金沙江某壩址左壩肩大型地質異常體的認識

王啟國，劉高峰，嚴繹強，胡衍平，侯欽禮

（長江巖土工程總公司，武漢 430010）

金沙江某壩址左壩肩大型地質異常體的認識

王啟國，劉高峰，嚴繹強，胡衍平，侯欽禮

（長江巖土工程總公司，武漢 430010）

金沙江某壩址左壩肩發育一大型地質異常體，厚度大，主要由碎裂巖體及表部黏土、碎塊石組成，對該地質體的認識經歷了巖質斜坡斷層破碎帶的爭論巖體卸荷傾倒變形體滑坡認定的漸進過程，其認識過程實際上也是勘察工作逐漸深入的過程。經研究得出：該滑坡體積約8 000×104m3，為巖質切層滑坡，形成于晚更新世，前緣被金沙江河床深厚覆蓋層壓覆，整體穩定性較好，但對壩址樞紐工程的布置影響較大。

地質異常體；壩體穩定性；滑坡

1 概 述

金沙江虎跳峽河段水能資源豐富，地理位置優越，具有發電、灌溉供水、防洪等巨大開發效益，但是虎跳峽高壩方案涉及少數民族地區10萬余移民、對著名的虎跳峽大峽谷及長江第一彎等自然景觀的影響、水資源綜合利用等諸多問題，近期難以實施。為此，相關部門提出了在上游河段研究虎跳峽高壩的替代方案，某壩址就是替代方案的比較壩址之一，初擬布置心墻堆石壩，正常蓄水位2 100 m，裝機3 960 MW，庫容168億m3。

壩址比選中勘察工作是重中之重，壩址經歷了查勘、規劃、預可行性研究等多層次的勘察工作，壩址主要工程地質問題（深厚覆蓋層筑壩問題［1，2］；壩肩滑坡穩定性；大型洞室群圍巖穩定及高邊坡穩定問題等［3］）隨著勘察工作的深入逐漸明朗，為壩址比選提供了有力的地質依據。壩址諸工程地質問題中左壩肩大型地質異常體的認識最具有代表性，該地質體的認識經歷了巖質斜坡斷層破碎帶的爭論巖體卸荷傾倒變形體滑坡認定的漸進過程，筆者見證了這一認知過程，本文進行歸納總結，并對該滑坡的形成機制及穩定性進行初步分析，以期對地質工作者認識類似地質體有所啟迪。

2 地質環境

工程區位于松潘甘孜地槽褶皺系的二級單元中甸義墩優地槽褶皺帶西南部，新構造分區屬中旬玉龍雪山強烈隆起區之二級新構造區玉龍雪山麗江差異凸起區，新構造運動主要表現為強烈的垂直差異運動和塊體的側向滑移，及以北西向斷裂右旋位移和北東向斷裂左旋位移為代表的斷裂活動。工程區大部分位于鮮水河滇東地震帶，到2007年共記錄到破壞性地震128次，其中震級6.0～6.9共20頻次；震級7.0～7.9共2頻次。歷史地震對壩址的最大影響烈度為Ⅵ度，區域構造穩定性較差。壩址位于隴巴復式背斜東翼近核部，距壩址較近的區域性斷裂主要為拖頂-開文斷裂，從壩址左岸通過，距大壩約1.8 km。

工程區為構造侵蝕高中山峽谷地貌。壩址處河谷呈“U”形寬谷，壩線處谷底寬度863 m。壩址區為縱向河谷，左岸為逆向坡，右岸順向坡，基巖為寒武系下統塔城組（∈11t）絹云母石英千枚巖等。河床覆蓋層主要為漂卵石、黏土、礫卵石、碎塊石、礫砂、砂礫石等，厚度53.1～206.2 m，深槽靠近左岸。

3 基本特征

壩址左壩肩大型地質異常體位于金沙江左岸（圖1），后緣以托頂-開文斷裂為界，坡頂高程3 673 m；上游側為巖質脊梁，走向北北東；下游側分布一近南北走向的巖質脊梁；前緣整體向南突出，在高程2 200～2 380 m之間的紅土一帶分布坡度10°左右的緩坡平臺。該地質體側部及中部發育沖溝4條，切割深度20～60 m。前緣金沙江河床高程775～1 777 m。

圖1 左壩肩大型地質異常體全貌Fig.1 Large-scale geological picture of an abnormal body of the left abutment of the dam

該地質體前緣被金沙江河床覆蓋層壓覆，后緣高程2 600 m，縱向長2 900 m，前緣寬1 600 m，厚度20.0～154.4 m，體積約8 000×104m3。

