第1章　緒論

1.1　研究意義

隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,對清潔可再生能源的需求也不斷增大,我國對水電資源的開發(fā)利用進(jìn)入了前所未有的發(fā)展時期。近20年我國修建許多大中型水電站,水庫蓄水后在庫周產(chǎn)生岸坡變形破壞現(xiàn)象,成為水庫環(huán)境工程地質(zhì)問題研究的主要課題。

水庫塌岸是一個復(fù)雜的環(huán)境地質(zhì)和工程地質(zhì)問題,它對水庫的安全運(yùn)行和庫周環(huán)境地質(zhì)條件產(chǎn)生重要影響。水庫塌岸是指由于水庫蓄水后,庫岸岸坡巖土體受庫水浸泡、浪蝕、沖刷以及水位消落等因素綜合作用,結(jié)構(gòu)弱化,強(qiáng)度降低,導(dǎo)致一定范圍的岸坡變形破壞現(xiàn)象,如加劇或誘發(fā)新發(fā)生岸坡變形、坍塌和滑移等。如蓄水可能導(dǎo)致古老滑坡的整體或者大部分復(fù)活,則應(yīng)按滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行研究。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)我國已建成水庫8.4萬座,其中大型水庫412座、中型水庫2634座,總庫容4500多億m3,水庫數(shù)量躍居世界之首。目前,僅長江流域就已建成水庫近5萬座,加上在建的大中型水庫,總庫容將超過2113億m3;其中單庫庫容大于1億m3的就有143座。水庫塌岸是水庫蓄水運(yùn)行期間在所難免的問題,特別是山區(qū)河流水庫,其庫岸往往跨越不同地貌、地質(zhì)單元,甚至大地構(gòu)造單元,岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜,庫水動力作用強(qiáng)烈,塌岸模式多種多樣,塌岸點(diǎn)多面廣,危害嚴(yán)重。

在我國已建的正式蓄水運(yùn)行的水庫大多數(shù)都存在著塌岸和庫岸再造現(xiàn)象。其中山區(qū)河流水庫塌岸現(xiàn)象尤為突出,如建設(shè)于20世紀(jì)90年代以前且在運(yùn)行的代表性水庫有:湖南柘溪水庫、新安江水庫、龔咀水庫、黃龍灘水庫、龍羊峽水庫、福建水口水庫、三門峽水庫等;從本世紀(jì)初期至今在運(yùn)行的代表性水庫有:三峽水庫、二灘水庫、天生橋一級水庫、寶珠寺水庫、紫坪鋪水庫、大朝山水庫、漫灣水庫、小灣水庫、磽磧水庫、獅子坪水庫及水牛家水庫等。位于岷江流域雜古腦河獅子坪水庫自2009年年底運(yùn)行以來,庫區(qū)出現(xiàn)各種規(guī)模的塌岸達(dá)到10余處,直接導(dǎo)致改線后的G317國道局部中斷,其中又以小丘地松散堆積體部位最為突出。

塌岸的嚴(yán)重后果主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)加劇或誘發(fā)新的變形、坍塌和滑移。

(2)在土質(zhì)岸坡[崩坡積、冰積(磧)、沖洪積、泥石流堆積等]、巖土混合岸坡(上覆土體下伏巖體)、軟巖、強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)卸荷基巖岸坡等的庫水位變動帶,都會產(chǎn)生一定寬度的塌岸。

若易塌岸坡上人口集中、公共設(shè)施縱橫交錯,塌岸將會威脅庫區(qū)兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)和公共設(shè)施安全、毀壞良田。同時庫岸塌岸又是造成水庫淤積的主要物質(zhì)來源之一。目前,我國現(xiàn)正在大興水利水電工程,其建設(shè)速度之快、規(guī)模之大,可謂前所未有,因此,水庫塌岸問題是水利水電工程中必須考慮的重要環(huán)境地質(zhì)問題。

水庫塌岸是一個十分復(fù)雜的動力地質(zhì)演化過程,與海岸、湖岸、江河岸的演化基本相似,但其庫水位的變化幅度、變化頻率較大,受諸多因素的控制與影響,至今還無法用較準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)物理方程來描述,現(xiàn)今的塌岸預(yù)測方法很多都是針對平原區(qū)水庫均質(zhì)、類均質(zhì)土質(zhì)岸坡研究較多,而對于西南高山峽谷地區(qū)水庫地質(zhì)條件和岸坡結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜的庫岸塌岸預(yù)測方法的研究則較少。在當(dāng)前的工程實(shí)踐中,大多采用圖解法、工程地質(zhì)類比法、計(jì)算法等進(jìn)行評價預(yù)測,大多塌岸實(shí)例表明,與預(yù)測結(jié)果存在較大差異。

總體而言,目前國內(nèi)外對山區(qū)河流水庫岸坡巖土體地質(zhì)結(jié)構(gòu)、塌岸機(jī)理、塌岸模式、塌岸參數(shù)等的研究還不夠系統(tǒng)、不夠深入,以至于塌岸預(yù)測缺乏基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)。現(xiàn)階段在山區(qū)河流水庫塌岸預(yù)測與防治工程中,也還沒有形成用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的、有效的方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些問題致使水庫塌岸的勘察評價和預(yù)測不盡科學(xué)合理,與蓄水后實(shí)際發(fā)生的情況存在較大差異,導(dǎo)致工程安全隱患和工程投資浪費(fèi)。