四川鸭嘴坝址右岸滑坡对坝址选择影响的分析

冯 峰

1 工程概况

鸭嘴河水电工程位于四川省凉山州木里县境内,为雅砻江一级支流,鸭嘴河长53 km,开发河段天然落差2 260 m,特别是下游约7 km的河段落差达1 300 m,水能资源十分丰富,规划为三级电站开发方案。鸭嘴水电梯级“龙头水库”位于鸭嘴河中上游,初选鸭嘴和布西两个比选坝址。

鸭嘴坝址设计坝顶高程3 325 m,坝(闸)高116.2 m,为大(2)型工程,为多年调节水库,枢纽由大坝、坝后电站、溢洪道、导流泄洪洞组成。初步比选坝型为沥青混凝土心墙堆石坝和面板堆石坝。

2 坝址工程地质简况

2.1 地形地貌

工程区地处青藏高原东南缘横断山脉,雅砻江水系强烈下切造就了典型的高山峡谷地貌景观。坝址位于鸭嘴河上游段,距鲁昌沟口下游约2.0 km,地貌形态属侵蚀、剥蚀、强烈切割的中高山区,河谷呈宽阔的“U”形谷,两岸山崖高耸,左岸地形陡峻,坡度50°～65°,局部呈直立状;右岸山体雄厚,地形上缓下陡,海拔高程3 600 m～3 740 m;谷底宽度约80 m～150 m,河床高程为3 219 m～3 222 m,宽度25 m～40 m,河流比降约5.4‰。

2.2 地层岩性

坝址区出露的地层为中生界三迭系上统喇嘛垭组(T3lm)浅变质岩和第四系松散堆积物。

1)三迭系上统喇嘛垭组(T3lm):为一套区域浅变质海陆过渡相～陆相细碎屑岩,岩性有变长石石英砂岩、变粉砂岩和千枚岩。变长石石英砂岩呈青灰色,粒状变晶结构,厚层状构造;变粉砂岩为细粒变晶结构,中～薄层状构造;千枚岩为鳞片变晶结构,薄层状构造。2)第四系堆积物(Q):为上更新～全新统冲积、洪积、坡积和滑坡堆积物,分布于河床、阶地及两岸坡脚,厚度变化较大。

2.3 地质构造

坝址区位于鸭嘴向斜的东南翼,构造线方向为NNE向,主要构造有:断层、褶皱和裂隙。坝址区岩层产状多变。总体走向NE倾向 NW～NNW,倾角13°～40°。1)断层:坝区无区域性断裂分布,主要发育有次级小断层26条,其中走向与河流方向近于正交的一组逆断层最为发育,破碎带宽度一般0.4 m～0.6 m,最大2.0 m～3.0 m。2)裂隙:构造裂隙发育程度中等,主要分布 3组,走向分别为 0°～ 10°,320°～ 325°,270°～ 280°。

2.4 水文地质条件

坝址区地下水按赋存条件可分为基岩裂隙潜水和第四系孔隙潜水。基岩裂隙潜水由大气降水补给,以泉水的形式向河流排泄或以渗流形式补给第四系孔隙潜水,流量随季节变化较大。第四系孔隙潜水主要埋藏于冲积、洪、坡积的砂卵石层及碎石质壤土中,属强透水层。坝址区两岸地下水补给河水,基岩含水性随地形和岩性的组合变化较大,右岸滑坡体内裂隙发育,受下伏完整岩体阻水影响,地下水一般在滑坡体剪出口附近出露。

3 滑坡工程地质特征及评价

3.1 滑坡地貌特征

滑坡位于鸭嘴坝址河谷右岸,处在上坝线右坝肩,坝址中部地貌上呈相对凸出的山梁,滑坡前缘剪出口高于现代河床8 m～20 m,高于一级阶地台面5 m～10 m,边坡自然坡度约 30°。地形轮廓及滑坡地貌特征非常清晰(见表1),平面上呈“条带状”,平行河流长约340 m,垂直河流宽约130 m,分布面积约40 000 m2。

