金沙江干流宜賓金沙江下游宜賓白鶴灘段岸坡穩(wěn)定性評價與預測

金沙江干流宜賓金沙江下游宜賓白鶴灘段岸坡穩(wěn)定性評價與預測

1研究區(qū)城、壩、水庫的開發(fā)意義金沙江流區(qū)的水源保護理論儲量豐富，其中水電生產(chǎn)能力為0.89108km，年蒸發(fā)量為5000128kg和h。根據(jù)國家布署,金沙江流域規(guī)劃了9個梯級水電站,總庫容為819.7×108m3,規(guī)劃裝機容量5343×104kW,發(fā)電2746.8×108kW·h,可大大緩解我國部分地區(qū)長期以來用電緊張的局面。另外,金沙江流域的開發(fā)對三峽水庫有重要的攔沙作用,減少三峽庫尾段泥沙的淤積,推遲三峽水庫淤積平衡的年限,使三峽樞紐發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此,有必要對岸坡穩(wěn)定性進行評價與預測,為“西電東送”水電工程建設(shè)中岸坡失穩(wěn)的預測和防治提供科學的地質(zhì)依據(jù)。本文在充分調(diào)研和綜合分析研究金沙江干流宜賓—白鶴灘段岸坡地質(zhì)背景和巖體力學環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,遵循地質(zhì)定性分析與定量評價相結(jié)合的評價思路,對宜賓—白鶴灘斷岸坡的穩(wěn)定狀況作出分段評價預測。2坡穩(wěn)定性評價內(nèi)容金沙江下游庫岸穩(wěn)定性的評價預測包括兩個方面的內(nèi)容,一是岸坡已有崩塌滑坡的穩(wěn)定性,二是岸坡的穩(wěn)定性。崩塌滑坡穩(wěn)定性評價是岸坡穩(wěn)定性評價的基礎(chǔ),岸坡穩(wěn)定性評價內(nèi)容是由崩塌滑坡穩(wěn)定性評價組成的、是區(qū)域穩(wěn)定性的評價。岸坡評價預測中既要研究崩塌滑坡殘體及岸坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀,也要對蓄水后和某些特殊情況條件下的穩(wěn)定狀況作出預測。2.1地質(zhì)判別標志(1)對特大型典型崩塌滑坡穩(wěn)定性進行分析,擬定反映崩塌滑坡外形和結(jié)構(gòu)特征及其所處環(huán)境動力因素穩(wěn)定效應(yīng)的地質(zhì)判別標志,為進一步分析評價奠定基礎(chǔ)。(2)穩(wěn)定性定量計算。(3)綜合地質(zhì)分析、穩(wěn)定性定量計算結(jié)果,對選定的特大型典型崩塌滑坡穩(wěn)定性進行綜合評價預測,為區(qū)域岸坡穩(wěn)定評價預測提供依據(jù)。2.2評價過程及方法岸坡穩(wěn)定性評價是建立在岸坡類型劃分和岸坡演化機制分析以及典型崩塌滑坡穩(wěn)定性評價基礎(chǔ)上的,包括以下內(nèi)容:(1)岸坡結(jié)構(gòu)類型劃分以及岸坡演化機制分析,定性評判各段岸坡穩(wěn)定性。(2)根據(jù)岸坡穩(wěn)定性的控制因素和影響因素,確定評價指標,采用模糊綜合評判法進行評價。(3)在岸坡穩(wěn)定現(xiàn)狀分段綜合評價的基礎(chǔ)上,考慮蓄水后和某些特殊情況條件下的穩(wěn)定狀況的變化,對庫岸穩(wěn)定性演化趨勢作出分段綜合預測。3破壞體穩(wěn)定性評價實地調(diào)查發(fā)現(xiàn),庫區(qū)岸坡變形體發(fā)育,在宜賓—白鶴灘段(向家壩、溪洛渡)庫區(qū)長約410km的沿江地帶(圖1),岸坡變形破壞體數(shù)目達349個。