泸定水电站水库塌岸特征浅析

2015-02-11彭仕良曹建平

水电站设计 2015年4期

关键词：库岸冰水基岩

彭仕良，曹建平

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

泸定水电站水库塌岸特征浅析

彭仕良，曹建平

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

泸定水电站水库库岸地质条件较为复杂，基岩为花岗岩、闪长岩，覆盖层有崩坡积堆积、冲洪积堆积、风积堆积、冰水堆积、以及人工堆积等。2011年8月开始蓄水，水库运行至2014年底，库岸部分地段出现不同型式的塌岸现象。分析泸定水电站库区的崩坡积堆积块碎石土库岸、风积砂库岸、冰水堆积碎石土库岸、冲洪积漂（块）卵石层岸以及基岩岸的塌岸型式、规模等塌岸特征，预测今后塌岸的发展趋势，为预防水库塌岸地质灾害提供参考。

泸定水电站水库；塌岸；塌岸特征

0 前言

泸定水电站位于四川省泸定县境内，坝高79.5 m，电站装机容量920 MW，水库正常蓄水位1 378 m、死水位1 375 m，上游回水至鸳鸯坝，库长约19 km，库容约2.4亿m3。水库于2011年8月开始蓄水，至2014年7月，水库运行3年，库岸局部地段出现不同型式、规模大小不一的塌岸。

1 库区基本地质条件

库段河流总体由NNW流向SSE，河谷断面呈“U”型，谷底宽一般300～400 m，岸坡坡度一般35°～55°。

沿河两岸Ⅰ级阶地断续分布，Ⅰ级阶地拔河高度8～15 m，属堆积阶地；Ⅱ～Ⅵ级阶地多经后期改造分布零星，以堆积～基座阶地或基座阶地为主。

两岸谷坡及谷底基岩以元古代晋宁-澄江期闪长岩、花岗岩为主，基性岩和超基性岩零星分布；第四系冰水堆积、崩坡积和冲洪积堆积，多分布于岸坡缓坡地带和河（沟）谷底部。

库区处于大渡河断裂带西侧约1～4 km河段，未见较大断层分布，受其影响，次级小断层和挤压破碎带较发育，宽度一般0.5～3 m；岩体中主要发育四组裂隙：①EW／S∠60°～65°，②N30°～35°E／SE∠70°～85°，③SN／W（E）∠70°～85°，④N30°～45° W／SW∠25°～30°，裂隙间距一般0.3～1 m，延伸长度一般1～3 m。

库区岸坡岩体卸荷较强，库区两岸强卸荷水平深度一般15～20 m，弱卸荷水平深度一般50～70 m。地表出露岩体主要呈弱风化状态，其水平深度一般70～100 m；局部断层带、裂隙密集带表现为强风化，其水平深度一般5～20 m。

库区地下水基本类型以基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水为主，受大气降水（融雪水）的补给，向河谷排泄。地下水埋深一般较大，库岸地表未见较大涌水量的地下水出露。

库区支沟纵向坡降相对较大。库水位1 378 m时水库回水均在各支沟沟口附近，水库无支库，属典型的山区河道型水库。

2 库区塌岸特征

泸定水电站水库于2011年8月开始蓄水，水库运行水位在1 370～1 378 m，水库运行3年，局部库岸出现塌岸，塌岸范围一般在原预测范围内。塌岸与岸坡岩土类型、岩土结构、岸坡坡度坡高等关系密切，对不同岩土类型的库岸塌岸特征进行分析，有助于预测今后水库塌岸发展趋势。

2.1 崩坡积堆积块碎石土岸坡塌岸特征

崩坡积堆积在库岸分布范围较广，堆积体规模一般不大，组成为块碎砾石土，结构较松散，坡度25°～40°。

2.1.1 右岸大坝至泄洪闸段岸坡

该段岸坡全长约250 m，该段边坡坡度约30°～40°，为崩坡积碎石土，结构较松散。场内公路从1 390 m高程附近通过，其下部施工临时公路修建开挖局部形成较陡边坡。水库蓄水后，场内公路外侧路基边坡受库水影响出现了小范围塌岸。其特征为，水库蓄水后，一方面受水的浸泡作用，使坡体表部土层浸润软化，力学强度降低；另一方面受库水浪蚀，消落静、动水压力等作用，坡体表部土层由前至后，由表及里逐渐发生牵引式、后退式垮塌破坏，为坍塌后退型（见图1），局部滑塌后水上边坡坡度陡峻，一般为70°～80°，塌岸宽度一般小于10 m；受塌岸影响，场内公路外侧路面出现变形拉裂。在库水浪蚀继续作用下，塌岸范围可能增大。对坡脚进行支护后，库岸稳定（见图2）。

图1 塌岸情况

图2 库岸支护后情况

2.1.2 左岸岚安大桥头上游侧岸坡

该处位于大渡河左岸，岚安大桥左岸桥头上游侧分布崩坡积堆积体，规模较大，呈锥型，底部宽度约100 m，高约80 m，坡度32°左右，块碎石土组成，结构较松散。水库蓄水后，坡面临水附近受浪蚀有小范围塌岸。由于堆积体坡角不大，堆积体组成中块碎石较多，库水对坡脚的冲刷范围有限，坡体现状整体基本稳定。

