2.3　大渡河瀑布溝電站水庫塌岸

2.3.1　工程概況

瀑布溝水電站壩址位于大渡河中游尼日河匯口上游覺托附近,下游距烏斯河鎮7km,上距漢源縣城28km,壩址附近可通鐵路和公路,交通方便。電站大壩為心墻堆石壩,攔河大壩壩頂高程856.00m,壩頂寬14.00m,壩頂總長540.5m,壩基最大底寬約900m,最大壩高186m,正常蓄水位850.00m,死水位790.00m,控制流域面積68512km2,總庫容53.37億m3,其中防洪庫容10.53億m3、調節庫容38.94億m3,為季調節水庫,電站裝機容量360萬kW。

正常蓄水位850.00m時,水庫主庫(大渡河)回水長77km,支庫(流沙河)回水長12km,水庫面積84.14km2,庫區涉及甘洛縣、漢源縣和石棉縣等3個縣境。

瀑布溝水電站2009年10月開始蓄水,2010年6月水位蓄至正常蓄水位850.00m,至2012年5月,水庫水位經歷了3次上升和消落過程。在此期間,水庫庫岸發生了一些塌岸地質災害現象,誘因復雜,有庫水誘因的,也有庫水與其他因素綜合作用引起的,還有非蓄水誘因的其他因素綜合作用引起的,對庫周居民或移民生產生活設施、財產、公用工程、設施等造成危害和損失。

2.3.2　水庫地質條件及塌岸分布

2.3.2.1　水庫地質條件概況

水庫河谷總體呈東西向展布,具有峽谷與寬谷或河谷盆地相間分布的特點。其中,庫首瀑布溝—官地沱段屬中高山V形峽谷地貌,兩岸谷坡陡峻,基巖裸露,谷坡相對穩定,水庫正常蓄水位附近基本無居民點;官地沱—漢源—火廠壩之間的庫中段,河谷開闊,河道蜿蜒曲折,谷坡寬緩,顯現出斷陷河谷盆地之地貌景觀,居民點廣泛分布;庫尾火廠壩—石棉段屬中高山V形峽谷地貌,兩岸谷坡陡峻,基巖裸露,谷坡相對穩定,水庫正常蓄水位附近居民點較少且集中。

庫區出露地層以震旦系下統陸相酸性火山熔巖、火山碎屑巖和澄江期花崗巖為主。庫中段則由上震旦統—古生界碳酸鹽巖、中生界紅層和下更新統昔格達組地層組成。此外,河谷、支溝及兩岸谷坡,尚有零星的第四系沖洪積、冰水河湖相堆積或坡崩積等松散層分布。

庫區斷裂構造以北西向、南北向為主,北東向和東西向次之。其中,漢源—昭覺斷裂、金坪斷裂和石棉斷裂對庫區的地貌和工程地質條件具有較明顯的控制作用。

根據庫區的地質環境條件,大致可將庫區分為庫首、庫中、庫尾3段,不同庫段穩定性及不良物理地質現象發育均存在差異,具體如下:

(1)大壩至桂賢為水庫首段,長22km,大渡河向南東曲折深切中高山,形成V形峽谷,谷坡陡峻,基巖裸露,坡度多40°～60°,河面狹窄,寬60～120m,支溝短小,階地零星。基巖以下震旦統酸性火山巖、碎屑巖為主,次為澄江期花崗巖,官地沱附近還有上震旦統至古生界碳酸鹽巖夾砂泥質巖。地質構造上位于瓦山斷塊西側,斷塊新活動以整體隆升為主,未見斷裂新活動跡象,水庫兩岸山體中,西有漢源—昭覺斷裂,東有順河斷裂,兩斷裂間的。谷坡及支溝相對穩定,歷史上無大型泥石流爆發,近年來僅順河鄉老木溝和趙候廟溝時有小規模泥石流發生,但活動強度較弱。

(2)官地沱至火廠壩為水庫中段,長16km,該庫段漢源縣城等多個較大集鎮。大渡河總體向東流,河谷底寬闊,河面寬200～2000m,谷坡寬緩,坡度25°～35°,階地、漫灘、支流發育,兩岸有流沙河、白巖河、西街河、料林河等支流匯入。第四系松散堆積廣布,厚度達200m以上,岸坡基巖主要是上震旦統至古生界碳酸鹽巖夾砂泥質巖,次為中生界碎屑巖。由于南北向(在水庫段呈北西向)的漢源—昭覺斷裂、北西向的金坪斷裂和北東向的楊家溝斷裂、河南站斷裂等的交匯、切割,河段顯斷陷谷特征,各斷裂在晚更新世以前有一定活動,斷裂帶新活動性微弱,Q1X地層偶有褶皺、斷層形跡。第四系等松軟地層中,滑坡發育,其中以大中型土質滑坡居多,如桂賢滑坡、漢源滑坡、太平滑坡、麥地坡滑坡、大樹大河溝滑坡等;泥石流和坡面水土流失嚴重,泥石流活動具有頻度高、強度大、危害較大等特點,為庫區大中型泥石流活動集中發育的區域。