表1 滑坡边界特征一览表 m

3.2 滑坡组成及结构特征

为查明该滑坡边界条件及滑坡体结构特征,在滑坡体范围内共布钻孔两个(ZK9,ZK11),探洞两个(PD1,PD2),槽探 11个,通过以上大量的勘探工作,揭示滑坡主滑面埋深约50 m～60 m,滑体厚度40 m～50 m,前缘大部分被坡积层覆盖,后缘上覆16 m～24 m上更新统洪积层,岩性为碎(砾)石质壤土,下部为滑坡体,岩性成分为变长石石英砂岩及变粉砂岩(见表1),从上述勘察成果看,该滑坡形成于晚更新世()以前,属于埋藏型基岩老滑坡。

由PD1和PD2探洞编录可知,滑坡体内的岩体均有明显拉裂、滑动的痕迹,形成特征各异的结构面,大体可分为两类:第一类:因挤压错动形成的倾向坡外,倾角较缓的夹泥面(带),厚度一般1 cm～3 cm,最厚者可达30 cm,多发育于变粉砂岩中。PD1中多为该类结构面;第二类:因拉裂形成的张性结构面(带),倾向坡外,倾角较陡(40°～60°),均张开无充填,宽度一般 0.5 cm～1.0 cm,最宽者可达50 cm～60 cm。

据探洞和钻孔资料,滑坡体内结构面(带)与构造裂隙及岩层层面组合将岩体切割成碎块状,加之地下水活动,滑坡体局部十分破碎。结合滑坡体平面分布,滑坡体内的岩体结构自上而下大体分为碎裂结构～散体块状结构。上部岩性以变粉砂岩为主,其间以第一类结构面为主,岩体呈碎裂结构,完整性极差,约占滑坡出露面积的2/5。滑体下部岩性以变长石石英砂岩为主,其间以第二类结构面最为发育,岩体呈散体块状结构,块度较大,风化程度较弱,岩体断口多呈新鲜色状,占滑坡出露面积的3/5。

表2 滑坡前缘泉水出露统计表

3.3 地下水分布特征

在滑坡前缘有多处泉水出露,露头位置和滑体剪出口一致,水量随季节发生变化,枯水季节表现为少量渗水,泉水特征如表2所示。

3.4 成因分析及方量计算

该滑坡位于河流凸形山梁部位,滑体前缘结构面规模小而密集,且多夹泥质,中后缘以宽大无充填的拉张结构面为主。整个滑坡体内的母岩体基本保持了原有的地层结构特征。

根据以上特征分析该滑坡形成的主要原因:1)在区域上升时,河流强烈下切形成高陡岸坡,由于右岸为凸出的岸坡地形,使得河水长期侵蚀坡脚而邻空;2)右岸岩体多倾向于河床,属顺坡向结构,以中缓倾角为主,不利于边坡稳定,岸坡岩体呈软硬相间层状结构,软弱岩层饱和强度较低,促使岸边岩体倾倒和拉裂,进而牵动上部岩体失去支撑而变形滑移,形成了规模较大的滑坡。按力学变形机制属牵引式滑移破坏,这种变形特征在鸭嘴河流域分布较广。

按滑体地层岩性的差异,以坝轴线为界计算滑坡分区体积,方量计算如表3所示。

表3 滑坡分区方量计算表 万m3

3.5 稳定性评价

4 结语

该滑坡虽然在自然条件下为基本稳定状态,仅有局部不稳定体产生。但水库建成后,随着库水位的抬升,滑坡体逐渐位于水下,软弱结构面和张裂带力学强度会大幅降低产生大规模的变形,甚至发生滑塌成为不稳定岸坡,因而右坝肩岸坡稳定问题成为本坝址最重要的工程地质问题。

该滑坡分布广,体积大,上坝线坝体长度380 m,滑坡体长度180 m,占坝线长度的47%,坝体高度 116 m,滑坡高度120 m(滑坡体后缘有25 m位于坝顶以上),即使对该滑坡进行削坡加固和防渗处理,处理工程量大而技术很复杂,相应的处理费用巨大,因此,从工程地质条件来看,鸭嘴坝址存在重大的工程地质缺陷,不宜作为坝址。

[1]徐 正.三溪口水电站库区水文地质与工程地质初探[J].山西建筑,2008,34(18):361-362.