2.6　火溪河水牛家水庫塌岸

2.6.1　工程概況及庫岸塌岸情況

水牛家水電站位于四川省平武縣涪江左岸一級支流火溪河上,大壩位于白馬鄉(xiāng)稿史瑙村賴子灣,地下廠房位于白馬鄉(xiāng)下游1km的紅旗溝上游側山體內,壩、廠間距離約10km。電站大壩與廠房之間有平武至王朗自然保護區(qū)的公路相連,廠址向下游為成九公路,廠址距平武約60km,距成都約365km,對外交通較為方便。

水牛家水電站屬火溪河梯級開發(fā)的龍頭水庫工程,碎石土心墻堆石壩壩高108m,正常蓄水位高程2270.00m時,總庫容約1.34億m3,具年調節(jié)性能。電站樞紐工程主要由碎石土心墻堆石壩、導流(兼泄洪放空)洞、泄洪洞(及泄洪陡槽)、引水隧洞、雙室式調壓井、壓力管道、主(副)廠房系統(tǒng)、輸出變電站等樞紐建筑物組成。采用混合式開發(fā)方式,引水至下游約10km的電冶廠一帶建廠發(fā)電,利用落差235m,電站裝機容量70MW,年發(fā)電量2.112億kW·h,對下游自一里、木座、陰坪各梯級電站具較好的調節(jié)性能和經(jīng)濟效益。

水牛家水電站于2003年5月27日正式開工;2003年12月15日截流;至2006年6月,大壩壩基、壩肩邊坡、導流放空洞、泄洪洞(及陡槽)以及廠址區(qū)各建筑物的施工開挖工作全部完成;2006年12月底第一臺機組并網(wǎng)發(fā)電。

下閘蓄水后,水庫區(qū)兩岸均發(fā)生了不等規(guī)模的塌岸,其中規(guī)模最大、對工程(省道公路)影響最為突出的是位于左岸近壩段的1號、2號堆積體。其中1號堆積體率先出現(xiàn)變形,該堆積體距離大壩距離約400～500m,2007年8月,在后緣2235.00m處開始出現(xiàn)橫向裂縫,拉裂縫寬約2～3cm,無明顯下錯跡象,形成圈椅狀地形,水位上升至水庫2265.00m左右時,裂縫寬達3～5cm,下錯約1～2cm,在上升過程中變形量達到最大,隨后變形逐漸趨于穩(wěn)定,未有加大趨勢;在水位下降至2260.00m左右時,變形量又逐漸加大,在不到半個月時間內坡體下沉0.8～1m,并伴生較多縱向裂縫,張裂3～8cm,當庫水位已下降至2247.00m左右時,其中的蠕滑體上下游邊界均已有明顯開裂變形,上游邊界土體中可見滑面擦痕,下錯位移量已達1.8～2.0m,下游邊界下錯約1.2～1.5m,后緣圈椅狀拉裂縫張開0.5～2m,下錯最大位移量約3m。

總體上看,水牛家?guī)靺^(qū)塌岸模式、規(guī)模與磽磧、獅子坪庫區(qū)有很大的相似性,即塌岸主要發(fā)生在松散堆積體內,且已蠕滑拉裂的漸進式滑移變形為特點。

2.6.2　典型塌岸事件分析

以近壩庫區(qū)左岸水牛家堆積體為代表進行分析研究。

2.6.2.1　基本地質條件

水牛家2號堆積體位于水牛家水庫左岸,距壩址2.28km,距支溝溝口993m,地貌上為山間凹槽形態(tài),其前緣河床高程為2180.00m,后緣高程約2330.00～2360.00m,高差約150.00～180.00m,該堆積體順坡長約192m,坡面總體坡度為20°～40°。預計該堆積體厚度5～25m不等,規(guī)模約21萬m3,主要為坡殘積、局部崩坡積碎礫石土,碎礫石成分以千枚巖、砂質千枚巖為主,少量砂巖,總體結構較松散。

蓄水后該堆積體在2008年開始出現(xiàn)前緣拉裂變形,據(jù)2008年4月初調查,在水庫蓄水至2125.00m并在后續(xù)的水位下降過程中,環(huán)湖公路外側地表出現(xiàn)少量橫向拉張裂縫,但規(guī)模不大,只是在王朗公路內側路塹邊坡開挖后,邊坡淺表部可見小范圍塌滑。現(xiàn)狀條件下邊坡穩(wěn)定性一般,蓄水后可能會對王朗公路產(chǎn)生不利影響(圖2.52)。

