銅街子水電站大壩左岸古滑坡體穩定性分析

郭 家 成， 柯 虎 ， 江 德 軍， 劉 恒， 魯 晨 陽

(國能大渡河流域水電開發有限公司，四川 成都 610041)

1 左岸右滑坡體現狀

銅街子水電站位于四川省樂山市沙灣區境內的大渡河上，電站壩軸線下游的左岸，為一片平緩的臺地[1-4]。前期水電站的地質勘探工作者認為，新華臺地是第四紀冰川融凍的產物，僅表面有塌滑現象。所以在原初步設計中，將左壩肩及主要水工建筑物均布在新華臺地上。經地面調查和物探后，根據大量資料判定，新華臺地由南北兩個特征不同的滑坡群組成，北區滑坡群處于整體活動中；南區滑坡群由全新世晚期的一次大滑坡解體及牽引周圍坡體，使其失穩而形成[5-6]。

為進一步了解銅街子水電站左岸古滑坡體的變形規律，保證大壩安全，通過古滑坡體的地形地貌、地質結構、長期監測等資料，對銅街子左岸古滑坡體的穩定性進行研究，分析其復活的可能性和變化趨勢，十分必要且勢在必行。

2 左岸滑坡堆積的形成機理

2.1 滑坡體的結構和成分

銅街子水電站位于四川盆地西南邊緣，屬中、高山峽谷與底衫丘陵過渡地帶。區內主要構造體系可分為南北構造和北東構造。樞紐區構造褶曲舒緩，中小斷裂發育而強烈。電站左岸滑坡堆積由塊碎石夾粘土、亞粘土組成，塊石棱角分明，大小不一，常常架空堆積。越靠近滑坡體上部，大塊石含量越多，塊石越大，越能體現母巖特征。在坡體的后部，堆積物為銅街子組加飛仙關組地層碎塊石夾粘土。在坡體前半部，堆積物有明顯的層次，自下而上可分為三層：

(1)紫紅色粘土夾塊碎石層(f1)，厚0.2～10 m。塊石為飛仙關組紫紅色砂巖，具棱角，排列雜亂，一般塊徑10～30 cm，大者60～80 cm。本層豎井土樣的礦物成分以水云母為主，含高嶺石、蒙脫石和赤鐵礦，與上覆碎石土層界面清晰。

(2)灰綠色塊碎石夾灰綠色重壤土或粘土層(S2)，該層厚約9～14 m不等，塊碎石為單一的灰綠色砂巖，面新鮮，具棱角，排列雜亂，一般塊徑為10～20 cm，大者80～100 cm。粘土細膩，具滑感。本層成分單一純凈，為沙灣組灰綠色砂巖、泥巖地層的破碎產物。該層下部出現滑面。本層土樣的成分為水云母、高嶺石、蒙脫石和石英。

(3)紫紅色粘土夾飛仙關組塊碎石層(f3)，該層廣布斜坡表層，厚1～45 m不等，塊石具棱角，排列雜亂，有架空現象，局部見大塊石集中，相互嵌合，一般塊徑20～40 cm，大者80～100 cm，巨者20～400 cm，成分為飛仙關組砂巖，坡后有銅街子組砂巖或灰巖碎塊。局部仍保留母巖的層理、垂直裂隙等結構。有囊狀純粘土出現，井壁易坍塌。此層與下伏S2層界面波狀起伏，關系突變。

2.2 滑坡體的形成條件

2.2.1 巖性條件

本區出露的沙灣組砂頁巖、泥巖及飛仙關組的砂巖、泥巖等地層均為易滑地層。這些地層軟硬相間。其中泥巖、頁巖富含粘粒，遇水極易軟化、泥化，使巖體強度大幅度降低。當巖體破碎以后，或在風化破碎、剝落形成的堆積物中，粘粒極易在堆積物的某一層中富集，在條件適合時逐步發育成滑動面。

