腾龙桥二级水电站左岸滑坡分析

唐运刚, 王红伟

(云南省水利水电勘测设计研究院,云南 昆明 650021)

腾龙桥二级水电站左岸滑坡分析

唐运刚, 王红伟

(云南省水利水电勘测设计研究院,云南 昆明 650021)

根据腾龙桥二级水电站枢纽区工程地质勘察,通过对左岸滑坡勘察、计算、分析后认为,大坝位置布置在滑坡上游,并对滑坡进行处理,导流隧洞、厂房不宜布置在左岸。为工程布置、节约投资、工程安全建设提供可靠的地质建议。

腾龙桥二级水电站;蠕动变形体;滑坡;卸荷;抗滑桩

1 研究区概况

1.1 工程概况

腾龙桥二级水电站位于云南省保山市龙陵、腾冲两县交界处,处于高黎贡山西麓,伊洛瓦底江一级支流龙江上。地理位置:北纬24°40′00″～24°54′00″,东经98°37′30″～98°41′30″。

腾龙桥二级水电站采用拦河坝抬高水头,坝后布置电站厂房的布置方案。电站装机规模81MW,最大坝高57.5 m,电站枢纽主要由取水枢纽、厂区发电枢纽等建筑物组成。坝型采用混凝土重力坝。电站厂房及导流隧洞布置于右岸。

1.2 基本地质条件

工程区坝址河段河流流向NNE向,呈直线延伸,河谷主要呈不对称的“U”型谷,谷底无阶地,也无高漫滩,谷底与河床宽一致,河床宽度一般50～100 m,河流纵比降约10‰～15‰。第四系洪冲积层(Qpal)厚度0.5～15.0 m,为杂色砂卵砾石夹漂石,局部上部为灰色、灰白色细—粗砂及粉砂,分布在工程区龙江河谷及两岸冲沟内;崩塌堆积物(Qcol)厚度1.0～15.0 m,为杂色孤石、块石、碎石夹砾质土、砂土、壤土等,分布在陡岩、陡壁下方;地滑堆积物(Qdel)厚度5.0～70.0 m,为杂色碎石土、砾质土、砂土、壤土、粘土夹孤石、块石等,主要分布在工程区左岸滑坡体上;残坡积层(Qedl)厚度0.5～5.0 m,为黄褐色、红褐色碎石土、砾质土、壤土、粘土,局部夹块石、孤石,分布在工程区两岸山顶、山坡位置。上第三系上新统芒棒组下段(N2m1)为灰色、灰白色砾岩、砂砾岩、砂岩夹粘土岩、褐煤、凝灰岩等,分布在工程区右岸。下元古界高黎贡山群上段(Pz1gl2)为灰白色、灰色、灰黑色石英片岩、石英岩、微晶片岩夹变粒岩、含石墨片岩、硅质岩、大理岩及变质砂岩、板岩等,分布在工程区左、右两岸。

工程区为单斜构造,主构造线方向为SN或NNE向。岩层走向N0°～35°E,倾向NWW,倾角30°～50°。其中,左岸及河床岩层倾角较陡,倾角40°～50°;右岸岩层倾角相对较缓,倾角30°～40°。

工程区断裂主要有:走向SN或NNE的F18断裂(龙江深大断裂)与走向NW的F(46)断裂(团田断裂),其中,F18断裂从右岸通过,F(46)断裂斜跨工程区下游河床,该两条断裂为工程区的控制性断裂(见图1)。

工程区滑坡主要分布在左岸顺向坡地段,为基岩滑坡,对工程区有影响的主要是左岸的HP1、HP6规模较大的滑坡及右岸的HP4滑坡。工程区崩塌现象主要分布在左岸坝址上游冲沟及右岸坝址下游,堆积物为碎石、块石、孤石及土,厚度不大[1-2]。

2 左岸滑坡基本地质特征

左岸存在HP1滑坡,位于坝址左岸下游。HP1滑坡整体为一基岩顺层滑动形成的不稳定体,根据平硐PD1、PD13、PD14、PD15与钻孔ZK1及探槽揭露情况看,滑坡体分布范围较大,宽度180～300 m,长度190 m,厚度20～40 m。属于厚层的大型滑坡。根据HP1在不同部位的物质组成、应力作用、堆积体变形特征,可将整个不稳定体分为三部分:下部倾倒蠕动变形体(HP1-1)和顺层蠕动变形体(HP1-2),上部卸荷崩塌堆积体(HP1-3)[3](图2)。