在這些崩塌、滑坡體中,體積大于1000×104m3的有51個。由于這些變形體規(guī)模巨大,一旦失穩(wěn)將對庫區(qū)產(chǎn)生極大的危害,故需對它們進行穩(wěn)定性評價。此外,部分變形體存在一定程度的復活,也有必要評價其穩(wěn)定狀況。據(jù)此,選擇了46個崩塌、滑坡體,采用地質(zhì)因素綜合評判法進行穩(wěn)定性評價,然后分別用傳遞系數(shù)法和畢肖普法對14個代表性崩滑體進行了穩(wěn)定性定量計算驗證。3.1基本評價因素和因子的確定首先將影響斜坡穩(wěn)定性的地質(zhì)因素分解為若干基本評價因素(X1,X2,…,Xn),每一基本評價因素X1又可進一步劃為若干因子(X11,X12,…,Xn),各因子按其穩(wěn)定效應(yīng)劃分為不利、一般和有利三個等級;然后從崩滑體的外形特征(坡面平均坡度角、溝谷切割程度、洼地封閉狀況、前緣臨空狀態(tài)等)、結(jié)構(gòu)特征(滑動面特征、堆積體結(jié)構(gòu))及其所處環(huán)境動力因素(河流作用、降雨、人類工程活動和地震)等三個方面確定基本評價因素或因子的量化分級標準,并對崩塌滑坡評分;最后按逆序疊加法求得綜合評價值。本文選擇的46個崩塌、滑坡體的穩(wěn)定性評價結(jié)果與崩塌滑坡的實際情況基本吻合(表1)。3.2結(jié)果表1計算以傳遞系數(shù)法為主,畢肖普法作為參照,結(jié)果見表2。計算時除考慮了崩滑體的天然狀態(tài)外,還考慮了水庫回水工況,其中向家壩庫段水庫回水至380m,溪洛渡庫段水庫回水至600m。3.3火炬對崩滑體穩(wěn)定性影響對46個崩滑體逐一分析研究結(jié)果表明,蓄水前,穩(wěn)定性差和較差的崩滑體有15個,體積36215.5×104m3,分別占大型崩滑體總數(shù)的32.6%、17.4%;蓄水后增至19個,體積53254.6×104m3,分別占大型崩滑體總數(shù)的41.3%、25.5%?？梢?水庫蓄水后對淹沒范圍內(nèi)的崩滑體穩(wěn)定性有較大影響,其余崩滑體的穩(wěn)定性變化不大。通過分析可以看出,除黃牛干滑坡、干海子滑坡和鸚哥滑坡3個滑坡的計算結(jié)果與地質(zhì)分析結(jié)果存在一定差異外,其余滑坡的定量計算與定性分析結(jié)果均完全吻合。4岸壁穩(wěn)定性的定量評估4.1定量評價因子在定性分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)岸坡失穩(wěn)的控制因素和影響因素,選取了岸坡結(jié)構(gòu)類型、巖性、河流地質(zhì)作用、岸坡變形狀況、降雨影響程度、地震烈度以及庫水位變化影響程度作為岸坡穩(wěn)定性定量評價因子,并對指標取值進行了分級(表3)。4.2模糊綜合評判岸坡穩(wěn)定性評價方法采用模糊綜合評判法。評價步驟為:先對基本地質(zhì)因素進行模糊綜合評判,評判結(jié)果作為岸坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀評價結(jié)果,然后再將基本地質(zhì)因素和影響因素疊加,進行模糊綜合評判來預測岸坡穩(wěn)定性。各指標因素的權(quán)重及隸屬度分配見表4。5岸壁穩(wěn)定性綜合評價的預測5.1基本穩(wěn)定性分析按照實用的原則和現(xiàn)階段研究程度,根據(jù)各類岸坡是否具有產(chǎn)生崩滑的巖土類結(jié)構(gòu)條件,并參照近期變形破壞跡象與強度,將區(qū)內(nèi)岸坡穩(wěn)定性分成4級:(1)穩(wěn)定性好不具備產(chǎn)生較大崩塌、滑坡的巖土類結(jié)構(gòu)條件,已有崩滑強度遠遠低于全部調(diào)查庫段的平均值,目前無變形破壞跡象。