2.3　大渡河瀑布沟电站水库塌岸

2.3.1　工程概况

瀑布沟水电站坝址位于大渡河中游尼日河汇口上游觉托附近,下游距乌斯河镇7km,上距汉源县城28km,坝址附近可通铁路和公路,交通方便。电站大坝为心墙堆石坝,拦河大坝坝顶高程856.00m,坝顶宽14.00m,坝顶总长540.5m,坝基最大底宽约900m,最大坝高186m,正常蓄水位850.00m,死水位790.00m,控制流域面积68512km2,总库容53.37亿m3,其中防洪库容10.53亿m3、调节库容38.94亿m3,为季调节水库,电站装机容量360万kW。

正常蓄水位850.00m时,水库主库(大渡河)回水长77km,支库(流沙河)回水长12km,水库面积84.14km2,库区涉及甘洛县、汉源县和石棉县等3个县境。

瀑布沟水电站2009年10月开始蓄水,2010年6月水位蓄至正常蓄水位850.00m,至2012年5月,水库水位经历了3次上升和消落过程。在此期间,水库库岸发生了一些塌岸地质灾害现象,诱因复杂,有库水诱因的,也有库水与其他因素综合作用引起的,还有非蓄水诱因的其他因素综合作用引起的,对库周居民或移民生产生活设施、财产、公用工程、设施等造成危害和损失。

2.3.2　水库地质条件及塌岸分布

2.3.2.1　水库地质条件概况

水库河谷总体呈东西向展布,具有峡谷与宽谷或河谷盆地相间分布的特点。其中,库首瀑布沟—官地沱段属中高山V形峡谷地貌,两岸谷坡陡峻,基岩裸露,谷坡相对稳定,水库正常蓄水位附近基本无居民点;官地沱—汉源—火厂坝之间的库中段,河谷开阔,河道蜿蜒曲折,谷坡宽缓,显现出断陷河谷盆地之地貌景观,居民点广泛分布;库尾火厂坝—石棉段属中高山V形峡谷地貌,两岸谷坡陡峻,基岩裸露,谷坡相对稳定,水库正常蓄水位附近居民点较少且集中。

库区出露地层以震旦系下统陆相酸性火山熔岩、火山碎屑岩和澄江期花岗岩为主。库中段则由上震旦统—古生界碳酸盐岩、中生界红层和下更新统昔格达组地层组成。此外,河谷、支沟及两岸谷坡,尚有零星的第四系冲洪积、冰水河湖相堆积或坡崩积等松散层分布。

库区断裂构造以北西向、南北向为主,北东向和东西向次之。其中,汉源—昭觉断裂、金坪断裂和石棉断裂对库区的地貌和工程地质条件具有较明显的控制作用。

根据库区的地质环境条件,大致可将库区分为库首、库中、库尾3段,不同库段稳定性及不良物理地质现象发育均存在差异,具体如下:

(1)大坝至桂贤为水库首段,长22km,大渡河向南东曲折深切中高山,形成V形峡谷,谷坡陡峻,基岩裸露,坡度多40°～60°,河面狭窄,宽60～120m,支沟短小,阶地零星。基岩以下震旦统酸性火山岩、碎屑岩为主,次为澄江期花岗岩,官地沱附近还有上震旦统至古生界碳酸盐岩夹砂泥质岩。地质构造上位于瓦山断块西侧,断块新活动以整体隆升为主,未见断裂新活动迹象,水库两岸山体中,西有汉源—昭觉断裂,东有顺河断裂,两断裂间的。谷坡及支沟相对稳定,历史上无大型泥石流爆发,近年来仅顺河乡老木沟和赵候庙沟时有小规模泥石流发生,但活动强度较弱。

(2)官地沱至火厂坝为水库中段,长16km,该库段汉源县城等多个较大集镇。大渡河总体向东流,河谷底宽阔,河面宽200～2000m,谷坡宽缓,坡度25°～35°,阶地、漫滩、支流发育,两岸有流沙河、白岩河、西街河、料林河等支流汇入。第四系松散堆积广布,厚度达200m以上,岸坡基岩主要是上震旦统至古生界碳酸盐岩夹砂泥质岩,次为中生界碎屑岩。由于南北向(在水库段呈北西向)的汉源—昭觉断裂、北西向的金坪断裂和北东向的杨家沟断裂、河南站断裂等的交汇、切割,河段显断陷谷特征,各断裂在晚更新世以前有一定活动,断裂带新活动性微弱,Q1X地层偶有褶皱、断层形迹。第四系等松软地层中,滑坡发育,其中以大中型土质滑坡居多,如桂贤滑坡、汉源滑坡、太平滑坡、麦地坡滑坡、大树大河沟滑坡等;泥石流和坡面水土流失严重,泥石流活动具有频度高、强度大、危害较大等特点,为库区大中型泥石流活动集中发育的区域。

