滑坡體對(duì)水電站工程方案選擇的影響分析

□王昌用 鄧勝權(quán)

水電站工程的庫岸穩(wěn)定問題是水電站工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的問題，它關(guān)系到工程的樞紐布置、方案比選、工程安全和工程投資等多方面的問題，對(duì)水電站的方案比選具有決定性作用。特別是有的水庫的水電站工程，因?yàn)樗畮煨钏Ц吡说叵滤?，電站放水發(fā)電又使水庫水位跌落，庫岸在水庫水位上漲和跌落的反復(fù)作用下，滑坡體和崩塌體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了較大的破壞影響，其穩(wěn)定性也同時(shí)受到了較大的影響。本文以天電水電站工程為例，試對(duì)滑坡體對(duì)水電站工程方案選擇的影響進(jìn)行分析。

天電水電站位于湖北省恩施市境內(nèi)清江上游末段。清江是長江支流，為恩施州區(qū)內(nèi)最大的河流，蘊(yùn)藏了豐富的水電資源。擬建的天電水電站工程裝機(jī)規(guī)模為65MW，引用流量為120m3/s，水庫正常蓄水位575m。工程樞紐布置主要有攔水壩、引水隧洞、壓力管道和廠房等組成。

在工程勘察初期，根據(jù)工程區(qū)的實(shí)際情況，在工程區(qū)河段內(nèi)初擬了兩個(gè)大方案作比較。方案一為長隧洞引水方案：利用原天樓地枕電站的底攔柵壩，沒有水庫，引水至車壩發(fā)電，引水隧洞長6 000m 左右；方案二是修建調(diào)節(jié)水庫方案：共選定了三個(gè)壩址，上壩址位于橋坡，中壩址位于二工區(qū)下游的岔口巖，下壩址位于二巖。兩個(gè)方案都受到滑坡體或崩塌體的影響。

工程區(qū)位于清江上游段的末端，河流深切，河床高程為500m～570m，兩岸山頂1 200m～2 000m，高差達(dá)700m～1 500m。兩岸岸坡陡峻，為滑坡體和崩塌體提供了良好的地形條件。在經(jīng)過地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和清江河水的沖刷作用等多種因素的共同作用下，在工程區(qū)河流兩岸形成了多個(gè)滑坡體和崩塌體。工程區(qū)河段自上游向下游，左岸依次有姚家坪滑坡體、橋坡滑坡體、諸侯壩滑坡體和二巖滑坡體；右岸依次有朝東巖崩滑體、諸侯壩1#崩塌體、二巖2#崩塌體和周家園崩滑體等，由于受江水侵蝕等多種因素的影響，崩滑體前緣一帶均形成了一系列次級(jí)滑坡堆積體。

方案一為引水式。引水隧洞位于清江右岸，沿線地表起伏較大，最高山峰有1 000 m，最低處（進(jìn)水口處）只有600m，高差達(dá)400多米。引水隧洞進(jìn)口段約500m 左右處于朝東巖滑坡體的次級(jí)滑坡體千家寺滑坡體的前緣，地表為覆蓋層，厚度20～40m，為崩塌堆積，其成分主要為碎石土，膠結(jié)良好。引水洞軸線方向與巖層走向的交角為10°左右。洞頂巖層厚5～50m，從進(jìn)口往里逐漸變厚。巖性為三疊系大冶組（T1d）中下部地層，巖性以灰?guī)r為主，夾頁巖。巖層產(chǎn)狀：走向25°～30°，傾295°～300°∠10°～15°，為單斜構(gòu)造。巖層產(chǎn)狀變化不大，構(gòu)造不發(fā)育，未見大的斷層，裂隙中等發(fā)育。進(jìn)口段上部為滑坡體，隧洞上伏巖層厚度有限，且較破碎，在隧洞施工中會(huì)對(duì)上部滑坡體產(chǎn)生較大的影響，甚至?xí)?duì)滑坡體的整體穩(wěn)定產(chǎn)生影響?；麦w的存在增加了施工難度和工程投資。

方案二為修建水庫方案，共選定了三個(gè)壩址，上壩址位于橋坡，中壩址位于二工區(qū)下游的岔口巖，下壩址位于二巖。

上壩址方案。上壩址位于橋坡段，壩高35m。工程區(qū)內(nèi)的滑坡體主要有千家寺崩滑體、劉家村崩滑體、肖家坪崩滑體和橋坡滑坡體等四個(gè)崩滑體。水庫蓄水深度最大只有30m 左右，滑坡體的淹沒深度最大只有10m 左右，只有滑坡體前沿部分的局部能被水庫淹沒，因此水庫蓄水對(duì)滑坡體的影響不大。對(duì)局部不穩(wěn)定部分，只要稍作工程處理即可，工程量不大，對(duì)整個(gè)工程布置沒有較大的影響。

