硬梁包水电站近坝库岸金蝉坡稳定性分析

马金根，王能峰，黄 春，谢洪毅

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072）

硬梁包水电站近坝库岸金蝉坡稳定性分析

马金根，王能峰，黄 春，谢洪毅

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072）

硬梁包水电站地震地质背景复杂，闸址区50年超越概率10%，基岩水平地震动峰值加速度达260cm/s2。金蝉坡滑坡位于库区左岸，近坝约1.4km，水库蓄水后将淹没其坡脚，受库水消落及掏蚀等作用下，在水库蓄水和地震等工况下存在复活失稳可能，对大坝及其对岸移民安置点存在较大影响。本文对其稳定性进行了分析评价，并提出了工程治理措施建议。

水电站；滑坡；库岸；稳定性；金蝉坡

硬梁包水电站位于四川省甘孜藏族自治州泸定县冷碛镇境内，为四川省大渡河干流水电规划22级方案中的第13个梯级电站，上游为泸定水电站，下游为大岗山水电站。挡水建筑物建在河床深厚覆盖层上，由左岸生态电站厂房坝段、泄洪冲砂闸和右岸的面板堆石坝构成，闸（坝）高38m，正常蓄水位为124 6m，调节库容826万m3，总库容2 075.4万m3，具有日调节性能，电站装机容量1 224MW。水库属深切宽缓“U”型曲流河谷内的河道型低闸中型水库，正常蓄水位124 6m时，回水长约8.5km，最大壅水高度约30m。近坝库岸发育的金蝉坡滑坡体距离闸址较近，地震动参数采用闸址区的安评成果：50年超越概率10%的基岩水平地震动峰值加速度为260cm/s2。

1 滑坡基本地质条件

金蝉坡滑坡发育于冰水堆积体(fglQ3)前缘，省道S211从滑坡体前缘通过，高程约1 245m，公路外侧为大渡河的凹岸冲刷岸，一般河水位高程1 230m。堆积体分布在高程1 226m～1 700m之间。

根据地表地质测绘和滑坡体钻孔揭露，覆盖层厚度变化较大，边坡上部为巨厚的冰水堆积块碎石土，结构密实，半胶结，中下部滑坡堆积，滑坡体具多元结构，土层结构较复杂，主要有碎石土、碎石夹土、块碎石土、含块碎石夹土、块碎石土夹多段碎石、含砾石土等，其中含块碎石、块碎石等具架空现象。土体厚度不均，土体层次较杂乱。块、碎石岩性多为闪长岩，个别为肉红色花岗岩。

下伏基岩为澄江-晋宁期闪长岩，受构造影响，岩体完整性较差，风化卸荷较强。

水文地质条件较为简单，地下水主要为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水，主要受大气降水补给，地下水向大渡河排泄。地下水位埋藏较深，后缘平台约1 730m高程发育1个海子，长约300m，宽约160m，位于滑坡体上游550m。滑坡体后部上游侧60m出露泉水点，高程约1 377m，流量约50ml/s。

图1 金蝉坡滑坡位置示意图

图2 金蝉坡滑坡近照

2 滑坡基本特征

左岸金蝉坡滑坡是硬梁包水电站库岸稳定的主要工程地质问题之一。其距坝约1.4km、对岸索坝移民安置点仅约0.9km。滑坡体分布在高程1 226m～1 440m之间，滑坡体顺河长约130m，横河宽约370m，平均厚约18m，最大厚约48m，体积约85×104m3，为一中型滑坡。滑坡体后缘天然边坡较陡，坡度一般50°～60°，高度约250m，其后为一平台，坡度一般5°～10°，宽度约600m。其后部地势平缓，坡度一般10°～15°，宽度约40m，滑坡圈椅状地形明显，未见负地形；滑坡中部和前缘较缓，坡度一般35°～40°。滑坡体上游侧发育为浅冲沟，为防止河流对滑坡前缘冲刷影响，在滑坡体上游侧修建了丁坝，并在1245m公路高程以下，滑坡前缘采用了浆砌片石和钢筋石笼护坡，避免坡脚进一步被掏蚀进而发生进一步变形。