2.2.2 結構條件

本區沙灣組及飛仙關組地層中發育七組節理裂隙，其中特別發育的三組節理與滑坡發育直接有關。走向近南北、傾向東的陡傾裂隙使坡體與后緣山體分開，其中一部分成為滑坡后緣邊界;走向近東西的陡傾節理為滑坡發育提供了側面邊界；走向近南北，傾向東的緩傾裂隙和部分層面是構成本區滑動面的主要軟弱結構面。

2.2.3 其他條件

由于大渡河深切，使斜坡成為高陡斜坡，滑坡體較易剪出。以及本區地表水及地下水較為豐富，使巖石風化破碎，使泥巖、頁巖軟化、泥化、從而促使了滑動面的形成。

2.3 滑坡過程及滑動方式

滑坡發生前的推測地質剖面見圖1。大渡河左岸共有四級階地，階地座主要由沙灣組地層構成，第一級階地部分基座是峨眉山玄武巖。基座之上均有幾米至十幾米的河流相砂卵石堆積。各級階地和山坡上堆積有十幾米至幾十米的以崩落的飛仙關組地層為主的破碎巖塊，在坡體前部也有少量沙灣組地層的坡殘積碎塊。越靠近山后，堆積物愈厚，塊石愈大。

圖1 推測的滑坡發生前的地質剖面

厚層塊石堆積使下伏基巖承受重荷，加上本地降水豐富，降水又很容易沿堆積物下滲到基巖，再沿飛仙關組或沙灣組地層中發育的節理裂隙下滲，在重力和水的作用下某幾組軟弱結構面逐漸貫通形成滑移面。滑移面的前段和中段在沙灣地層中發育，后段為飛仙關組和銅街子組地層中的陡傾裂隙。

滑移面一旦形成，在地震、暴雨等因素觸發下，其上覆厚層堅硬砂巖及其它巖層便如一個剛體，迅速將勢能變成動能，快速地向大渡河方向滑去，鏟平了520 m高程的基座，破壞了480 m高程基座以上的砂卵石層，使450 m基座以上的砂卵石層成為弧形凸出，又在風化破碎的飛仙關組崩坡堆積物上向前滑動。到達河漫灘上以后，滑坡體雖遇到了強大的抗滑力，由于滑體具有強大動能(高速、大體積)，在砂卵石層上仍然滑動了約100m后才停止。這樣，在滑坡前部形成了如前面敘述的自下而上的三層f1，S2和f3。滑坡中段和前段以飛仙關組破碎產物為主，后段為飛仙關組及銅街子組地層破碎巖塊的混合物。

3 GNSS測量監測成果

GNSS主要是利用空間測距后方交會的原理完成定位工作的，即在未知點架設儀器觀測衛星，通過測量未知點與衛星之間的距離和由衛星星歷獲取的衛星位置，根據測距后方交會的原理確定出未知點的位置。

3.1 滑坡體GNSS測點布置

為實現該區域測點自動化監測，提高觀測頻次和測量精度，以便及時掌握以上部位的變形情況。在左岸滑坡體邊坡布設測點TP06、TP07、TP08號點，共3個測點。其中，TP06號點布設在三角網TP02位置，TP08號點布設在營地圍墻內，水準網點I04、I05中間部位，TP07號點布設在4、6號點連線中部，3點形成一條監測斷面，滑坡體點位布置見圖2。

圖2 滑坡體GNSS點位布置圖

3.2 GNSS監測成果

銅街子水電站左岸邊坡變形觀測GNSS系統于2018年1月正式進行數據采集，TN08由于監測數據質量較差，本次只對點TP06、TP07和兩個測點的監測數據進行分析。

從圖3～4可以看出，TP06點在橫向、縱向以及沉降方向均表現出增大的趨勢，截至2020年7月8日，橫向位移累計變化量為18.82 mm，縱向累計變化量為23.70 mm，沉降方向累計變化量為11.4 mm。