中壩址方案。中壩址位于岔口巖，壩高85m。工程區(qū)滑坡體除包括上壩址的滑坡體外，還有諸侯壩滑坡體，該滑坡體對(duì)工程的影響較大。諸侯壩滑坡體位于清江左岸，距中壩址0.6～1.8km，滑坡體縱向長600～1 000m，前緣寬1 200m，后緣寬200～300m，面積約0.7km2，根據(jù)物探和地質(zhì)鉆孔得知，崩滑體厚度變化大，主要堆積區(qū)為前緣臨江段，其厚度在前緣引水渠外側(cè)厚30～50m、內(nèi)側(cè)厚50～80m，局部最厚可達(dá)100m 左右，中部至后緣厚30～50m，估算總體積在3 500萬m3 左右。崩滑體物質(zhì)成分以塊石夾碎石為主，充填粉質(zhì)粘土，下伏基巖為二疊系棲霞組炭質(zhì)頁巖。滑坡體前沿由于河流的長期沖刷，部分地段形成了十幾米高的陡坎，且經(jīng)常出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。其前沿基巖出露高程為520m，水庫正常蓄水位為575m，淹沒深度最大達(dá)55m，淹沒體積占滑坡體總體積的20%左右。

諸侯壩滑坡體在目前看是穩(wěn)定的，除前沿有局部受河流沖刷垮塌外，其他地方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)的跡象。在水庫蓄水后，滑坡體可能有整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)兩種。因此，須對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算。穩(wěn)定性分析方法采用不平衡推力法。根據(jù)《巖土工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》確定的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本荷載組合為1.1，特殊荷載組合為1.2。滑坡體整體的穩(wěn)定系數(shù)均在1.2 以上，表明其整體穩(wěn)定好；但水庫運(yùn)行期前緣一帶存在變形、局部滑移失穩(wěn)可能。由于滑坡體離大壩很近，即使是局部失穩(wěn)情況下也可能對(duì)大壩構(gòu)成較大的危害。因此，諸侯壩滑坡體的穩(wěn)定問題是中壩址是否可行的決定性因素。根據(jù)上面對(duì)諸侯壩滑坡體的穩(wěn)定分析計(jì)算，局部失穩(wěn)的可能性較大，因此，如果選擇中壩址方案，就必須對(duì)諸侯壩滑坡體進(jìn)行工程處理，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)。在做方案比較時(shí)，要把諸侯壩滑坡體治理工程費(fèi)用加入到工程投資里去。

下壩址方案。下壩址位于二巖下游，壩高95m。工程區(qū)的滑坡體除包括上述的滑坡體外，還有二巖滑坡體。該滑坡體對(duì)工程的影響較大。二巖滑坡體前緣高程510～515m，后緣高程690～700m，縱向長約800m，前緣寬約120m，后緣寬約100m，面積約0.08km2。滑坡體厚度略有變化，根據(jù)物探成果和專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果綜合分析，其厚度在前緣引水渠外側(cè)厚10～20m、內(nèi)側(cè)20～30m，中部至后緣在10～20m，估算其總體積在150萬m3左右。滑坡體總體上呈舌狀展布于左岸?；麦w物質(zhì)組成為碎塊石土，碎塊石夾土位于中部緩坡至后緣大片區(qū)域，碎塊石則位于滑坡體中部至前緣。二巖滑坡體目前總體穩(wěn)定。通過分析計(jì)算，在水庫運(yùn)行期，前緣一帶存在變形等庫岸改造問題，并可能誘發(fā)整體牽引式滑移失穩(wěn)問題。滑坡體離大壩較近，對(duì)工程影響較大，且對(duì)滑坡體治理較難，費(fèi)用較高，故在方案比選時(shí)將此方案除去了。

通過上面的分析論述可以看出，滑坡體對(duì)于工程方案的選擇有重要影響。幾個(gè)方案都受到滑坡體的影響，但滑坡體對(duì)方案一和方案二中的下壩址方案的危害較大。方案二中的中壩址方案雖受到諸侯壩滑坡體的影響，但可以對(duì)其進(jìn)行工程處理，且處理方法較簡單，費(fèi)用也不高，因此是可以實(shí)施的方案。

上述分析論述告訴我們，在進(jìn)行水電站工程勘察時(shí)，一定要把工程區(qū)內(nèi)滑坡體的性質(zhì)、規(guī)模、穩(wěn)定性和治理方案搞清楚，為整個(gè)工程的布置和方案比選提供準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)，以保證工程布置合理，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。