勘探未揭露明显滑带或者滑动面，根据勘探揭露的土体结构分析，滑坡体在滑动过程中造成含块碎石、块碎石具架空现象，据此推测滑面可能为基覆界面，前缘堆积于河床冲积物之上。经综合分析，后缘滑动面角度50°～60°，中部滑动面35°～50°，前缘滑动面较平缓。

滑坡体地下水位受大渡河水影响，变化较大，前缘地下水位与大渡河水位基本相同，总体雨季地下水位高于枯水季节。

3 滑坡体物理力学参数及建议值

为了研究滑坡体物理力学性质，完成了10组物理性质试验及配套的室内力学试验。

金蝉坡滑坡体天然密度2.0～2.15cm3，干密度1.9～2.05 cm3，孔隙比0.4左右，含水率2.0%～3.5%。

金蝉坡滑坡体在颗粒级配组成中（图4），大于200mm块石含量为0～3.92%，平均为0.39%；200～60mm碎石含量为0～24.03%，平均为6.55%；60～2mm砾石含量为44.88%～62.09%,平均为51.50%；2～0.075mm砂含量为13.63%～27.57%，平均为22.43%；<0.075mm细粒含量为8.67%～25.70%，平均为19.14%；<0.005mm黏粒含量为2.89%～7.73%，平均为5.73%；<5mm粒径含量为30.17%～64.20%，平均为50.68%。平均线不均匀系数为1000，曲率系数为0.90，分类定名为粉土质砾（GC）。

金蝉坡滑坡天然快剪试验，凝聚力c值为13kPa，内摩擦角Φ为27°；室内饱和固结快剪，凝聚力c值为15kPa，内摩擦角Φ为26.1°；抗剪强度相对较低。

通过试验成果分析及工程经验类比，提出地质参数建议值见表1。

图3 金蝉坡滑坡地质平面图及横剖面图

图4 金蝉坡滑坡颗分曲线图

表1 金蝉坡滑坡堆积体物理力学参数建议值

4 滑坡成因及形成机制分析

滑坡体在形成之前为巨厚冰水堆积体的一部分，冰水堆积体坡脚为大渡河，受对岸上游侧扯索沟泥石流洪积物压迫影响，河流逐渐偏向本岸冲刷掏蚀坡脚，导致前缘不断垮塌，边坡边界条件及稳定性进一步恶化。据民访，1970年7月左右，金蝉坡滑坡受大渡河水冲刷以及前缘公路开挖等影响，导致边坡失稳形成金蝉坡滑坡。根据地形地貌等推测滑坡后缘水平滑距约30m，垂直滑距约40m。

滑坡产生后，该滑坡经常发生小规模塌方，而后为了防止滑坡进一步发生滑动，1998年在滑坡体上游侧修建了丁坝，并在1 245m公路高程以下，滑坡前缘采用了浆砌片石和钢筋石笼护坡，避免坡脚进一步被掏蚀进而发生进一步变形，目前滑坡基本稳定。

5 边坡稳定性分析及评价

5.1 定性分析

该滑坡体滑坡圈椅状地形明显，滑坡体后缘形成高约40m陡坎，上游侧发育一条小冲沟，下游侧陡坎高20～30m。滑坡体后部未见负地形，后部地势平缓，坡度一般10°～15°，宽度约40m；中部和前缘坡度一般35°～40°。

由于滑坡前缘省道S211的修建导致边坡边界条件改变，导致滑坡产生。1998年在滑坡上游侧修建了丁坝及前缘进行防冲护坡后，滑坡逐渐稳定。目前，滑坡体地表除前缘局部雨季发生小坍塌外，滑坡体其余部位未见裂缝等现象，公路内侧的排水沟和公路路面等未见明显的破坏现象，判断滑坡目前处于极限稳定状态。水库蓄水后（正常蓄水位1 246m），水位上升抬高近16m至公路以上1～2m，边坡前缘土体参数进一步降低，同时库水为日调节水库，库水消落深度约4m，在库水综合作用下，滑坡体变形失稳，对水库正常运行和对岸移民安置点安全存在较大影响。

