铜街子水电站大坝左岸古滑坡体稳定性分析

郭 家 成， 柯 虎 ， 江 德 军， 刘 恒， 鲁 晨 阳

(国能大渡河流域水电开发有限公司，四川 成都 610041)

1 左岸右滑坡体现状

铜街子水电站位于四川省乐山市沙湾区境内的大渡河上，电站坝轴线下游的左岸，为一片平缓的台地[1-4]。前期水电站的地质勘探工作者认为，新华台地是第四纪冰川融冻的产物，仅表面有塌滑现象。所以在原初步设计中，将左坝肩及主要水工建筑物均布在新华台地上。经地面调查和物探后，根据大量资料判定，新华台地由南北两个特征不同的滑坡群组成，北区滑坡群处于整体活动中；南区滑坡群由全新世晚期的一次大滑坡解体及牵引周围坡体，使其失稳而形成[5-6]。

为进一步了解铜街子水电站左岸古滑坡体的变形规律，保证大坝安全，通过古滑坡体的地形地貌、地质结构、长期监测等资料，对铜街子左岸古滑坡体的稳定性进行研究，分析其复活的可能性和变化趋势，十分必要且势在必行。

2 左岸滑坡堆积的形成机理

2.1 滑坡体的结构和成分

铜街子水电站位于四川盆地西南边缘，属中、高山峡谷与底衫丘陵过渡地带。区内主要构造体系可分为南北构造和北东构造。枢纽区构造褶曲舒缓，中小断裂发育而强烈。电站左岸滑坡堆积由块碎石夹粘土、亚粘土组成，块石棱角分明，大小不一，常常架空堆积。越靠近滑坡体上部，大块石含量越多，块石越大，越能体现母岩特征。在坡体的后部，堆积物为铜街子组加飞仙关组地层碎块石夹粘土。在坡体前半部，堆积物有明显的层次，自下而上可分为三层：

(1)紫红色粘土夹块碎石层(f1)，厚0.2～10 m。块石为飞仙关组紫红色砂岩，具棱角，排列杂乱，一般块径10～30 cm，大者60～80 cm。本层竖井土样的矿物成分以水云母为主，含高岭石、蒙脱石和赤铁矿，与上覆碎石土层界面清晰。

(2)灰绿色块碎石夹灰绿色重壤土或粘土层(S2)，该层厚约9～14 m不等，块碎石为单一的灰绿色砂岩，面新鲜，具棱角，排列杂乱，一般块径为10～20 cm，大者80～100 cm。粘土细腻，具滑感。本层成分单一纯净，为沙湾组灰绿色砂岩、泥岩地层的破碎产物。该层下部出现滑面。本层土样的成分为水云母、高岭石、蒙脱石和石英。

(3)紫红色粘土夹飞仙关组块碎石层(f3)，该层广布斜坡表层，厚1～45 m不等，块石具棱角，排列杂乱，有架空现象，局部见大块石集中，相互嵌合，一般块径20～40 cm，大者80～100 cm，巨者20～400 cm，成分为飞仙关组砂岩，坡后有铜街子组砂岩或灰岩碎块。局部仍保留母岩的层理、垂直裂隙等结构。有囊状纯粘土出现，井壁易坍塌。此层与下伏S2层界面波状起伏，关系突变。

2.2 滑坡体的形成条件

2.2.1 岩性条件

本区出露的沙湾组砂页岩、泥岩及飞仙关组的砂岩、泥岩等地层均为易滑地层。这些地层软硬相间。其中泥岩、页岩富含粘粒，遇水极易软化、泥化，使岩体强度大幅度降低。当岩体破碎以后，或在风化破碎、剥落形成的堆积物中，粘粒极易在堆积物的某一层中富集，在条件适合时逐步发育成滑动面。