在库水及强震等不利因素影响下，堆积体存在塌滑破坏的可能性，必要时采取工程措施处理。

2.2 风积砂岸坡塌岸特征

该段位于库区左岸，咱里村对岸，距泸定坝址3～4 km。该段地形下部较缓浅表层为风积沙、坡度20°～25°；上部较陡，坡积块碎石土组成，坡度40°左右（见图3）。

图3 蓄水前岸坡情况

蓄水初期岸坡即发生塌岸（见图4），后塌岸范围有所增大，但岸坡逐渐趋于稳定。

岸坡浅表部主要由风积沙，以及坡残积块碎石土组成，结构松散，力学特性差，水库蓄水后，受水的浸泡作用，坡体表部土层浸润软化，力学强度降低，受库水浪蚀，坡体表部土层由前至后，由表及里逐渐发生滑塌破坏。蓄水初期受当地老乡在坡脚下部采砂影响，塌岸范围相对较大，但塌岸总体规模较小，主要为浅表层滑塌。

库水位以上的风积砂坡体稳定坡角基本与砂的休止角一致，历时三年，岸坡趋于稳定。

图4 水库蓄水后塌岸情况

2.3 冰水堆积碎石土库岸塌岸特征

库岸冰水堆积主要分布在伞岗坪及烹坝对岸上游。冰水堆积为（块）碎石土，结构较紧密，弱胶结，原始岸坡较陡，一般坡度40°～70°。

2.3.1 伞岗坪冰水堆积库岸

伞岗坪位于大渡河右岸，距下游坝址约4 km；平台较为开阔平坦，为冰水堆积块碎石土，含孤石；原枯水期水位1 320～1 322 m。台地上游侧库岸为冰水堆积碎石土，结构较密实、弱胶结，坡度50°～70°，库水位以上坡高60m左右（见图5）；坡面受地表水冲刷形成小沟（脊）；台地中部岸坡基岩出露，岩性为花岗岩，裂隙发育；台地下游侧岸坡为冰水堆积碎石土局部夹粘土层，弱胶结，坡度40°～55°。岸坡整体稳定性较好。

图5 伞岗坪上游侧岸坡地质剖面示意

水库蓄水一年内，库岸出现不同程度的塌岸，规模一般多较小，坍塌最大高度约20 m，顺河向延伸一般10～20 m，最长约50 m。垮塌破坏后，均形成陡坎（见图6）。

随时间推移岸坡原来塌岸地段进一步发展（见图7），至2014年7月，该段塌岸后缘高度较高，水上高度约80～100 m，宽度约20～30 m，水上边坡坡度约60°～70°，部分地段已经接近场地缓坡平台前缘；平台下游侧塌岸宽度和后缘高度均较上游侧段小，塌岸后缘高度约20～30 m，水上边坡坡度约50°～60°（见图8、9）。

其塌岸特征为：受水的浸泡作用，坡体表部土层浸润软化，力学强度降低；库水位附近坡脚受库水浪蚀冲刷等作用，形成凹槽状（见图10、11），在岸坡重力作用下发生坐落，塌岸型式为典型的坍塌后退型；此外，塌岸主要发生在坡面小冲沟之间的“脊”部位，这些部位的塌岸高度、宽度都相对小冲沟底部位大许多（见图7）。

由于塌岸形成的后缘陡峻，坡脚在库水冲刷、浪蚀下形成新的凹槽，塌岸将继续有所发展，塌岸趋于稳定的时间相对较长。

图6 台地上游侧岸坡局部塌岸（2013年7月）

图7 台地上游侧岸坡局部塌岸（2014年7月）

图8 伞岗坪台地下游侧岸坡塌岸（2013年5月）

图9 伞岗坪台地下游侧岸坡塌岸（2014年7月）

图10 库水位附近坡脚被淘蚀情况（2013年7月）

图11 库水位附近坡脚被淘蚀情况（2013年7月）

2.3.2 烹坝对岸上游冰水堆积库岸

位于烹坝对岸上游库尾的冰水堆积碎石土，结构较密实，弱胶结，原地形坡度50°～60°。水库蓄水后受库水冲刷、浪蚀、以及库水对坡土体的浸泡软化作用，局部库岸出现小范围塌岸，为坍塌后退型。

该边坡上下均无建（构）筑物，覆盖层边坡坡高不大，塌岸无直接影响的建筑物，塌滑后也不会有大的涌浪，仅对库区造成淤积。

2.4 冲洪积漂（块）卵石层岸坡

位于冷竹关沟沟口下游侧的库岸为冲洪积漂块卵石，具架空现象，临库岸坡坡度28°～40°，坡前缘较陡，约40°左右；坡高12 m左右（见图12），岸坡稳定。

图12 未冲刷前库岸原始边坡

该岸坡位于库尾凹岸，汛期水流速度较大，原河床枯水期水位1 368 m左右，水库蓄水后水位抬升，库岸冲刷较严重，坡体细颗粒物质被淘蚀，形成小范围塌岸（见图13），块石土之间形成架空，但漂（块）石之间仍有骨架接触，场地前缘边坡未出现明显变形迹象，整体稳定。

今后汛期岸坡受洪水冲刷，塌岸范围将有所增大。

图13 冲刷后库岸边坡

2.5 基岩岸坡塌岸

库区基岩裂隙较发育、边坡岩体弱风化、强～弱卸荷，原基岩岸坡坡度一般40°～50°。水库蓄水后，岩石抗水软化能力较强，基岩岸坡塌岸段较少，塌岸范围也不大。发生塌岸的部位主要在地形突出、岩体卸荷强烈、节理面组合不利的部位。由于基岩塌岸范围小、规模不大，对水库运行影响较小，但国道318线的基岩岸坡薄弱部位塌岸对公路安全影响较大，需加强巡查并及时加固处理。