其中，2018年1月～2019年12月，TP06點在橫向、縱向以及沉降方向的變化趨勢較為緩慢，橫向位移累計變化量為9.58 mm，縱向累計變化量為8.57 mm，沉降方向累計變化量為2.28 mm。2020年1月～2020年7月，TP06點在橫向、縱向以及沉降方向的有明顯增快的趨勢，僅僅7個月左右的時間，橫向位移累計變化量為9.24 mm，縱向累計變化量為15.13 mm，沉降方向累計變化量為8.12 mm，這7個月的變化量接近甚至超過了以往2年的變化量。

圖3 TP6橫向位移過程線

圖4 TP6縱向位移過程線

截至2020年7月8日，TP07點在橫向位移累計變化量為7.99 mm，縱向累計變化量為-10.25 mm，沉降方向累計變化量為0.78 mm。

從圖5～6可以看出，TP07點橫向位移在2018年1月～2019年8月期間，基本保持一個相對穩定的狀態，在2019年9月開始變現處逐漸增大的狀態；縱向位移在2018年1月～2019年4月期間基本保持穩定的狀態，從2019年后4月～2020年2月縱向位移表現向上游方向的緩慢增加狀態，從2020年2月，變化趨勢表現出明顯增大的趨勢；沉降位移近幾年基本表現出一個相對穩定的狀態，呈現出周期性變化狀態。

圖5 TP7橫向位移過程線

圖6 TP7縱向位移過程線

4 控制網點測量成果

4.1 水準網控制點布置

銅街子壩區垂直位移監測控制網用以監測兩岸山體穩定和校核壩肩工作基點，其中位于左岸滑坡體邊坡測點有I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I03-3X、I04、I04-2X、I08。其中I02(新)位于590平臺(距壩軸線約1.8 km)、I08設于下游公路大橋左橋頭附近，兩個點基本處于左岸滑坡體范圍以外但接近坡腳；I03處于左岸滑坡體靠下游測坡腳的范圍內(距壩軸線約1.2 km)；I04位于左岸滑坡體中間區域(距壩軸線僅200 m)；2005年在I03～I04之間增加3個滑坡體監測點，編號為I03-1、I03-2、I03-3，I04～I05之間增加2個滑坡體監測點，編號為I04-1、I04-2，2012年I04-1滑坡體監測測點因修建廠房被埋，由于I04-1測點與I04測點距離較近，I04測點能反映該區域垂直位移變形情況，不再恢復I04-1。因2018年修建外部變形GNSS監測設施影響，I03-3測點被破壞，在其附近布置了新的測點I03-3X。2019年因政府修路影響，原測點I04-2、I05-1被破壞，在I04和I05之間增加了一個新監測點I04-2X。

4.2 水準網點測量成果

根據垂直位移監測控制網測點布置，位于古滑坡體上的測點有I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I03-3X、I04、I04-2X、I08。其中I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I04測點呈逐年下沉趨勢，測點位移過程線見圖7。

圖7 I03、I03-1、I03-2、I04測點位移過程線

從歷年監測數據及本期成果綜合分析，垂直位移控制網基點和壩頂沉陷左岸工作基點I05基本處于穩定狀態，但左岸滑坡體存在著整體下沉的緩慢變化趨勢，其中I03～I04區段測點的下沉量較其他測點相對較大，考慮到近5年內左岸邊坡各點平均變化量都小于1 mm，可以認為該滑坡體基本處于穩定狀態。

5 結 語

銅街子水電站大壩左岸滑坡體在歷史上經歷大規模滑坡之后又發生多次中小規模的局部滑坡，滑坡體整體上已經解體，邊坡處于近乎極限穩定狀態。

GNSS監測數據表明上部TP06位移變化相對較大，中部TN07位移變化較小，滑坡體上部有存在緩慢的變化趨勢。水準控制網數據也顯示左岸滑坡體存在一定的變化趨勢，但水準點近5年內左岸邊坡各點平均變化量都小于1 mm，變化較為緩慢。滑坡體雖整體上處于極限穩定狀態，變化較為緩慢，但后期任然需要密切關注滑坡體的運行狀態。