2.2.2 结构条件

本区沙湾组及飞仙关组地层中发育七组节理裂隙，其中特别发育的三组节理与滑坡发育直接有关。走向近南北、倾向东的陡倾裂隙使坡体与后缘山体分开，其中一部分成为滑坡后缘边界;走向近东西的陡倾节理为滑坡发育提供了侧面边界；走向近南北，倾向东的缓倾裂隙和部分层面是构成本区滑动面的主要软弱结构面。

2.2.3 其他条件

由于大渡河深切，使斜坡成为高陡斜坡，滑坡体较易剪出。以及本区地表水及地下水较为丰富，使岩石风化破碎，使泥岩、页岩软化、泥化、从而促使了滑动面的形成。

2.3 滑坡过程及滑动方式

滑坡发生前的推测地质剖面见图1。大渡河左岸共有四级阶地，阶地座主要由沙湾组地层构成，第一级阶地部分基座是峨眉山玄武岩。基座之上均有几米至十几米的河流相砂卵石堆积。各级阶地和山坡上堆积有十几米至几十米的以崩落的飞仙关组地层为主的破碎岩块，在坡体前部也有少量沙湾组地层的坡残积碎块。越靠近山后，堆积物愈厚，块石愈大。

图1 推测的滑坡发生前的地质剖面

厚层块石堆积使下伏基岩承受重荷，加上本地降水丰富，降水又很容易沿堆积物下渗到基岩，再沿飞仙关组或沙湾组地层中发育的节理裂隙下渗，在重力和水的作用下某几组软弱结构面逐渐贯通形成滑移面。滑移面的前段和中段在沙湾地层中发育，后段为飞仙关组和铜街子组地层中的陡倾裂隙。

滑移面一旦形成，在地震、暴雨等因素触发下，其上覆厚层坚硬砂岩及其它岩层便如一个刚体，迅速将势能变成动能，快速地向大渡河方向滑去，铲平了520 m高程的基座，破坏了480 m高程基座以上的砂卵石层，使450 m基座以上的砂卵石层成为弧形凸出，又在风化破碎的飞仙关组崩坡堆积物上向前滑动。到达河漫滩上以后，滑坡体虽遇到了强大的抗滑力，由于滑体具有强大动能(高速、大体积)，在砂卵石层上仍然滑动了约100m后才停止。这样，在滑坡前部形成了如前面叙述的自下而上的三层f1，S2和f3。滑坡中段和前段以飞仙关组破碎产物为主，后段为飞仙关组及铜街子组地层破碎岩块的混合物。

3 GNSS测量监测成果

GNSS主要是利用空间测距后方交会的原理完成定位工作的，即在未知点架设仪器观测卫星，通过测量未知点与卫星之间的距离和由卫星星历获取的卫星位置，根据测距后方交会的原理确定出未知点的位置。

3.1 滑坡体GNSS测点布置

为实现该区域测点自动化监测，提高观测频次和测量精度，以便及时掌握以上部位的变形情况。在左岸滑坡体边坡布设测点TP06、TP07、TP08号点，共3个测点。其中，TP06号点布设在三角网TP02位置，TP08号点布设在营地围墙内，水准网点I04、I05中间部位，TP07号点布设在4、6号点连线中部，3点形成一条监测断面，滑坡体点位布置见图2。

图2 滑坡体GNSS点位布置图

3.2 GNSS监测成果

铜街子水电站左岸边坡变形观测GNSS系统于2018年1月正式进行数据采集，TN08由于监测数据质量较差，本次只对点TP06、TP07和两个测点的监测数据进行分析。

从图3～4可以看出，TP06点在横向、纵向以及沉降方向均表现出增大的趋势，截至2020年7月8日，横向位移累计变化量为18.82 mm，纵向累计变化量为23.70 mm，沉降方向累计变化量为11.4 mm。