2.6.2.2　邊坡穩(wěn)定計算工況及參數(shù)取值

如前所述,在考慮邊坡穩(wěn)定性計算工況時,同樣圍繞蓄水位2270.00m和2270.00m驟降5m兩種蓄水條件,然后分別再考慮以下工況:①天然狀態(tài);②持續(xù)降雨狀態(tài);③天然+地震狀態(tài);④持續(xù)降雨+地震狀態(tài)。結合目前堆積體變形分布范圍劃分為Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū),并分別各用1條縱剖面進行分析計算,計算公式采用傳遞系數(shù)法。

根據(jù)堆積顆粒成分,參照壩址區(qū)附近相似材料試驗參數(shù)和野外調查、工程類比,同時根據(jù)堆積體現(xiàn)有變形現(xiàn)狀所進行的邊坡穩(wěn)定性參數(shù)反演后,可確定出針對該堆積體相應的計算參數(shù),見表2.24。同時針對場區(qū)地震烈度為8度,水平地震加速度取0.2g,地震綜合影響系數(shù)取0.25。

2.6.2.3　計算成果與分析(按圓弧形潛在滑面搜索)

1.蓄水2270.00m后堆積體穩(wěn)定性分析計算

水牛家2號堆積體在2270.00m蓄水位條件下的1—1'剖面、2—2'剖面穩(wěn)定性計算結果(表2.25)。1—1'剖面計算結果見圖2.53和圖2.54。

可見在2270.00m蓄水位下,1號堆積體Ⅰ區(qū)在天然工況下各潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)在1.036～1.152,處在基本穩(wěn)定狀態(tài),其中AE潛在滑面處于欠穩(wěn)定狀態(tài),下滑可能性最大。在持續(xù)降雨狀態(tài)下各潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)在0.950～1.134,同樣處在欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài),也表現(xiàn)出AE潛在滑面穩(wěn)定性最差;在8度地震烈度時,則各潛在滑面除AC外,均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。上述特征顯示,2號堆積體Ⅰ區(qū)在2270.00m蓄水位下的3種工況均處于極限平衡—不穩(wěn)定,存在整體滑動的可能性很大。

從Ⅱ區(qū)看,天然狀態(tài)下各潛在滑面均處于穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài),但在暴雨和地震工況下,靠后緣部位的AD和AE潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)均小于1,存在整體和逐級下滑的可能性很大。

因此在2270.00m蓄水位下,1號堆積體所劃分的兩個區(qū)均存在整體下滑的可能性,但Ⅰ區(qū)穩(wěn)定性最差,且以蠕滑滑移型為特點,對穿越堆積體內王朗公路構成嚴重影響。

2.從2270.00m蓄水位驟降5m穩(wěn)定性分析計算

水牛家2號堆積體在2270.00m驟降至2265.00m水位時,1—1'、2—2'剖面穩(wěn)定性計算見表2.26。1—1'剖面見圖2.55和圖2.56。可見在2270.00m蓄水位驟降5m下,與2270.00m蓄水位相比,穩(wěn)定性下降顯著。

其中2號堆積體Ⅰ區(qū)在天然工況下各潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)在1.018～1.120,均處在極限平衡—不穩(wěn)定狀態(tài),其中AB、AE潛在滑面下滑可能性最大。在持續(xù)降雨狀態(tài)下各潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)在0.934～1.084,基本處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài),也表現(xiàn)出AB、AE潛在滑面穩(wěn)定性最差;在8度地震烈度時,則各潛在滑面均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。上述特征顯示,2號堆積體Ⅰ區(qū)在2270.00m蓄水位驟降5m下的3種工況下整體基本處于不穩(wěn)定,存在分級和整體滑動的可能性大。

從Ⅱ區(qū)看,不論是天然狀態(tài)、還是暴雨和地震工況下,均表現(xiàn)出靠后緣側的AD、AE潛在滑面穩(wěn)定性系數(shù)低于穩(wěn)定性判別標準,存在整體下滑的可能性大。

因此在2270.00m蓄水位驟降5m下,2號堆積體所劃分的兩區(qū)均存在整體下滑的可能性,對穿越堆積體內王朗公路構成嚴重影響。