該地質體物質從上到下主要分布3層：①含碎石黏土，厚度3.0～9.0 m，分布在緩坡地帶；②碎塊石，厚度5.0～18.1 m；③碎裂巖體，最大厚度達132.5 m。下伏基巖為寒武系下統塔城組（絹云母石英千枚巖等，后緣以托頂-開文斷裂為界在北東向分布奧陶系下統（O1）石英砂巖夾片巖。

4 認識過程

4.1 初判為巖質斜坡

壩址在2007年調研時沿金沙江兩岸公路進行了查勘，由于左岸公路內側有零星帶狀巖體出露，且巖體片理產狀與正常基巖產狀比較一致，因此初步判定左壩肩為巖質斜坡，成壩條件較好。

隨后啟動了本壩址規劃階段的勘察工作，在進行1∶5 000地表測繪工作時，發現左壩肩斜坡上“基巖”露頭非常少，少量的露頭主要分布在沿江公路內側陡坎上，斜坡中上部幾乎無“基巖”露頭，所謂“基巖”其巖體破碎、風化強烈。另外，在斜坡上數條沖溝中發現厚度10余m的碎塊石、孤石，塊徑最大達8～12 m。對該坡體的“異常”筆者產生了疑惑。在沒有地質證據的前提下，暫將該坡體無“基巖”露頭的部位圈定為坡積層、崩坡積層。

4.2 斷層破碎帶的爭論

為了認識坡體的“異常”，在左壩肩實施了1個鉆孔（ZK1），但是在鉆探過程中出現了埋鉆事故，因此在尚未鉆進完整基巖的情況下提前終孔了。已完成的鉆孔揭露情況為：①0～7.2 m黏土；②7.2～18.7 m碎塊石，充填黃色黏土；③18.7～40.7 m強-弱風化狀千枚巖碎裂巖體；④40.7～47.0 m灰黃色角礫土，角礫含量40%～70%，粒徑以1～4 cm居多，少量角礫具磨圓現象，充填黏土；⑤47.0～68.0 m弱風化狀千枚巖碎裂巖體；⑥68.0～81.5 m灰色、黃色角礫土及碎塊石，少量角礫具磨圓現象，充填可塑狀黏土；⑦81.5～100.8 m弱風化狀千枚巖碎裂巖體；⑧100.8～105.01 m黃色、灰色角礫土，粒徑多大于3 cm，充填黏土。鉆孔揭示左壩肩巖體風化深度較大且巖體破碎，并分布有3段角礫土，對此出現了下面2種認識。

一種認識是滑坡成因，主要依據是：①鉆孔巖體裂隙發育，破碎，可能為滑動巖體，分布的角礫土為次級滑帶；②坡體沖溝中大量分布碎塊石、孤石，厚度較大；③左壩肩所處坡體“基巖”露頭較少，巖體風化破碎，所謂的“基巖”值得懷疑。

另一種認識是斷層破碎帶，主要依據：①鉆孔處可能為一規模較大傾角較陡的斷層通過，角礫土為斷層帶物質，破碎巖體為斷層影響帶，該區域構造復雜，因此不排除斷層的可能性，該斷層走向、規模有待于進一步的勘察工作確定；②沖溝中分布碎塊石、孤石是表層的崩坡積層；③沿江有“基巖”露頭，巖體風化破碎是因為千枚巖巖質軟弱的緣故。

限于勘察階段以及勘察深度，經過多次討論后，認為左壩肩斜坡為滑坡體的證據不充分，鉆孔處存在分布斷層破碎帶的可能性。

4.3 巖體卸荷傾倒變形體的提出

2008年3月壩址正式開展了預可行性研究工作，壩區左岸屬于藏區，當時藏區遇“藏亂、奧運火炬到迪慶”的特殊時期，社會形勢復雜；右岸為麗江市轄區，政治形勢較好。因此勘探工作主要放在右岸地帶，左岸坡體的勘察工作啟動緩慢。

4月底為了確定電站廠房的布置方案，經和地方政府多次協商后在左岸坡體下游公路內側實施了鉆孔ZK14，揭露情況為：①0～36.5 m為河床沖積物；②36.5～102.5 m灰色千枚巖碎裂巖體及碎塊石；③102.5～154.4 m灰色雜黃色角礫土，角礫含量40%～60%，粒徑以1～3 cm居多，充填黏土；④154.4～172.4 m弱風化絹云母石英千枚巖。