图1 枢纽区综合地质平面图

(1) HP1-1:倾倒蠕动变形体。分布在HP1上游部分,根据PD1、PD14与钻孔ZK1及探槽揭露情况,在其上游边缘部位浅层存在松动堆积层,堆积物为块石、碎石混砂土,结构松散,厚度约5～6 m。倾倒蠕动变形体长180 m,宽110～150 m,平均深40 m,滑坡体方量估计可达93.6×104m3。倾倒蠕动变形体主要由陡倾及倾倒变形的石英片岩组成,裂隙夹泥和土(约10%),变形体内岩石以强—弱风化为主,局部夹全风化层(约12%)。片理呈陡倾角,角度70°～85°。岩石卸荷现象明显,拉裂缝普遍分布,拉裂缝宽2～12 cm。靠近变形体与基岩接触带岩石挤压褶皱强烈,岩石破碎,有滴水及线状流水现象。在变形体与基岩接触部位,为一层厚度约3.2 m粉质粘土混岩屑软弱层,其产状为:走向N20°E,倾向NW,倾角59°。接触带约3 m地段,都有滴水及线状流水,呈雨淋状,流量约2～3 L/s。在接触带经取样实验,γ=21.2～21.4 kN/m3,c=14.4～29.4 kPa,φ=23.4°～25.1°;c残余=9.8～29.4 kPa,φ残余=14.3°～14.7°。该变形体是由于岩石上部倾倒,下部存在局部临空面,在应力作用下引起岩体整体顺层蠕动变形、拉裂,直至目前已无临空面。变形程度基本未造成位移或位移很小,仅沿粘土混岩屑带的蠕动变形,目前处于极限相对稳定状态。

(2) HP1-2:顺层蠕动变形体。分布在HP1靠下游部分,根据PD4、PD13、PD15勘探及地表情况,在其下游边缘部位存在松动、架空堆积层,堆积物为块石、碎石混砂土,厚度约8～10 m。顺层蠕动变形体长140 m,宽90～120 m,平均深20 m,滑坡体方量估计可达30.8×104m3。顺层蠕动变形体由变形石英片岩组成,局部裂隙夹泥(约5%),岩石以弱风化为主。岩石片理呈陡倾角,角度50°～70°,岩石卸荷现象明显,拉裂缝较多,多为顺片理拉裂,拉裂缝宽2～10 cm。靠近变形体与基岩接触带长约3 m地段岩石挤压褶皱强烈,岩体揉皱破碎。未见地下水。在变形体与基岩接触部位,为一层厚度约0.4 m粉质粘土,产状为:走向N20°E,倾向NW,倾角43°。经取样实验,γ=22.2～22.4 kN/m3,c=25.4～33.4 kPa,φ=28°～30.5°;c残余=9.8～29.4 kPa,φ残余=18.3°～18.7°。该变形体是由于山坡下部存在局部临空,岩石在应力作用下,整体顺层蠕动变形、拉裂,滑动带底部岩体有轻微变形,未完全产生剪切破坏,变形程度基本未造成位移或位移很小,仅沿粘土带的顺层蠕动变形,目前处于相对稳定状态。

图2 滑坡工程地质剖面图

(3) HP1-3:卸荷崩塌堆积体。分布于上部,根据PD15勘探及地表勘查,堆积体地表为孤块石,架空堆积,分布宽约110 m,长30～50 m。平硐0～8 m为粘土与孤块石胶结,8～18 m受崩塌应力作用岩层变陡倾角60°～74°,卸荷裂隙发育,有明显架空、坍塌现象,有顺层滑动迹象,无明显滑动面。目前,崩塌体后缘呈陡壁,高约5～6 m。崩塌体地形平滑,坡度约20°,处于稳定状态。

3 左岸滑坡分析及处理建议

3.1 左岸滑坡分析及地质建议

根据剩余推力法(传递系数法)对HP1-1、HP1-2稳定性计算(分不考虑地震、渗透压力;考虑地震、渗透压力二种状态)如下。

(1) HP1-1:倾倒蠕动变形体。滑带土体c=25 kPa,φ=25.1°。

计算结果表明,天然工况下,滑动安全系数为1.183;考虑地震工况下,滑动安全系数为1.04;考虑暴雨工况下,滑动安全系数为1.023;考虑地震、暴雨工况下,滑动安全系数为0.909。说明HP1-1目前处于极限相对稳定状态。