5.2 定量计算

1）参数反演分析：根据《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）的有关要求，金蝉滑坡体采用表中低值，暴雨工况是以在边坡表面以下5m内抗剪断强度根据工程类比采取折减，并取饱和容重，其他工况取天然容重计算。通过试算，在天然工况和天然+暴雨工况下，已整体失稳。表明根据试验值所取的建议参数存在一定问题。在天然工况和天然+暴雨工况下，滑坡体处于极限平衡状态，安全系数为0.95（未考虑目前其前缘的防冲措施作用），对参数进行了反演，C值采用建议值高值，反演结果如下表2，Φ值比原地质参数提高15%～20%左右。

表2 金蝉坡滑坡物理力学参数对照表

2）稳定性计算分析：按照《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T 5353-2006）规定，本滑坡为I级B类水库边坡，边坡设计标准见表3。

表3 边坡设计标准

1）工况：根据边坡实际情况，以及工程建设特点，本次稳定性评价过程中考虑以下四种工况：①天然状态，该工况考虑的荷载主要有岩土体自重；②天然+蓄水，该工况除考虑工况1的荷载外还包括蓄水至124 6m高程时引起的岩土体强度降低情况；③天然+暴雨，该工况除考虑工况1和工况2的荷载外还包括因降雨引起的岩土体强度降低，暴雨工况中考虑滑坡表面以下5m范围内饱水；④天然＋地震，该工况除考虑工况1和工况2的荷载外，还包括地震引起的推力。

2）计算方法

根据《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T5353-2006)中推荐使用的边坡抗滑稳定分析方法，采用极限平衡法对开挖边坡进行稳定性定量评价，根据边坡的实际情况对不同区域的边坡失稳模式进行分析。

计算采用水科院陈祖煜编土质边坡稳定分析的程序stab。根据反演参数，对滑坡进行稳定性计算，成果如表4所示。表明金蝉滑坡体在蓄水和地震工况下，其安全系数均不满足《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T 5353-2006）要求的I级B类水库边坡安全系数，需进行治理。

表4 金蝉坡滑坡整体稳定反演参数计算成果表

水库蓄水后（正常蓄水位124 6m），水位上升抬高近16m至公路以上1～2m，边坡前缘土体参数进一步降低，同时库水为日调节水库，存在约4m的库水消落，在库水综合作用下，滑坡体将复活，致使滑体溃散解体入库区，对水库正常运行和对岸移民等均有一定影响。

计算表明，滑坡体在各种工况下，其安全系数均不满足有关规范规定。

综合定性分析和定量计算均表明，金蝉坡滑坡在水库蓄水后将失稳，需进行必要的治理。

6 结论及建议

1）金蝉坡滑坡为冰水堆积体前缘坡脚受大渡河水掏蚀冲刷形成的典型牵引式滑坡，其平均厚度约18m，最大厚度48m，方量约85×104m3，属中型近坝库岸滑坡。

2）由于滑坡前缘省道S211的修建，导致滑坡形成，后在滑坡上游侧修建丁坝及前缘进行防冲护坡后，滑坡逐渐稳定，经综合分析，该滑坡在天然状态下处于基本稳定状态。

3）金蝉坡滑坡为I级B类水库边坡，综合定性分析和定量计算均表明，金蝉坡滑坡在水库蓄水后，在库水和地震工况下，滑坡体将产生出变形失稳，对水库正常运行和对岸移民安置点安全均有较大影响，建议采取工程治理措施。

4）结合金蝉滑坡体地质特点，建议对其下部利用S211公路平台进行反坡加压处理措施，同时进行防冲护岸至124 8m高程，并衔接公路下部原防冲护岸。

On Stability of the Jinchanpo Landslide by Reservoir Bank of the Yingliangbao Hydropower Station

MA Jin-gen WANG Neng-feng HUANG Chun XIE Hong-yi
(Chengdu Hydroelectric Investigation & Design Institute, CHECC, Chengdu 610072)

The Jinchanpo Landslide is located on the left bank of reservoir bank of the Yingliangbao Hydropower Station, about 1.4 km from the dam, which lies in seismic active region. This paper assesses stability of the Jinchanpo Landslide and makes suggestions on control measures.

hydropower station; landslide; reservoir bank; stability; Jinchanpo

P642.22

A

1006-0995（2014）03-0595-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.028

2014-03-10

马金根（1981-），男，江苏海安人，工程师，主要从事水利水电工程地质勘察工作