(3)火厂坝至石棉县城为水库尾段,长39km,大渡河向北东东蜿蜒横切黄草山断块,河谷时宽时窄,河面宽100～1000m,岸坡多下陡上缓,坡度一般约36°～42°,陡者60°以上。河谷阶地、漫滩断续分布。除第四系松散堆积外,岸坡基岩以下震旦统酸性火山岩、碎屑岩和澄江期花岗岩为主,次为上三迭统砂页岩。河段东、西两侧及中部有北西向的金坪断裂、石棉断裂和美乐断裂切割,并有东西向和南北向构造穿插,黄草山断块在第四纪以整体隆升为主,断裂新活动不明显。谷坡变形以中小型崩塌、滑坡或局部浅层卸荷、坠落为主,较大型滑坡、崩塌多发生在美罗、迎政、永和等支沟的第四系地层中;泥石流活动规模多为中小型,且爆发频度较低,发展趋势较明显的泥石流沟有永和沟、八牌沟、宰羊沟。

2.3.2.2　塌岸分布

瀑布沟水电站2009年10月开始蓄水,至2011年5月水库水位经历了3次上升和消落过程。在此期间,水库库岸发生了一些地质灾害现象,诱因复杂,既有库水诱因的,也有库水与其他因素综合作用引起的,还有非蓄水诱因的其他因素综合作用引起的,对库周居民或移民生产生活设施、财产,以及公用工程、设施等造成危害和损失。调查表明,塌岸主要分布在水库中段,具体见表2.7。

2.3.2.3　塌岸地质分析

1.塌岸影响因素分析

瀑布沟水库塌岸地质主要因素有库岸地形地貌特征、岸坡岩土体性质、岸坡结构、地下水作用、地质地震灾害作用等。

其他因素包括:①库水的作用,由于库水在风或其他外力作用下生产波浪,波浪的波高、波速和波向不同,对岸坡冲蚀与淘刷作用也存差异,库首和库尾段的波浪冲蚀作用不突出。库水升降表现为岸坡岩土体饱和、排水变化过程,或岸坡岩土体的浮托力、渗透压力变化过程。库水升降速率表现为这个过程变化的剧烈程度。②人类工程活动,人类在库周的工程活动如爆破、开挖、弃渣、弃水等,可能影响岸坡的地质环境条件,从而生产水库塌岸。

2.水库塌岸模式分类

根据调查分析将瀑布沟水库塌岸主要分为3种类型,即冲蚀-磨蚀型、坍塌型、滑移型。具体见表2.8。

3.塌岸基本情况分析

瀑布沟水电站2009年10月开始蓄水,2010年6月水位蓄至正常蓄水位850.00m,于2010年11月库水位开始下降,至2011年3月水位降至820.00m高程左右,至此,水库水位经历了一次上升和消落过程。库岸沿岸斜坡在水位的涨落作用下,局部岸坡发生了变形或塌岸,在库区周边新增了一些地质灾害点,影响居民点、公路桥梁等设施。此次调查库区25塌岸区,根据期地质环境、地形地质条件、变性破坏现象、内外作用因素等进行调查分析,具体见瀑布沟水库塌岸基本情况汇总表2.9。

(1)塌岸主要分布在崩坡残积、地滑堆积、冰积、洪积和冲积堆积体中。

(2)塌岸主要发生在水库中段;该库段汉源县城等多个较大集镇,大渡河总体向东流,河谷底宽阔,河面宽200～2000m,谷坡宽缓,坡度25°～35°,阶地、漫滩、支流发育,两岸有流沙河、白岩河、西街河、料林河等支流汇入。第四系松散堆积广布,厚度达200m以上,岸坡基岩主要是上震旦统至古生界碳酸盐岩夹砂泥质岩和中生界碎屑岩。由于南北向(在水库段呈北西向)的汉源—昭觉断裂、北西向的金坪断裂和北东向的杨家沟断裂、河南站断裂等的交汇、切割,河段显断陷谷特征,各断裂在晚更新世以前有一定活动,断裂带新活动性微弱,Q1X地层偶有褶皱、断层形迹。第四系等松软地层中,滑坡发育,其中以大中型土质滑坡居多,如桂贤滑坡、汉源滑坡、太平滑坡、麦地坡滑坡、大树大河沟滑坡等;泥石流和坡面水土流失严重,泥石流活动具有频度高、强度大、危害较大等特点,为库区大中型泥石流活动集中发育的区域。该库段区域地质条件较复杂,物理地质作用强烈,地质灾害现象严重,因此蓄水后塌岸较严重。