在對該鉆孔進行鑒定的同時并結合前期資料綜合分析，提出了左壩肩坡體分布一大型巖體卸荷傾倒變形體的觀點：①形成機制為該坡體去掉河床覆蓋層后前緣岸坡陡峻，臨空條件較好，后緣有托頂-開文區域斷裂切割，斜坡巖體長期風化，在降雨、自重、地震等作用下卸荷傾倒；②零星出露“基巖”的產狀傾向與周邊基巖一致，但傾角要緩10°～20°，且巖體破碎，是因為巖體傾倒變形的緣故；③鉆孔中揭露的破碎巖體為卸荷傾倒變形巖體，角礫土為傾倒巖體之間以及與正常基巖之間的結合帶，局部略有蠕動現象，但整體沒有形成滑移。

4.4 滑坡的認定

實際上認為左壩肩所處坡體為巖體卸荷傾倒變形體的觀點是比較牽強的，因此，在預可研勘探期間，實施了ZK10鉆孔（位于ZK1鉆孔下方）。

ZK10鉆孔在2008年6月初開鉆，采用雙管單動的鉆探工藝。表層8 m為黏土及碎塊石，以下數十米均為碎裂巖體。當該孔鉆進102.3 m時遇到了土狀巖芯，經過2 h的努力，取出的土狀巖芯長3.1 m，經鑒定該土為礫質黏土：礫石含量35%～55%，粒徑以0.5～2 cm居多，多呈次棱角狀，少量次圓狀，礫石磨圓現象明顯且表面多光滑，成分為千枚巖，充填灰色可塑狀黏土。此外還有一個重大發現，在孔深104.0 m處發現一光滑面（圖2），有擦痕并指向下方，傾角約20°。可見礫質黏土具滑帶跡象。

圖2 滑帶土及滑動光面Fig.2 Soil on the slip-belt and sm ooth slide face

鉆探工作繼續，礫質黏土揭穿后巖體仍然破碎，當鉆孔在孔深132.7～132.9 m揭露出一塊構造角礫巖塊石以及孔深145.4～152.3 m揭露出礫石（圖3）時，滑坡成因終于探明，原因為：①構造角礫巖中礫石成分為石英砂巖，該坡體區域內主要分布千枚巖，無石英砂巖成分，該角礫巖系后緣托頂-開文斷裂帶中的物質，該塊石崩滑距離達1km余，被滑坡壓覆至此；②礫石是河床沖積物，礫石的揭露表明該滑坡形成在金沙江河谷成形之后，滑坡下滑將近岸的河床沖積物壓覆。

圖3 分布在滑床的礫石Fig.3 Gravels in the sliding bed

上述對左壩肩滑坡的認識的曲折過程表明了該地質體的復雜性。規劃階段壩址區進行了1∶5 000工程地質測繪以及少量勘探工作，勘察布置是滿足規范要求的［4］，至于初期對左壩肩坡體的錯誤認識，筆者認為：一方面限于勘察深度；另一方面我們對該坡體的復雜性尚認識不足，當然鉆孔ZK01獲取的不完整資料也是一個重要因素。預可研階段我們嚴格按照規范要求進行了勘察工作布置，左壩肩坡體上布置了3條縱剖面，勘探工作以鉆探為主，平硐為輔，若外業工作開展順利，滑坡的認定也就不會那么曲折，可是在勘察期間遇到了特殊情況，原定的勘察計劃幾乎全部被打亂，在項目部的不懈努力下，實施了少量鉆孔，尤其鉆孔ZK10的實施對認識左壩肩滑坡起到了關鍵作用。

5 形成機制及穩定性初判

壩址左壩肩滑坡處于青藏高原東南緣高山峽谷區，受金沙江的切割作用，岸坡陡峻，前緣地形臨空；后緣受托頂-開文斷裂（F10-1）切割；邊緣及底部主要為巖性軟弱絹云母石英千枚巖，卸荷裂隙、斷層等較發育，使滑坡的形成具備了較好的邊界條件。在長期巖體風化、自身重力作用下，以及降雨、地震等因素誘發下，山坡下滑，形成滑坡［5］。

該滑坡體積約8 000×104m3，為巖質切層滑坡。根據ZK14孔深145 m滑帶土的ESR、熱釋光測齡結果，該滑坡形成于晚更新世，距今10.8萬a。

目前在該滑坡地形較陡部位或沖溝兩側發育小規模土質滑坡，體積幾千方至數萬方，均屬降雨誘發的淺表層局部失穩現象，不影響滑坡整體穩定。在滑體中上部紅土一帶及滑坡前緣有百姓居住，經了解居住時間上千年，有人居住以來滑坡均未出現整體失穩現象，該滑坡目前整體處于穩定狀態。

