瀘定水電站水庫(kù)塌岸特征淺析

彭仕良，曹建平

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

瀘定水電站水庫(kù)塌岸特征淺析

彭仕良，曹建平

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

瀘定水電站水庫(kù)庫(kù)岸地質(zhì)條件較為復(fù)雜，基巖為花崗巖、閃長(zhǎng)巖，覆蓋層有崩坡積堆積、沖洪積堆積、風(fēng)積堆積、冰水堆積、以及人工堆積等。2011年8月開(kāi)始蓄水，水庫(kù)運(yùn)行至2014年底，庫(kù)岸部分地段出現(xiàn)不同型式的塌岸現(xiàn)象。分析瀘定水電站庫(kù)區(qū)的崩坡積堆積塊碎石土庫(kù)岸、風(fēng)積砂庫(kù)岸、冰水堆積碎石土庫(kù)岸、沖洪積漂（塊）卵石層岸以及基巖岸的塌岸型式、規(guī)模等塌岸特征，預(yù)測(cè)今后塌岸的發(fā)展趨勢(shì)，為預(yù)防水庫(kù)塌岸地質(zhì)災(zāi)害提供參考。

瀘定水電站水庫(kù)；塌岸；塌岸特征

0 前 言

瀘定水電站位于四川省瀘定縣境內(nèi)，壩高79.5 m，電站裝機(jī)容量920 MW，水庫(kù)正常蓄水位1 378 m、死水位1 375 m，上游回水至鴛鴦壩，庫(kù)長(zhǎng)約19 km，庫(kù)容約2.4億m3。水庫(kù)于2011年8月開(kāi)始蓄水，至2014年7月，水庫(kù)運(yùn)行3年，庫(kù)岸局部地段出現(xiàn)不同型式、規(guī)模大小不一的塌岸。

1 庫(kù)區(qū)基本地質(zhì)條件

庫(kù)段河流總體由NNW流向SSE，河谷斷面呈“U”型，谷底寬一般300～400 m，岸坡坡度一般35°～55°。

沿河兩岸Ⅰ級(jí)階地?cái)嗬m(xù)分布，Ⅰ級(jí)階地拔河高度8～15 m，屬堆積階地；Ⅱ～Ⅵ級(jí)階地多經(jīng)后期改造分布零星，以堆積～基座階地或基座階地為主。

兩岸谷坡及谷底基巖以元古代晉寧-澄江期閃長(zhǎng)巖、花崗巖為主，基性巖和超基性巖零星分布；第四系冰水堆積、崩坡積和沖洪積堆積，多分布于岸坡緩坡地帶和河（溝）谷底部。

庫(kù)區(qū)處于大渡河斷裂帶西側(cè)約1～4 km河段，未見(jiàn)較大斷層分布，受其影響，次級(jí)小斷層和擠壓破碎帶較發(fā)育，寬度一般0.5～3 m；巖體中主要發(fā)育四組裂隙：①EW／S∠60°～65°，②N30°～35°E／SE∠70°～85°，③SN／W（E）∠70°～85°，④N30°～45° W／SW∠25°～30°，裂隙間距一般0.3～1 m，延伸長(zhǎng)度一般1～3 m。

庫(kù)區(qū)岸坡巖體卸荷較強(qiáng)，庫(kù)區(qū)兩岸強(qiáng)卸荷水平深度一般15～20 m，弱卸荷水平深度一般50～70 m。地表出露巖體主要呈弱風(fēng)化狀態(tài)，其水平深度一般70～100 m；局部斷層帶、裂隙密集帶表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)化，其水平深度一般5～20 m。

庫(kù)區(qū)地下水基本類型以基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水為主，受大氣降水（融雪水）的補(bǔ)給，向河谷排泄。地下水埋深一般較大，庫(kù)岸地表未見(jiàn)較大涌水量的地下水出露。

庫(kù)區(qū)支溝縱向坡降相對(duì)較大。庫(kù)水位1 378 m時(shí)水庫(kù)回水均在各支溝溝口附近，水庫(kù)無(wú)支庫(kù)，屬典型的山區(qū)河道型水庫(kù)。