(3)火廠壩至石棉縣城為水庫尾段,長39km,大渡河向北東東蜿蜒橫切黃草山斷塊,河谷時寬時窄,河面寬100～1000m,岸坡多下陡上緩,坡度一般約36°～42°,陡者60°以上。河谷階地、漫灘斷續分布。除第四系松散堆積外,岸坡基巖以下震旦統酸性火山巖、碎屑巖和澄江期花崗巖為主,次為上三迭統砂頁巖。河段東、西兩側及中部有北西向的金坪斷裂、石棉斷裂和美樂斷裂切割,并有東西向和南北向構造穿插,黃草山斷塊在第四紀以整體隆升為主,斷裂新活動不明顯。谷坡變形以中小型崩塌、滑坡或局部淺層卸荷、墜落為主,較大型滑坡、崩塌多發生在美羅、迎政、永和等支溝的第四系地層中;泥石流活動規模多為中小型,且爆發頻度較低,發展趨勢較明顯的泥石流溝有永和溝、八牌溝、宰羊溝。

2.3.2.2　塌岸分布

瀑布溝水電站2009年10月開始蓄水,至2011年5月水庫水位經歷了3次上升和消落過程。在此期間,水庫庫岸發生了一些地質災害現象,誘因復雜,既有庫水誘因的,也有庫水與其他因素綜合作用引起的,還有非蓄水誘因的其他因素綜合作用引起的,對庫周居民或移民生產生活設施、財產,以及公用工程、設施等造成危害和損失。調查表明,塌岸主要分布在水庫中段,具體見表2.7。

2.3.2.3　塌岸地質分析

1.塌岸影響因素分析

瀑布溝水庫塌岸地質主要因素有庫岸地形地貌特征、岸坡巖土體性質、岸坡結構、地下水作用、地質地震災害作用等。

其他因素包括:①庫水的作用,由于庫水在風或其他外力作用下生產波浪,波浪的波高、波速和波向不同,對岸坡沖蝕與淘刷作用也存差異,庫首和庫尾段的波浪沖蝕作用不突出。庫水升降表現為岸坡巖土體飽和、排水變化過程,或岸坡巖土體的浮托力、滲透壓力變化過程。庫水升降速率表現為這個過程變化的劇烈程度。②人類工程活動,人類在庫周的工程活動如爆破、開挖、棄渣、棄水等,可能影響岸坡的地質環境條件,從而生產水庫塌岸。

2.水庫塌岸模式分類

根據調查分析將瀑布溝水庫塌岸主要分為3種類型,即沖蝕-磨蝕型、坍塌型、滑移型。具體見表2.8。

3.塌岸基本情況分析

瀑布溝水電站2009年10月開始蓄水,2010年6月水位蓄至正常蓄水位850.00m,于2010年11月庫水位開始下降,至2011年3月水位降至820.00m高程左右,至此,水庫水位經歷了一次上升和消落過程。庫岸沿岸斜坡在水位的漲落作用下,局部岸坡發生了變形或塌岸,在庫區周邊新增了一些地質災害點,影響居民點、公路橋梁等設施。此次調查庫區25塌岸區,根據期地質環境、地形地質條件、變性破壞現象、內外作用因素等進行調查分析,具體見瀑布溝水庫塌岸基本情況匯總表2.9。

(1)塌岸主要分布在崩坡殘積、地滑堆積、冰積、洪積和沖積堆積體中。

(2)塌岸主要發生在水庫中段;該庫段漢源縣城等多個較大集鎮,大渡河總體向東流,河谷底寬闊,河面寬200～2000m,谷坡寬緩,坡度25°～35°,階地、漫灘、支流發育,兩岸有流沙河、白巖河、西街河、料林河等支流匯入。第四系松散堆積廣布,厚度達200m以上,岸坡基巖主要是上震旦統至古生界碳酸鹽巖夾砂泥質巖和中生界碎屑巖。由于南北向(在水庫段呈北西向)的漢源—昭覺斷裂、北西向的金坪斷裂和北東向的楊家溝斷裂、河南站斷裂等的交匯、切割,河段顯斷陷谷特征,各斷裂在晚更新世以前有一定活動,斷裂帶新活動性微弱,Q1X地層偶有褶皺、斷層形跡。第四系等松軟地層中,滑坡發育,其中以大中型土質滑坡居多,如桂賢滑坡、漢源滑坡、太平滑坡、麥地坡滑坡、大樹大河溝滑坡等;泥石流和坡面水土流失嚴重,泥石流活動具有頻度高、強度大、危害較大等特點,為庫區大中型泥石流活動集中發育的區域。該庫段區域地質條件較復雜,物理地質作用強烈,地質災害現象嚴重,因此蓄水后塌岸較嚴重。