2.3.3　典型塌岸事件分析

2.3.3.1　大树银正海子塘蠕滑变形体

1.地质概况

该变形体位于汉源县大树镇大树大桥下游约1.5km的大渡河右岸银正村海子塘,环湖公路临近该变形体后缘通过,路面高程约920.00m。

公路外侧岸坡地形坡度30°～35°,高程850.00m附近沟内及外侧岸坡多见基岩裸露,天然地形坡脚高程约750.00m,岩性为奥陶系泥质灰岩、灰岩夹砂岩,地层产状N60°W/NE35°,与岸坡走向一致,为顺向坡。浅表部岩体风化破碎较强烈,裂隙发育;高程850.00m以上为崩坡积块碎石土层,厚约5～20m(图2.28)。

2.变形破坏现象及特征

水库蓄水后至2011年5月以来随着库水消落影响,坡体产生了变形裂缝,根据变形裂缝前缘、后缘、侧缘以及坡体内部的发育分布特征,以及该坡体地形、地质条件,初步判断该变形体为一受水库蓄水影响的顺层蠕滑变形体;顺河长约500m,变形体后缘高程约920.00m,前缘高程约750.00m,方量约300万m3。

(1)变形体临水前缘变形裂缝。裂缝部不发育,仅见数条由于前缘局部塌岸裂缝。

(2)变形体后缘变形裂缝。变形体后缘一带见数条顺河向裂缝,但横向裂缝不明显,后缘贯通的顺坡向拉裂缝,最大宽度20cm;其下游段坡体覆盖层裂缝处见明显下错现象,最大下错达1.3m左右,向坡外滑移达0.6m左右。右岸环湖公路路面见数条沉陷小裂缝,至今裂缝未明显扩展;变形体后缘边界一处民房的块石基础与房屋主体因拉裂形成8cm的空缝。

(3)变形体侧缘变形裂缝:蠕滑变形体上游侧边界地表裂缝断续延展低至水面;下游侧边界地表裂缝贯通至水面,并见裂缝在高程860.00m便道处切割了浅表基岩。

3.成因分析

(1)地形坡度较陡,岸坡为一顺向坡,浅表岩体风化卸荷较强烈,裂隙发育,岩体破碎,易导致边坡顺层蠕滑、拉裂等变形破坏现象,岸坡地质结构是产生坡体蠕滑、拉裂等变形的内在地质条件。

(2)受库水浸泡软化、浪蚀,消落静、动水压力等作用,致使坡体稳定条件恶化,水库蓄水后,产生了顺层蠕滑拉裂变形,库水作用是该坡体蠕滑拉裂变形的外在主要原因。

综上所述,该坡体是水库蓄水诱发的新增蠕滑变形体。

2.3.3.2　富泉矮子店塌岸

1.地质概况

该塌岸区位于流沙河左岸富泉乡的集镇平台区前缘(图2.29、图2.30)。为流沙河二级基座阶地,平台高程为860.00～867.00m,长约1000m,宽约90～300m,平台主要为耕地。平台前缘临河呈陡壁状,高约20～40m,原流沙河河床高程约830.00m。根据阶地前缘陡壁揭示,基座阶地下伏基岩为昔格达组半胶结粉砂岩地层,产状近水平,顶面分布高程有一定的起伏,总体在830.00～850.00m,其上为阶地二元结构的砂卵砾石层及厚10～15m壤土、碎砾石土。

2.变形破坏现象及特征

(1)其前缘陡坎及部分平台区出现较大规模的塌岸,长约1000m。

(2)由砂壤土、碎砾石土层、砂卵砾石层组成的垮塌区地形仍较陡,水面以上形成近10m以上的塌岸陡坎,仍处于不稳定状态,临坎前缘陡坡区缓坡平台15～30m内分布有一系列纵向裂缝。

3.成因分析

(1)该区为阶地堆积覆盖层岸坡,平台地形较缓,但前缘地形坡度很陡,甚至呈直立状,是该区产生塌岸的内在地质原因。

(2)受库水的浸泡、浪蚀,消落静、动水压力等作用,导致覆盖层岸坡产生塌岸,是岸坡塌岸的外在原因。