下尔呷水电站阿觉利倾倒变形体稳定分析

2015-02-11向贤友

水电站设计 2015年4期

关键词：变形体坝址卸荷

向贤友

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

下尔呷水电站阿觉利倾倒变形体稳定分析

向贤友

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

在地表地质调查的基础上，采用以硐探为主、钻探和物探为辅的勘探手段，结合区域地质背景、河谷的形成演化过程、特征及岸坡结构，查明了阿觉利倾倒变形体的边界条件、岩体结构、变形破坏分区分带特征、形成机制和失稳模式，分析评价其宏观稳定性及对工程建筑物的影响，并提出对策措施和建议。

下尔呷；阿觉利；倾倒变形体；稳定性

1 工程概况

下尔呷水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州阿坝县境内，地处脚木足河西源麻尔曲河与东源阿曲河汇合口下游约4 km河段，坝址距成都约567 km。下尔呷水电站系大渡河干流水电规划“三库22级”的干流上游“龙头”水库，下游为巴拉水电站。下尔呷水电站是以发电为主，兼顾防洪、供水等综合利用的水电水利工程，正常蓄水位3 120 m，总库容29.3亿m3，最大坝高231 m，装机容量600 MW，水库具有多年调节性能。

阿觉利倾倒变形体位于左岸坝前上游约0.8 km（见图1），其稳定性对坝址选择和枢纽布置方案影响巨大，故对阿觉利倾倒变形体的稳定性进行专题研究势在必行。

图1 阿觉利倾倒变形体与上、下坝址的关系示意

针对阿觉利倾倒变形体的地质条件及特点，确定其研究的内容主要包括：

（1）调查近坝库岸河谷的形成演化过程、特征及岸坡结构。

（2）重点调查和研究左岸坝前阿觉利倾倒变形体的边界条件、岩体结构、变形破坏分区分带特征、形成机制、变形特征和失稳模式等，分析评价其稳定性，分析评价预可行性研究阶段其对坝址初选和枢纽布置格局的影响、可行性研究阶段其对选定坝址和枢纽建筑物布置的影响，并提出处理措施的建议。

工作方法：在地表地质调查的基础上，采用以硐探为主、钻探和物探为辅的勘探手段，并结合进行岩体物理力学试验。

2 区域地质背景

下尔呷水电站区域上位于由北西向鲜水河断裂带与北东向龙门山断裂带所挟持的川青断块区中部的川青面状强隆区内，挽近时期以来，新构造运动主要表现为大面积的间歇性整体抬升，地壳形变微弱；坝址区地质构造简单，无区域性活动断层分布，仅发育少量小断层，属早中更新世或前第四纪活动断裂，晚更新世以来不具活动性，因此工程区区域稳定性相对较好。据地震安评成果，工程场地50年超越概率10%的基岩水平向动峰值加速度为117 cm／s2，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。

3 基本地质条件

据地表地质调查，变形体前缘高程2 945 m，后缘高程3 265 m左右，上游侧缘位于河湾上游约450 m（顺河长度）的小沟内，下游侧缘沿左岸河湾所在山脊延伸，横河向长约480 m，顺河向宽约320 m（见图2）。根据已完成的平硐和钻孔的成果分析，变形体的空间展布如图3所示。

图2 上坝址左岸坝前阿觉利倾倒变形体平面示意

图3 上坝址左岸坝前阿觉利倾倒变形体纵剖面示意

变形体所处岸坡植被茂盛，地形较缓，地形坡度20°～40°，其中PD05号平硐上游部分位于略呈“圈椅状”地形的槽谷内，地形具有上下较陡、中间较缓的特征，高程3 080 m以上地形坡度38°～40°，高程2 980m以下地形坡度32°～34°，高程2 980～3 080m之间地形坡度20°～25°；PD05号平硐下游部分位于河湾所在山脊的北侧坡，地形相对较陡，地形坡度37°～40°。