2.3.3　典型塌岸事件分析

2.3.3.1　大樹銀正海子塘蠕滑變形體

1.地質概況

該變形體位于漢源縣大樹鎮大樹大橋下游約1.5km的大渡河右岸銀正村海子塘,環湖公路臨近該變形體后緣通過,路面高程約920.00m。

公路外側岸坡地形坡度30°～35°,高程850.00m附近溝內及外側岸坡多見基巖裸露,天然地形坡腳高程約750.00m,巖性為奧陶系泥質灰巖、灰巖夾砂巖,地層產狀N60°W/NE35°,與岸坡走向一致,為順向坡。淺表部巖體風化破碎較強烈,裂隙發育;高程850.00m以上為崩坡積塊碎石土層,厚約5～20m(圖2.28)。

2.變形破壞現象及特征

水庫蓄水后至2011年5月以來隨著庫水消落影響,坡體產生了變形裂縫,根據變形裂縫前緣、后緣、側緣以及坡體內部的發育分布特征,以及該坡體地形、地質條件,初步判斷該變形體為一受水庫蓄水影響的順層蠕滑變形體;順河長約500m,變形體后緣高程約920.00m,前緣高程約750.00m,方量約300萬m3。

(1)變形體臨水前緣變形裂縫。裂縫部不發育,僅見數條由于前緣局部塌岸裂縫。

(2)變形體后緣變形裂縫。變形體后緣一帶見數條順河向裂縫,但橫向裂縫不明顯,后緣貫通的順坡向拉裂縫,最大寬度20cm;其下游段坡體覆蓋層裂縫處見明顯下錯現象,最大下錯達1.3m左右,向坡外滑移達0.6m左右。右岸環湖公路路面見數條沉陷小裂縫,至今裂縫未明顯擴展;變形體后緣邊界一處民房的塊石基礎與房屋主體因拉裂形成8cm的空縫。

(3)變形體側緣變形裂縫:蠕滑變形體上游側邊界地表裂縫斷續延展低至水面;下游側邊界地表裂縫貫通至水面,并見裂縫在高程860.00m便道處切割了淺表基巖。

3.成因分析

(1)地形坡度較陡,岸坡為一順向坡,淺表巖體風化卸荷較強烈,裂隙發育,巖體破碎,易導致邊坡順層蠕滑、拉裂等變形破壞現象,岸坡地質結構是產生坡體蠕滑、拉裂等變形的內在地質條件。

(2)受庫水浸泡軟化、浪蝕,消落靜、動水壓力等作用,致使坡體穩定條件惡化,水庫蓄水后,產生了順層蠕滑拉裂變形,庫水作用是該坡體蠕滑拉裂變形的外在主要原因。

綜上所述,該坡體是水庫蓄水誘發的新增蠕滑變形體。

2.3.3.2　富泉矮子店塌岸

1.地質概況

該塌岸區位于流沙河左岸富泉鄉的集鎮平臺區前緣(圖2.29、圖2.30)。為流沙河二級基座階地,平臺高程為860.00～867.00m,長約1000m,寬約90～300m,平臺主要為耕地。平臺前緣臨河呈陡壁狀,高約20～40m,原流沙河河床高程約830.00m。根據階地前緣陡壁揭示,基座階地下伏基巖為昔格達組半膠結粉砂巖地層,產狀近水平,頂面分布高程有一定的起伏,總體在830.00～850.00m,其上為階地二元結構的砂卵礫石層及厚10～15m壤土、碎礫石土。

2.變形破壞現象及特征

(1)其前緣陡坎及部分平臺區出現較大規模的塌岸,長約1000m。

(2)由砂壤土、碎礫石土層、砂卵礫石層組成的垮塌區地形仍較陡,水面以上形成近10m以上的塌岸陡坎,仍處于不穩定狀態,臨坎前緣陡坡區緩坡平臺15～30m內分布有一系列縱向裂縫。

3.成因分析

(1)該區為階地堆積覆蓋層岸坡,平臺地形較緩,但前緣地形坡度很陡,甚至呈直立狀,是該區產生塌岸的內在地質原因。

(2)受庫水的浸泡、浪蝕,消落靜、動水壓力等作用,導致覆蓋層岸坡產生塌岸,是岸坡塌岸的外在原因。