖與覆蓋層接觸帶，下游側(cè)邊界山體裂縫多沿槽谷分布，后緣張裂縫呈弧形圈椅狀展布，基本呈貫通狀，見明顯下錯(cuò)現(xiàn)象。

2.穩(wěn)定性計(jì)算分析

2.1控制標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法

果多水電站工程為三等中型工程，大壩擋水、泄水及引水發(fā)電等主要水工建筑物級(jí)別為3級(jí)，加賽堆積體距離壩址約2km，類別為B類水庫邊坡。監(jiān)測(cè)資料表明目前堆積體處于蠕滑狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生大范圍高速滑坡，根據(jù)其重要程度、投資等因素綜合考慮，邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)取值如下：持久工況取1.10，短暫工況取1.05，偶然狀況取1.00。穩(wěn)定計(jì)算采用剛體極限平衡法。

2.2邊坡變形失穩(wěn)模式

根據(jù)鉆孔揭露情況，堆積體內(nèi)部以塊碎石為主，但中下部總體夾有較厚的碎石混合土，前緣底部及河床分布河流沖積砂卵礫石層。塊碎石一般較厚，結(jié)構(gòu)略松散，塊徑較大，力學(xué)參數(shù)（f）值較高;碎石混合土砂土含量高，結(jié)構(gòu)稍密，但遇水易軟化，力學(xué)參數(shù)相對(duì)較低，碎石混合土層極易構(gòu)成堆積體蓄水后滑移變形的薄弱面。從堆積體物質(zhì)組成結(jié)合基巖接觸形態(tài)分析，蓄水后堆積體主要可能有以下三種破壞模式：

①以堆積體與基巖接觸面為底滑面，在河床底部剪出的整體穩(wěn)定性破壞;

②以堆積體內(nèi)部碎石混合土相對(duì)軟弱層為滑動(dòng)面的深層滑動(dòng);

③前緣塌岸模式。

根據(jù)堆積體測(cè)斜孔資料成果，堆積體以第②種模式滑動(dòng)為控制性滑動(dòng)模式。

2.3邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果分析

計(jì)算結(jié)果顯示，對(duì)滑動(dòng)模式①，持久工況下安全系數(shù)完全滿足邊坡控制標(biāo)準(zhǔn);對(duì)滑動(dòng)模式②，在庫水位上升至正常蓄水位時(shí)，持久及短暫工況安全系數(shù)約0.968～0.994，偶然工況約0.912～0.932。堆積體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，與堆積體變形監(jiān)測(cè)資料相吻合;而滑動(dòng)模式③安全系數(shù)明顯低于安全控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.4邊坡蠕滑趨勢(shì)推測(cè)分析

（1）蠕滑分析及假定方法。監(jiān)測(cè)資料表明加賽堆積體處于蠕滑狀態(tài)，堆積體將隨著蠕滑過程不斷調(diào)整自身體型，并最終達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2版.第10卷中針對(duì)水庫塌岸型式的歸納論述，并參照加賽堆積體相關(guān)監(jiān)測(cè)資料分析，假定堆積體蠕滑形式為滑移型，即在庫水作用下，岸坡巖土體朝臨空方向發(fā)生整體滑移的庫岸再造，針對(duì)堆積體在滑動(dòng)模式②（沿軟弱層滑動(dòng)）及滑動(dòng)模式③（前緣塌岸滑動(dòng)）持久工況下，堆積體蠕滑至基本穩(wěn)定時(shí)的情形進(jìn)行試算。

（2）蠕滑分析結(jié)果?；瑒?dòng)模式②情形下，堆積體沿滑裂面向庫岸方向蠕滑18～25m后達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)（安全系數(shù)K=1.052～1.054）;滑動(dòng)模式③情形下，堆積體沿滑裂面向庫岸方向蠕滑5～11m后達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)（安全系數(shù)K=1.050～1.070）。計(jì)算典型剖面如圖1和圖2所示。

圖1典型剖面向庫岸蠕滑18～25m后示意圖（滑動(dòng)模式②）K=1.052～1.054

圖2典型剖面向庫岸蠕滑5～11m后堆積體示意圖（滑動(dòng)模式③） K=1.050～1.070

3.應(yīng)對(duì)措施分析

變形Ⅰ區(qū)從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，該區(qū)邊坡變形趨勢(shì)明顯?？紤]到下步水位將抬升至正常蓄水位3418m，且將經(jīng)歷庫水位在3413～3418m之間的變動(dòng)影響以及汛期降雨影響等不利工況，可能會(huì)沿順河向裂縫產(chǎn)生逐級(jí)牽引的小方量垮塌，不會(huì)影響水庫的正常運(yùn)行，對(duì)于居民安全，現(xiàn)場(chǎng)已采取措施將加賽村居民全部搬遷安置完成。

變形Ⅱ區(qū)滑體周圈裂縫已經(jīng)基本形成，后緣見整體下錯(cuò)現(xiàn)象，現(xiàn)處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)，穩(wěn)定性較差，雖變形速率在逐漸減小，但當(dāng)水位繼續(xù)抬升或下降時(shí)將會(huì)進(jìn)一步影響其穩(wěn)定性，當(dāng)暴雨、地震等極端工況作用時(shí)，該區(qū)可能會(huì)加劇破壞。分析預(yù)測(cè)該區(qū)將以蠕滑塌岸的方式逐步調(diào)整至穩(wěn)定，不會(huì)堵江和產(chǎn)生高速滑坡涌浪，不會(huì)對(duì)庫區(qū)和大壩造成影響，因此可暫不采取處理措施，但需要做好警示工作，禁止人、畜進(jìn)入滑坡范圍。

變形Ⅲ區(qū)變形雖仍在持續(xù)發(fā)生，但變形速率在逐漸減小，經(jīng)變形調(diào)整后會(huì)趨于穩(wěn)定，分析認(rèn)為，對(duì)水庫和大壩影響不大。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)Ⅲ區(qū)的變形監(jiān)測(cè)工作，持續(xù)觀察其穩(wěn)定情況。

4.結(jié)語

果多水電站下閘蓄水后，由于庫岸再造影響，加賽堆積體產(chǎn)生了蠕滑變形，為保證當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全及工程安全，開展了下述工作。

（1）及時(shí)開展堆積體變形監(jiān)測(cè)，并反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（2）采用剛體極限平衡法進(jìn)行堆積體穩(wěn)定計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明堆積體蠕滑形式為滑移型，試算結(jié)果顯示堆積體沿滑裂面向庫岸蠕滑一定距離后可達(dá)基本穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測(cè)變形最終趨于穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生高速滑坡。

（3）針對(duì)堆積體三個(gè)變形區(qū)域采取了如下應(yīng)對(duì)措施：變形Ⅰ區(qū)，為確保當(dāng)?shù)鼐用癜踩?，將加賽村居民全部搬遷安置完成;變形Ⅱ區(qū)，做好警示工作，禁止人畜進(jìn)入滑坡范圍;變形Ⅲ區(qū)，加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)工作，持續(xù)觀察其穩(wěn)定情況。

（4）多年運(yùn)行后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明加賽堆積體變形已基本穩(wěn)定，與計(jì)算分析結(jié)果預(yù)期相符。

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