在水库建成后,由于库水位抬高、渗透压力增大、地震作用等因素,HP1-1可能处于极限稳定状态,应采取工程处理措施。

建议采取一定的处理措施:①结合导流隧洞出口开挖,HP6段打抗滑桩(左岸导流方案)。②沿HP6向下游HP1-1方向在底部沿河修筑重力式挡土墙至PD4,长度约150 m。挡土墙基础嵌入弱风化基岩内2 m,开挖深度约3.6 m。③沿滑动带与基岩接触面打排水洞以降低地下水位,排水洞长度接滑坡体水平段。④沿HP1-1后缘做好地表排水。

(2) HP1-2:顺层蠕动变形体。滑带土体c=30 kPa,φ=29°。

计算结果表明,天然工况下,滑动安全系数为1.142;考虑地震工况下,滑动安全系数为1.044;考虑暴雨工况下,滑动安全系数为1.066;考虑地震、暴雨工况下,滑动安全系数为0.916。说明HP1-2目前处于相对稳定状态。

在水库建成后,由于库水位抬高、渗透压力增大、地震作用等因素,对HP1-2稳定性有一定影响,滑动安全系数为1.142,考虑该变形体距枢纽较远(150 m以外),滑动安全系数要比HP1-1高,处理上游HP1-1挡土墙即可。

因此,HP1滑坡天然状态处于相对稳定,修建工程应避开对滑坡体扰动,并对滑坡体采取相应处理措施。

3.2 处理方案

因滑坡HP1-1、HP1-2在天然工况下,滑动安全系数分为1.183、1.142,处于相对稳定状态;暴雨工况下滑动安全系数分别为1.023、1.066,处于不稳定状态。根据地质情况分析及建议,设计布置了滑坡处理方案。

(1) 处理方案共用1 500 kN预应力锚索285根,抗滑桩39根,Φ28砂浆锚杆137根;

(2) 锚索沿上坝公路上侧边坡设四排(S1、S2、S3、S4),共194根,沿下坝公路下侧边坡设两排(X1、X2),共91根,间排距均为5 m×5 m,呈梅花型布置;

(3) 抗滑桩沿下坝公路内侧设一排,中心间距为8 m,1#～26#断面尺寸为2 m×3.5 m,27#～39#断面尺寸为2 m×3 m;

照片1 左岸滑坡竣工照片Photo 1 Completed photo of left bank landslide

(4) 网格梁钢筋混凝土保护层为35 mm。

工程施工过程中,由于左岸公路施工开挖,造成滑坡新的临空,使滑坡不稳定。及时按照以上方案进行了施工处理(照片1)。

4 结论

本文根据腾龙桥二级水电站枢纽区工程地质勘察得知,左岸存在滑坡,右岸有龙江断裂影响带。针对枢纽区复杂地质情况,通过对左岸滑坡勘察、取样、计算、分析后认为,原大坝轴线位置向上游移动,以避开滑坡影响,大坝布置在滑坡上游,导流隧洞、厂房不宜布置在左岸。并对滑坡进行工程处理,为工程布置、节约投资、工程安全建设提供了可靠的地质建议。

工程于2010年6月正式发电,运行5年来一切正常。

[1] 中华人民共和国水利部.水利水电工程地质勘察规范:GB 50487—2008[S].北京:中国计划出版社,2009.

[2] 水利部湖南省水利水电勘测设计研究总院.中小型水利水电工程地质勘察规范:SL 55—2005[S].北京:中国水利水电出版社,2005.

[3] 陈南祥.工程地质及水文地质[M].北京:中国水利水电出版社,2007.

(责任编辑：于继红)

Analysis of Left Bank Landslide of Tenglongqiao SecondCascade Hydropower Station

TANG Yungang, WANG Hongwei

(YunnanInstituteofWater&HydropowerEngineeringInvestigationDesignandResearch,,Kunming,Yunnan650021)

According to engineering geological investigation of junction area of Tenglongqiao second cascade hydropower station,through the analysis,investigation and calculation of the left bank landslide.It is considered that the dam is located in the upper reaches of the landslide,and the landslide is processed.Diversion tunnel and buildings should not be arranged in the left bank.It provides reliable geological suggestion for engineering layout,saving investment and construction safety.

Tenglongqiao second cascade hydropower station; creep deformable body; landslide; unloading; anti-slide pile

2016-01-14;改回日期:2016-02-22

唐运刚(1965-),男,高级工程师,矿产普查及勘探专业,从事水文地质及工程地质工作。E-mail:360037869@qq.com

P642.22

A

1671-1211(2017)01-0066-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.011

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1017.002.html 数字出版日期:2016-12-08 10:17