根據勘探資料，該滑坡滑床面較緩，主滑方向滑床面傾角13°～20°（圖4）；滑帶土分布有礫石，礫石含量35%以上，多者達55%，去掉粗顆粒后滑帶土的峰值強度：凝聚力7.2～13.0 kPa，內摩擦角16.5°～20.5°，可見滑帶土自身具備一定的強度；該滑坡為古滑坡，滑帶土長期在滑體土荷載的壓力下已基本完成了排水固結，滑帶土的強度得到了一定程度的提高。況且滑坡前緣被金沙江河床覆蓋層壓覆，壓覆厚度達150 m左右，對滑坡起了較好的壓腳作用，有利于滑坡整體穩定。因此該滑坡現狀條件下整體穩定性較好。

圖4 左壩肩滑坡地質縱剖面Fig.4 Geological profile of landslide on the left abutment

6 結 語

此壩址左壩肩滑坡規模巨大，地形地質條件復雜，對它的認識經歷了未知到認知，從查勘至規劃階段巖質斜坡的初判及斷層破碎帶的爭論，到預可行性研究階段初期卸荷傾倒變形體的提出，至最后滑坡的認定，這一認識過程間接反映了勘察工作逐漸深入的過程。通過本文筆者認為大自然某些地質體不是靠肉眼及簡單的地表工作就能認識的，需要結合深入的勘探工作并進行綜合分析才能夠正確認識它，只有認識了它們，才能為我所用以及避免地質災害的發生。

該滑坡為特大型滑坡，形成于晚更新世。滑坡前緣被金沙江河床深厚覆蓋層壓覆，整體穩定性較好。大壩左岸壩體幾乎全部座落在滑坡體上，壩體壓覆后滑坡更趨穩定。壩址因左壩肩滑坡引起的主要工程地質問題為壩基沉降變形問題、壩基防滲處理問題、穿越滑體的大型洞室群圍巖穩定性及工程高邊坡穩定問題等，處理技術難度較大，因此該滑坡對壩址樞紐工程的布置影響較大。

［1］ 王啟國.金沙江中游上江壩址河床深厚覆蓋層建高壩可行性探討［J］.工程地質學報，2009，17（6）：745-751.（WANG Qi-guo.Feasibility study on construction of high dam atmiddle reaches of Jinsha River with thick riverbed deposit［J］.Journal of Engineering Geology，2009，17（6）：745-751.（in Chinese））

［2］ 王啟國.金沙江虎跳峽河段河床深厚覆蓋層成因及工程意義［J］.巖石力學與工程學報，2009，28（7）：1455 -1466.（WANGQi-guo.Causes riverbed deep cover and engineering significance of Tiger Leaping Gorge reach of Jinsha River［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28（7）：1455-1466.（in Chinese））

［3］ 王啟國.金沙江虎跳峽河段水電開發重大工程地質問題研究［J］.巖土工程學報，2009，31（8）：1292-1298.（WANG Qi-guo.Major geological problems concerning hydropower development of Tiger Leaping Gorge of Jinsha River［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2009，31（8）：1292-1298.（in Chinese））

［4］ GB50487-2008，水利水電工程地質勘察規范［S］.北京：中國計劃出版社，2009.（GB50487-2008，Code for engineering geological investigation of water resources and hydropower［S］.Beijing：China Planning Press，2009.（in Chinese））

［5］ 李會中，王團樂，段偉鋒，等.金坪子滑坡形成機制分析與河段河谷地貌演化地質研究［J］.長江科學院院報，2006，23（4）：17-22.（LIHui-zhong，WANG Tuanle，DUAN Wei-feng，et al.Geological study on mechanism of jinpingzi landslide and evolution of landform of Jinsha River［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2006，23（4）：17-22.（in Chinese） ）

（編輯：曾小漢）

Understanding on Large-scale Geological Anomalous Body on Left Abutment of Some Dam on Jinsha River

WANG Qi-guo，LIU Gao-feng，YAN Yi-qiang，HU Yan-ping，HOU Qin-li
（Yangtze River Geotechnical Engineering Corporation，Wuhan 430010，China）

There exists a large-scale geological anomaly with a huge thickness on the left abutment of some dam on

Jinsha Rive，which is composed of cracked rockmass，clay on its surface and broken stones.For understanding the essence of the geological phenomenon，a gradual recognition process is as follows：a rocky slope→a fault broken rock belt→a toppling deformation rockmass as unloading→a landslide body.The landslide is regarded as the final recognition.It belongs to the rock-cut landslide，formed in the late Pleistocene.Its volume is about8 000×104cubic meters.Its front is covered by a deep laminated overburden of Jinsha River bed，its integral stability is good，but the impact of its existence on dam site arrangement of the dam is rather great.

geological anomaly；dam stability；landslide

P642

A

1001-5485（2010）08-0050-04

2009-09-26；

2010-02-09

王啟國（1972-），男，湖北丹江口人，工程師，從事水利水電工程地質勘察工作，（電話）15827365826（電子信箱）cjwwqg001＠163.com。