2 庫(kù)區(qū)塌岸特征

瀘定水電站水庫(kù)于2011年8月開(kāi)始蓄水，水庫(kù)運(yùn)行水位在1 370～1 378 m，水庫(kù)運(yùn)行3年，局部庫(kù)岸出現(xiàn)塌岸，塌岸范圍一般在原預(yù)測(cè)范圍內(nèi)。塌岸與岸坡巖土類型、巖土結(jié)構(gòu)、岸坡坡度坡高等關(guān)系密切，對(duì)不同巖土類型的庫(kù)岸塌岸特征進(jìn)行分析，有助于預(yù)測(cè)今后水庫(kù)塌岸發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 崩坡積堆積塊碎石土岸坡塌岸特征

崩坡積堆積在庫(kù)岸分布范圍較廣，堆積體規(guī)模一般不大，組成為塊碎礫石土，結(jié)構(gòu)較松散，坡度25°～40°。

2.1.1 右岸大壩至泄洪閘段岸坡

該段岸坡全長(zhǎng)約250 m，該段邊坡坡度約30°～40°，為崩坡積碎石土，結(jié)構(gòu)較松散。場(chǎng)內(nèi)公路從1 390 m高程附近通過(guò)，其下部施工臨時(shí)公路修建開(kāi)挖局部形成較陡邊坡。水庫(kù)蓄水后，場(chǎng)內(nèi)公路外側(cè)路基邊坡受庫(kù)水影響出現(xiàn)了小范圍塌岸。其特征為，水庫(kù)蓄水后，一方面受水的浸泡作用，使坡體表部土層浸潤(rùn)軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低；另一方面受庫(kù)水浪蝕，消落靜、動(dòng)水壓力等作用，坡體表部土層由前至后，由表及里逐漸發(fā)生牽引式、后退式垮塌破壞，為坍塌后退型（見(jiàn)圖1），局部滑塌后水上邊坡坡度陡峻，一般為70°～80°，塌岸寬度一般小于10 m；受塌岸影響，場(chǎng)內(nèi)公路外側(cè)路面出現(xiàn)變形拉裂。在庫(kù)水浪蝕繼續(xù)作用下，塌岸范圍可能增大。對(duì)坡腳進(jìn)行支護(hù)后，庫(kù)岸穩(wěn)定（見(jiàn)圖2）。

圖1 塌岸情況

圖2 庫(kù)岸支護(hù)后情況

2.1.2 左岸嵐安大橋頭上游側(cè)岸坡

該處位于大渡河左岸，嵐安大橋左岸橋頭上游側(cè)分布崩坡積堆積體，規(guī)模較大，呈錐型，底部寬度約100 m，高約80 m，坡度32°左右，塊碎石土組成，結(jié)構(gòu)較松散。水庫(kù)蓄水后，坡面臨水附近受浪蝕有小范圍塌岸。由于堆積體坡角不大，堆積體組成中塊碎石較多，庫(kù)水對(duì)坡腳的沖刷范圍有限，坡體現(xiàn)狀整體基本穩(wěn)定。

在庫(kù)水及強(qiáng)震等不利因素影響下，堆積體存在塌滑破壞的可能性，必要時(shí)采取工程措施處理。

2.2 風(fēng)積砂岸坡塌岸特征

該段位于庫(kù)區(qū)左岸，咱里村對(duì)岸，距瀘定壩址3～4 km。該段地形下部較緩淺表層為風(fēng)積沙、坡度20°～25°；上部較陡，坡積塊碎石土組成，坡度40°左右（見(jiàn)圖3）。

圖3 蓄水前岸坡情況

蓄水初期岸坡即發(fā)生塌岸（見(jiàn)圖4），后塌岸范圍有所增大，但岸坡逐漸趨于穩(wěn)定。

岸坡淺表部主要由風(fēng)積沙，以及坡殘積塊碎石土組成，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)特性差，水庫(kù)蓄水后，受水的浸泡作用，坡體表部土層浸潤(rùn)軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低，受庫(kù)水浪蝕，坡體表部土層由前至后，由表及里逐漸發(fā)生滑塌破壞。蓄水初期受當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)在坡腳下部采砂影響，塌岸范圍相對(duì)較大，但塌岸總體規(guī)模較小，主要為淺表層滑塌。

