金厂坝滑坡体监测方法及变形分析

2019-06-12华博深石建舟

水电站设计 2019年2期

华博深，石建舟

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

1 概况

金厂坝滑坡位于四川省凉山州盐源县巴折乡雅砻江右岸斜坡地带，斜坡地形上为一凸岸，斜坡近于SN走向，平面上形态不规则，呈前缘宽，中后部稍窄的形态，前缘顺河长度约770 m，前缘已达现代河床位置，分布高程1 235 m左右，后缘高程1 920 m左右，最大相对高差近700 m，滑坡体总体坡度在10°～66°，平均坡度35°左右。

2 地质情况分析

2.1 地质构造

金厂坝滑坡处于矿山梁子断裂与小高山断裂所夹持的打罗地质块体之上，其内部为向西陡倾(总体产状为近SN/W∠75°～85°)的单斜构造为主，滑坡体区域内未见有区域性断裂通过，岩体内主要结构面为节理裂隙和小型顺层挤压破碎带，破碎带宽一般为5～10 cm，由碎块岩、压碎岩、岩屑组成。

2.2 地质分区

金厂坝滑坡体1 740 m以上的地表变形破坏特征，与变形区1 740 m以下的滑坡体变形破坏特征都存在着很大的区别。通过对滑坡整体表层可见裂缝调查与分布规律分析和对监测资料的统计，可将金厂坝滑坡体分成蠕变区(A区)和B蠕变～蠕滑区(B区)，B区又可根据变形模式和程度有明显的差异，可进一步分为B1～B5五个亚区，分区分别描述各区地表变形特征[1]，金厂坝滑坡体工程地质分区见图1。

图1 金厂坝滑坡分区示意

2.3 变形特征

金厂坝滑坡A区总体为蠕滑变形区，地表调查未见有明显的下错和滑动迹象，也未见有拉张裂缝的分布，表明A区地表变形迹象较弱，处于缓慢蠕滑状态，其变形尚未影响到金厂坝滑坡深部。

B区的变形迹象较明显，主要体现在前缘部位的钙化物拉张扩容松动，上游及中部的滑塌变形及下游的拉裂下错变形，属蠕变蠕滑变形区。

3 监测内容及方法

根据金厂坝滑坡体的变形特征和影响要素对其实施了系统化监测，监测项目包括表面、深部变形，地下水及环境量监测，同时为了提高监测系统的经济性和时效性，部分典型的表面变形监测点同时采用常规大地测量和GNSS自动化监测方法进行监测[2]。

3.1 地表变形常规监测布置

布设28个地表变形监测点。 B2区上部布置TP1～TP8共8个测点，B3区布置TP19～TP24共6个测点，B4区布置TP9～TP12、TP25～TP28共8个测点，区外布置TP13～TP18共6个测点，点各点位分布见图2。

图2 表面变形监测、测斜及地下水监测布置

3.2 地表变形自动化监测布置

地表永久变形监测自动化测点的选择体现“少而精”，且具有代表性的特点，按变形区域划分、变形显著部位及监测纵剖面等原则，选择Ⅱ区的TP2(GPS) 和TP7(GPS)两个测点，Ⅲ区的TP20(GPS)、TP23(GPS)和TP24(GPS)三个测点，Ⅳ区的TP10(GPS) 、TP11(GPS) 、TP12(GPS) 、TP25(GPS)、TP26(GPS)、和TP28(GPS)六个测点，以及区外的TP13(GPS)一个测点，共计12个具有典型代表的点位采用GPS进行自动化观测布置。

3.3 环境量监测布置

考虑到山区降雨量不均匀现象，变形体下游20 km左右的打罗专用气象站汛期降雨不具代表性，故根据现场条件和环境在巴折乡布置一座简易雨量站。

3.4 深部变形监测布置

利用Ⅳ区布置的主勘探线、Ⅲ区布置的辅助勘探线钻孔，布设2个监测纵剖面测斜孔，在监测纵剖面的中、上部高程布置12个测斜孔，埋设测斜管，采用滑动式测斜仪进行地下深部变形监测。钻孔深度根据钻孔揭示的地层岩性确定。深部测斜与大地变形监测构成立体监测系统，较全面开展坡体变形监测。

3.5 地下水监测布置

在变形体上布设的测斜孔底部安装渗压计，共12支，监测地下水变化情况，分析地下水、地表水、大气降水的关系，并结合变形监测成果进行相关分析。

4 监测成果分析

4.1 外观变形情况

监测成果显示(以B4区为例)，截至2015年11月底，Ⅳ区水平顺坡向(X方向)累计位移在669.7～1 350.6 mm之间，水平上下游方向(Y方向)累计位移在-189.8～497.1 mm之间，累计沉降在628.3～1 047.6 mm之间。主要发生在2012年3～11月滑移的初始阶段，12月后，滑坡体进入匀速变形阶段，各测点变形曲线趋势及规律基本一致。其X方向(临空面方向)位移-时间过程曲线见图3。

图3 金厂坝变形体B4区X方向(临空面方向)位移-时间过程曲线

4.2 变形情况

金厂坝滑坡在库水位作用下整体稳定性降低，目前变形以张裂缝为主，尚未出现较大规模的垮塌，表明滑坡体整体处于极限稳定状态，整体以蠕变状态为主，其变形速率与降雨量和地下水位有较为密切的关系。

以B4区TP11测点为例，该点在2012年3～5月变形速率为2.02～4.66 mm/d，6～9月的汛期变形速率为1.31～6.44 mm/d，2012年10月至2015年11月变形速率为-0.36～0.78 mm/d，其中2012年3～5月由于水库水位上升，变形持续上升，变形速率较大，至2012年6～9月进入汛期仍保持较高的变形速率，至2012年10月，进入枯水期后，变形速率明显回落，其变形速率-时间曲线见图4。从2012年11月至2014年12月，TP11变形速率受降雨量影响存在一定量的波动，汛期(6～9月)变形速率略有升高，汛期过后又有所回落。但2014年12月以后，测点的变形速率逐渐趋于稳定，测点变形受降雨量的影响较之前有所减小。

地下水位监测P1孔布置在TP11点临近位置，其监测数据显示，2013年3月至2015年11月期间孔内水位存在一定程度的波动，但上升趋势明显，地下水头从3.43 m逐步增大至3.98 m。

地下水变化曲线与平面、高程速率变化曲线的波动有一定的关联性，表现为同升同降但不完全同步，2015年以后该趋势有所减弱，而P1孔地下水位也趋于稳定，对TP11的变形速率未有显著影响。其变形速率-时间曲线见图5。

图4 B4区X方向及高程变形速率-时间曲线

图5 B4区X方向及高程变形速率-时间曲线

5 变形因子相关性分析

根据相关研究滑坡的触发因素一般有地震、降雨、冻融、人类活动这几类[3]，由于电站蓄水河流水位上涨导致滑坡体活动，因此本文以TP11一年的监测数据为例，采用地下水位、降雨、河流水位作为因子，采用灰色相关性分析研究分析其与变形量的相关特点(河流水位采用大坝坝前水位作为参照)。监测成果见表1，其中TP11△X表示临空面方向位移，TP11△H表示高程沉降。

采用极差化方法对以上数据进行无量纲化[4]，公式如下：

式中,m、M分别指因素观测值yi的最小值和最大值，无量纲化成果见表2。采用灰色模型进行相关性计算，其关联度结果见表3。

B4区位于滑坡体前缘，主要由(块)碎石土及钙化物(溶塌角砾岩)组成，平面位移与地河流水位和地下水位综合关联度较高，竖向沉降则与地下水位降雨量综合关联度较高。