变形体所在区域基岩地层为三叠系上统杂谷脑组下段第4岩组（）薄～极薄层变质砂岩与板岩互层、局部为中厚层变质砂岩夹板岩和杂谷脑组上段第1岩组（）。地表多为第四系松散堆积覆盖，覆盖层有坡残积（Qdl＋el）含块碎砾石土、崩坡积（Qcol＋dl）含孤块碎石土和冲洪积（Qal＋pl）含砾粉质粘土。

据地表地质调查和勘探揭示，变形体位于职呷倒转背斜南西倒转翼上发育的次级向斜的北东翼，向斜核部在PD05号平硐内位于0＋235 m处，其北东翼地层产状N70°～85°W／SW∠75°～80°，南西翼地层产状N80°～85°W／NE∠80°～85°。区内顺层断层及挤压破碎带发育，其中规模较大的断层为F3断层。断层F3：总体产状N70°～75°W／NE∠65°～75°，由3条次级断层带组成宽达三十多米的断裂带由构造角砾岩、碎斑岩、碎粒岩和少量碎粉岩组成，未见断层泥。断层带内发育构造透镜体、破劈理及密集节理。岩体中主要发育三组节理。

区内风化卸荷强烈，表浅部变形岩体普遍出现松弛、松动、拉裂现象。据勘探平硐揭示，强风化深度90～135 m，弱风化深度220～247 m，强卸荷深度120～158m，弱卸荷深度190～217m，风化卸荷的水平深度具有随着高程增加而减小的趋势。

变形岩体中地下水不丰，在勘探平硐内在旱季仅个别处见滴水，雨季个别处则沿张裂隙可见串珠状滴水或线状流水。

4 变形体的基本特征

根据勘探平硐揭示，变形岩体的变形程度由外向内变形程度逐渐减弱，且随高程增加而逐渐增强，风化卸荷也与之相对应。

按变形岩体的变形强度和风化卸荷程度，将变形岩体分为四个带：松动带、强倾倒变形带、弱倾倒变形带和微倾倒变形带（见表1）。

表1 变形岩体分带特征

5 河谷演化及变形体形成机制

阿觉利倾倒变形体所处河段的脚木足河流向S60°W，边坡走向N80°E，与地层走向的夹角约20°，为斜纵向谷，加之其上游沟谷的切割，使得阿觉利倾倒变形体所处岸坡岩体具备了发生倾倒变形所需的临空条件；阿觉利倾倒变岩体为三叠系上统杂谷脑组薄～中厚层状变质砂岩夹板岩或薄层状变质砂岩与板岩互层，单层厚度多为10～30 cm，且岩层原始倾角陡立，岩石的各向异性特征十分突出，且切层结构面较发育，其横向抗变形能力较弱。受早期脚木足河快速下切的影响，岩层在重力作用下发生松弛、卸荷，并进一步发生向临空方向的弯曲倾倒变形，形成阿觉利倾倒变形体，倾倒变形方向为N12.5°E。

6 变形体的宏观稳定性判断分析

根据平硐揭示的岩体的变形特征，结合钻孔岩芯分析认为，阿觉利倾倒变形体在中部的强烈倾倒变形岩体的水平深度分别为90 m、135 m，弱倾倒变形岩体的水平深度分别为120 m、158 m，微倾倒水平深度分别为为165 m、217 m；据碎块状岩芯底板深度推测，在ZK37、ZK38钻孔变形体的垂直深度分别为61.90 m、65.97 m。采用平型断面法计算，阿觉利倾倒变体的体积约930万m3，其中强烈倾倒变形岩体的体积约530万m3，弱倾倒变形岩体的体积约190万m3。

根据勘探揭示及地表地质调查，并结合阿觉利倾倒变形体的成因、变形状态分析，目前变形体地表未见拉裂等变形迹象，各变形带岩体底界均未贯通，变形体在天然状态下整体处于稳定状态，但在水库蓄水及地震工况下，库水和地震会恶化变形体的稳定条件，变形岩体中浅表部的强倾倒松动带岩体存在失稳的可能性，威胁其下游大坝及引水，泄洪建筑物进口的安全。