庫(kù)水位以上的風(fēng)積砂坡體穩(wěn)定坡角基本與砂的休止角一致，歷時(shí)三年，岸坡趨于穩(wěn)定。

圖4 水庫(kù)蓄水后塌岸情況

2.3 冰水堆積碎石土庫(kù)岸塌岸特征

庫(kù)岸冰水堆積主要分布在傘崗坪及烹壩對(duì)岸上游。冰水堆積為（塊）碎石土，結(jié)構(gòu)較緊密，弱膠結(jié)，原始岸坡較陡，一般坡度40°～70°。

2.3.1 傘崗坪冰水堆積庫(kù)岸

傘崗坪位于大渡河右岸，距下游壩址約4 km；平臺(tái)較為開(kāi)闊平坦，為冰水堆積塊碎石土，含孤石；原枯水期水位1 320～1 322 m。臺(tái)地上游側(cè)庫(kù)岸為冰水堆積碎石土，結(jié)構(gòu)較密實(shí)、弱膠結(jié)，坡度50°～70°，庫(kù)水位以上坡高60m左右（見(jiàn)圖5）；坡面受地表水沖刷形成小溝（脊）；臺(tái)地中部岸坡基巖出露，巖性為花崗巖，裂隙發(fā)育；臺(tái)地下游側(cè)岸坡為冰水堆積碎石土局部夾粘土層，弱膠結(jié)，坡度40°～55°。岸坡整體穩(wěn)定性較好。

圖5 傘崗坪上游側(cè)岸坡地質(zhì)剖面示意

水庫(kù)蓄水一年內(nèi)，庫(kù)岸出現(xiàn)不同程度的塌岸，規(guī)模一般多較小，坍塌最大高度約20 m，順河向延伸一般10～20 m，最長(zhǎng)約50 m。垮塌破壞后，均形成陡坎（見(jiàn)圖6）。

隨時(shí)間推移岸坡原來(lái)塌岸地段進(jìn)一步發(fā)展（見(jiàn)圖7），至2014年7月，該段塌岸后緣高度較高，水上高度約80～100 m，寬度約20～30 m，水上邊坡坡度約60°～70°，部分地段已經(jīng)接近場(chǎng)地緩坡平臺(tái)前緣；平臺(tái)下游側(cè)塌岸寬度和后緣高度均較上游側(cè)段小，塌岸后緣高度約20～30 m，水上邊坡坡度約50°～60°（見(jiàn)圖8、9）。

其塌岸特征為：受水的浸泡作用，坡體表部土層浸潤(rùn)軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低；庫(kù)水位附近坡腳受庫(kù)水浪蝕沖刷等作用，形成凹槽狀（見(jiàn)圖10、11），在岸坡重力作用下發(fā)生坐落，塌岸型式為典型的坍塌后退型；此外，塌岸主要發(fā)生在坡面小沖溝之間的“脊”部位，這些部位的塌岸高度、寬度都相對(duì)小沖溝底部位大許多（見(jiàn)圖7）。

由于塌岸形成的后緣陡峻，坡腳在庫(kù)水沖刷、浪蝕下形成新的凹槽，塌岸將繼續(xù)有所發(fā)展，塌岸趨于穩(wěn)定的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

圖6 臺(tái)地上游側(cè)岸坡局部塌岸（2013年7月）

圖7 臺(tái)地上游側(cè)岸坡局部塌岸（2014年7月）

圖8 傘崗坪臺(tái)地下游側(cè)岸坡塌岸（2013年5月）

圖9 傘崗坪臺(tái)地下游側(cè)岸坡塌岸（2014年7月）

圖10 庫(kù)水位附近坡腳被淘蝕情況（2013年7月）

圖11 庫(kù)水位附近坡腳被淘蝕情況（2013年7月）

2.3.2 烹壩對(duì)岸上游冰水堆積庫(kù)岸

位于烹壩對(duì)岸上游庫(kù)尾的冰水堆積碎石土，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，弱膠結(jié)，原地形坡度50°～60°。水庫(kù)蓄水后受庫(kù)水沖刷、浪蝕、以及庫(kù)水對(duì)坡土體的浸泡軟化作用，局部庫(kù)岸出現(xiàn)小范圍塌岸，為坍塌后退型。