其中，2018年1月～2019年12月，TP06点在横向、纵向以及沉降方向的变化趋势较为缓慢，横向位移累计变化量为9.58 mm，纵向累计变化量为8.57 mm，沉降方向累计变化量为2.28 mm。2020年1月～2020年7月，TP06点在横向、纵向以及沉降方向的有明显增快的趋势，仅仅7个月左右的时间，横向位移累计变化量为9.24 mm，纵向累计变化量为15.13 mm，沉降方向累计变化量为8.12 mm，这7个月的变化量接近甚至超过了以往2年的变化量。

图3 TP6横向位移过程线

图4 TP6纵向位移过程线

截至2020年7月8日，TP07点在横向位移累计变化量为7.99 mm，纵向累计变化量为-10.25 mm，沉降方向累计变化量为0.78 mm。

从图5～6可以看出，TP07点横向位移在2018年1月～2019年8月期间，基本保持一个相对稳定的状态，在2019年9月开始变现处逐渐增大的状态；纵向位移在2018年1月～2019年4月期间基本保持稳定的状态，从2019年后4月～2020年2月纵向位移表现向上游方向的缓慢增加状态，从2020年2月，变化趋势表现出明显增大的趋势；沉降位移近几年基本表现出一个相对稳定的状态，呈现出周期性变化状态。

图5 TP7横向位移过程线

图6 TP7纵向位移过程线

4 控制网点测量成果

4.1 水准网控制点布置

铜街子坝区垂直位移监测控制网用以监测两岸山体稳定和校核坝肩工作基点，其中位于左岸滑坡体边坡测点有I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I03-3X、I04、I04-2X、I08。其中I02(新)位于590平台(距坝轴线约1.8 km)、I08设于下游公路大桥左桥头附近，两个点基本处于左岸滑坡体范围以外但接近坡脚；I03处于左岸滑坡体靠下游测坡脚的范围内(距坝轴线约1.2 km)；I04位于左岸滑坡体中间区域(距坝轴线仅200 m)；2005年在I03～I04之间增加3个滑坡体监测点，编号为I03-1、I03-2、I03-3，I04～I05之间增加2个滑坡体监测点，编号为I04-1、I04-2，2012年I04-1滑坡体监测测点因修建厂房被埋，由于I04-1测点与I04测点距离较近，I04测点能反映该区域垂直位移变形情况，不再恢复I04-1。因2018年修建外部变形GNSS监测设施影响，I03-3测点被破坏，在其附近布置了新的测点I03-3X。2019年因政府修路影响，原测点I04-2、I05-1被破坏，在I04和I05之间增加了一个新监测点I04-2X。

4.2 水准网点测量成果

根据垂直位移监测控制网测点布置，位于古滑坡体上的测点有I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I03-3X、I04、I04-2X、I08。其中I02(新)、I03、I03-1、I03-2、I04测点呈逐年下沉趋势，测点位移过程线见图7。

图7 I03、I03-1、I03-2、I04测点位移过程线

从历年监测数据及本期成果综合分析，垂直位移控制网基点和坝顶沉陷左岸工作基点I05基本处于稳定状态，但左岸滑坡体存在着整体下沉的缓慢变化趋势，其中I03～I04区段测点的下沉量较其他测点相对较大，考虑到近5年内左岸边坡各点平均变化量都小于1 mm，可以认为该滑坡体基本处于稳定状态。

5 结 语

铜街子水电站大坝左岸滑坡体在历史上经历大规模滑坡之后又发生多次中小规模的局部滑坡，滑坡体整体上已经解体，边坡处于近乎极限稳定状态。

GNSS监测数据表明上部TP06位移变化相对较大，中部TN07位移变化较小，滑坡体上部有存在缓慢的变化趋势。水准控制网数据也显示左岸滑坡体存在一定的变化趋势，但水准点近5年内左岸边坡各点平均变化量都小于1 mm，变化较为缓慢。滑坡体虽整体上处于极限稳定状态，变化较为缓慢，但后期任然需要密切关注滑坡体的运行状态。