(2)穩(wěn)定性較好僅局部可具備產(chǎn)生崩塌、滑坡的巖土類結(jié)構(gòu)條件,崩滑強度低于或接近全庫段平均值,現(xiàn)無明顯的變形破壞跡象。(3)穩(wěn)定性較差具備形成規(guī)模較小的崩塌、滑坡之巖土類結(jié)構(gòu)條件,崩滑強度高于平均值,目前局部有明顯的變形破壞跡象。(4)穩(wěn)定性差普遍具有產(chǎn)生較大崩塌、滑坡的巖土類結(jié)構(gòu)條件,崩滑強度遠高于全庫段平均值,近期有顯著的變形破壞。不同類型的岸坡可以是同一穩(wěn)定性級別,同一類型的不同岸段,由于變形破壞典型程度不同,穩(wěn)定性也可略有差異。但是,連續(xù)分布的同一類型段,因基本條件相同,則只應(yīng)有一個穩(wěn)定性等級。5.2穩(wěn)定性現(xiàn)狀綜合評價按不同類型將全區(qū)劃分成145段岸坡,在對46個典型崩塌滑坡穩(wěn)定性評價預測和對各岸段穩(wěn)定性量化評價基礎(chǔ)上,逐段進行穩(wěn)定性現(xiàn)狀綜合評價,結(jié)果如表5和圖2。從表5看出,區(qū)內(nèi)岸坡主要由穩(wěn)定性好或較好的岸段組成(占總段數(shù)的80.0%、總長度的80.60%)。而穩(wěn)定性差和較差的岸段僅占總段數(shù)的20.0%和總長度的19.4%;其中穩(wěn)定性差的僅10段,占總段數(shù)的6.9%、總長度的6.26%?？偟目磥?區(qū)內(nèi)梯級電站水庫蓄水前,岸坡總體穩(wěn)定性是較好的。5.3不同地形條件的岸坡類型發(fā)生情況水庫蓄水后,隨著淹沒、浸沒、水位波動帶的抬升及升降幅度與速度的改變,庫岸的水文地質(zhì)條件、侵蝕條件、應(yīng)力條件以及受水位變動影響的岸坡類型都可能發(fā)生不同程度的變化。因此,有必要對蓄水后的庫岸穩(wěn)定性進行預測。5.3.1、級電站水庫岸坡穩(wěn)定性的處理水庫岸坡的穩(wěn)定性取決于不同類型庫岸對水庫動力條件的適應(yīng)性或?qū)Α八畮煨?yīng)”的敏感性。(1)在對梯級電站水庫蓄水后全部或部分位于淹沒或浸沒范圍內(nèi)的土質(zhì)岸坡的穩(wěn)定性進行預測時,原則上應(yīng)在穩(wěn)定性現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上作降級處理。(2)對巖質(zhì)庫岸,只要庫岸類型不變化,可保持原來河谷岸坡的穩(wěn)定性等級。(3)發(fā)生類型變化的庫岸則按新類型的穩(wěn)定性范圍,結(jié)合量化分析與實際情況重新確定其穩(wěn)定性等級。5.3.2岸段穩(wěn)定性增加水庫蓄水后全部庫岸段穩(wěn)定性預測結(jié)果見表6。結(jié)果表明,大多數(shù)庫岸在水庫蓄水后穩(wěn)定性不會發(fā)生變化。在預測有變化的庫岸段中,被淹、浸之土質(zhì)岸坡的穩(wěn)定性一般都比原來在較干燥的條件下更差。蓄水后穩(wěn)定性差的岸段數(shù)量由10段增加到18段,長度由59.74km增加到113.59km;穩(wěn)定性較差的岸段數(shù)由19段增加到21段,長度由125.48km增加到144.38km。如將穩(wěn)定性較差和差的岸段合計,其長