該邊坡上下均無(wú)建（構(gòu)）筑物，覆蓋層邊坡坡高不大，塌岸無(wú)直接影響的建筑物，塌滑后也不會(huì)有大的涌浪，僅對(duì)庫(kù)區(qū)造成淤積。

2.4 沖洪積漂（塊）卵石層岸坡

位于冷竹關(guān)溝溝口下游側(cè)的庫(kù)岸為沖洪積漂塊卵石，具架空現(xiàn)象，臨庫(kù)岸坡坡度28°～40°，坡前緣較陡，約40°左右；坡高12 m左右（見(jiàn)圖12），岸坡穩(wěn)定。

圖12 未沖刷前庫(kù)岸原始邊坡

該岸坡位于庫(kù)尾凹岸，汛期水流速度較大，原河床枯水期水位1 368 m左右，水庫(kù)蓄水后水位抬升，庫(kù)岸沖刷較嚴(yán)重，坡體細(xì)顆粒物質(zhì)被淘蝕，形成小范圍塌岸（見(jiàn)圖13），塊石土之間形成架空，但漂（塊）石之間仍有骨架接觸，場(chǎng)地前緣邊坡未出現(xiàn)明顯變形跡象，整體穩(wěn)定。

今后汛期岸坡受洪水沖刷，塌岸范圍將有所增大。

圖13 沖刷后庫(kù)岸邊坡

2.5 基巖岸坡塌岸

庫(kù)區(qū)基巖裂隙較發(fā)育、邊坡巖體弱風(fēng)化、強(qiáng)～弱卸荷，原基巖岸坡坡度一般40°～50°。水庫(kù)蓄水后，巖石抗水軟化能力較強(qiáng)，基巖岸坡塌岸段較少，塌岸范圍也不大。發(fā)生塌岸的部位主要在地形突出、巖體卸荷強(qiáng)烈、節(jié)理面組合不利的部位。由于基巖塌岸范圍小、規(guī)模不大，對(duì)水庫(kù)運(yùn)行影響較小，但國(guó)道318線的基巖岸坡薄弱部位塌岸對(duì)公路安全影響較大，需加強(qiáng)巡查并及時(shí)加固處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）崩坡積塊碎石土結(jié)構(gòu)較松散，塌岸型式與坡度關(guān)系更為密切，坡角較大的岸坡以坍塌后退型為主，坡角較緩的岸坡塌岸規(guī)模較小。

（2）松散的風(fēng)積砂岸坡原始坡度不大，水庫(kù)蓄水后主要在淺表層發(fā)生塌滑，易趨于穩(wěn)定。

（3）傘崗坪冰水堆積塊碎石土，結(jié)構(gòu)較緊密、弱膠結(jié)，原始坡高及坡度較大，坡體整體穩(wěn)定性較好。水庫(kù)蓄水后塌岸為坍塌后退型，塌岸易發(fā)生在突出的溝脊部位，其塌岸規(guī)模相對(duì)較大；庫(kù)岸因原始坡高較大塌岸趨于穩(wěn)定的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

（4）沖洪積漂塊卵石層岸坡坡高較小、坡度不大，塌岸的主要原因是岸坡位于庫(kù)尾凹岸，庫(kù)水流速度較大，土體具架空現(xiàn)象，沖刷嚴(yán)重所致。

（5）基巖岸坡普遍穩(wěn)定性較好，局部卸荷較強(qiáng)、不利節(jié)理組合部位塌滑范圍較小，國(guó)道318線局部庫(kù)岸薄弱部位塌岸對(duì)公路安全影響較大。

［1]陳衛(wèi)東，彭仕雄，等.水庫(kù)塌岸預(yù)測(cè)［M］.中國(guó)水利水電出版社，2015（1）.

［2]彭土標(biāo)，袁建新，王惠明.水利發(fā)電工程地質(zhì)手冊(cè)［S］.中國(guó)水利水電出版社，2011（12）.

TV221.2

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1003-9805（2015）04-0027-04

2015-06-29

彭仕良（1965-）男，四川眉山人，高級(jí)工程師，從事水電地質(zhì)勘察工作。