金沙江干流宜宾金沙江下游宜宾白鹤滩段岸坡稳定性评价与预测

金沙江干流宜宾金沙江下游宜宾白鹤滩段岸坡稳定性评价与预测

1研究区城、坝、水库的开发意义金沙江流区的水源保护理论储量丰富，其中水电生产能力为0.89108km，年蒸发量为5000128kg和h。根据国家布署,金沙江流域规划了9个梯级水电站,总库容为819.7×108m3,规划装机容量5343×104kW,发电2746.8×108kW·h,可大大缓解我国部分地区长期以来用电紧张的局面。另外,金沙江流域的开发对三峡水库有重要的拦沙作用,减少三峡库尾段泥沙的淤积,推迟三峡水库淤积平衡的年限,使三峡枢纽发挥更大的经济效益和社会效益。因此,有必要对岸坡稳定性进行评价与预测,为“西电东送”水电工程建设中岸坡失稳的预测和防治提供科学的地质依据。本文在充分调研和综合分析研究金沙江干流宜宾—白鹤滩段岸坡地质背景和岩体力学环境条件的基础上,遵循地质定性分析与定量评价相结合的评价思路,对宜宾—白鹤滩断岸坡的稳定状况作出分段评价预测。2坡稳定性评价内容金沙江下游库岸稳定性的评价预测包括两个方面的内容,一是岸坡已有崩塌滑坡的稳定性,二是岸坡的稳定性。崩塌滑坡稳定性评价是岸坡稳定性评价的基础,岸坡稳定性评价内容是由崩塌滑坡稳定性评价组成的、是区域稳定性的评价。岸坡评价预测中既要研究崩塌滑坡残体及岸坡的稳定现状,也要对蓄水后和某些特殊情况条件下的稳定状况作出预测。2.1地质判别标志(1)对特大型典型崩塌滑坡稳定性进行分析,拟定反映崩塌滑坡外形和结构特征及其所处环境动力因素稳定效应的地质判别标志,为进一步分析评价奠定基础。(2)稳定性定量计算。(3)综合地质分析、稳定性定量计算结果,对选定的特大型典型崩塌滑坡稳定性进行综合评价预测,为区域岸坡稳定评价预测提供依据。2.2评价过程及方法岸坡稳定性评价是建立在岸坡类型划分和岸坡演化机制分析以及典型崩塌滑坡稳定性评价基础上的,包括以下内容:(1)岸坡结构类型划分以及岸坡演化机制分析,定性评判各段岸坡稳定性。(2)根据岸坡稳定性的控制因素和影响因素,确定评价指标,采用模糊综合评判法进行评价。(3)在岸坡稳定现状分段综合评价的基础上,考虑蓄水后和某些特殊情况条件下的稳定状况的变化,对库岸稳定性演化趋势作出分段综合预测。3破坏体稳定性评价实地调查发现,库区岸坡变形体发育,在宜宾—白鹤滩段(向家坝、溪洛渡)库区长约410km的沿江地带(图1),岸坡变形破坏体数目达349个。在这些崩塌、滑坡体中,体积大于1000×104m3的有51个。由于这些变形体规模巨大,一旦失稳将对库区产生极大的危害,故需对它们进行稳定性评价。此外,部分变形体存在一定程度的复活,也有必要评价其稳定状况。据此,选择了46个崩塌、滑坡体,采用地质因素综合评判法进行稳定性评价,然后分别用传递系数法和毕肖普法对14个代表性崩滑体进行了稳定性定量计算验证。3.1基本评价因素和因子的确定首先将影响斜坡稳定性的地质因素分解为若干基本评价因素(X1,X2,…,Xn),每一基本评价因素X1又可进一步划为若干因子(X11,X12,…,Xn),各因子按其稳定效应划分为不利、一般和有利三个等级;然后从崩滑体的外形特征(坡面平均坡度角、沟谷切割程度、洼地封闭状况、前缘临空状态等)、结构特征(滑动面特征、堆积体结构)及其所处环境动力因素(河流作用、降雨、人类工程活动和地震)等三个方面确定基本评价因素或因子的量化分级标准,并对崩塌滑坡评分;最后按逆序叠加法求得综合评价值。本文选择的46个崩塌、滑坡体的稳定性评价结果与崩塌滑坡的实际情况基本吻合(表1)。3.2结果表1计算以传递系数法为主,毕肖普法作为参照,结果见表2。计算时除考虑了崩滑体的天然状态外,还考虑了水库回水工况,其中向家坝库段水库回水至380m,溪洛渡库段水库回水至600m。3.3火炬对崩滑体稳定性影响对46个崩滑体逐一分析研究结果表明,蓄水前,稳定性差和较差的崩滑体有15个,体积36215.5×104m3,分别占大型崩滑体总数的32.6%、17.4%;蓄水后增至19个,体积53254.6×104m3,分别占大型崩滑体总数的41.3%、25.5%。可见,水库蓄水后对淹没范围内的崩滑体稳定性有较大影响,其余崩滑体的稳定性变化不大。通过分析可以看出,除黄牛干滑坡、干海子滑坡和鹦哥滑坡3个滑坡的计算结果与地质分析结果存在一定差异外,其余滑坡的定量计算与定性分析结果均完全吻合。4岸壁稳定性的定量评估4.1定量评价因子在定性分析的基础上,根据岸坡失稳的控制因素和影响因素,选取了岸坡结构类型、岩性、河流地质作用、岸坡变形状况、降雨影响程度、地震烈度以及库水位变化影响程度作为岸坡稳定性定量评价因子,并对指标取值进行了分级(表3)。4.2模糊综合评判岸坡稳定性评价方法采用模糊综合评判法。评价步骤为:先对基本地质因素进行模糊综合评判,评判结果作为岸坡稳定性现状评价结果,然后再将基本地质因素和影响因素叠加,进行模糊综合评判来预测岸坡稳定性。各指标因素的权重及隶属度分配见表4。5岸壁稳定性综合评价的预测5.1基本稳定性分析按照实用的原则和现阶段研究程度,根据各类岸坡是否具有产生崩滑的岩土类结构条件,并参照近期变形破坏迹象与强度,将区内岸坡稳定性分成4级:(1)稳定性好不具备产生较大崩塌、滑坡的岩土类结构条件,已有崩滑强度远远低于全部调查库段的平均值,目前无变形破坏迹象。(2)稳定性较好仅局部可具备产生崩塌、滑坡的岩土类结构条件,崩滑强度低于或接近全库段平均值,现无明显的变形破坏迹象。(3)稳定性较差具备形成规模较小的崩塌、滑坡之岩土类结构条件,崩滑强度高于平均值,目前局部有明显的变形破坏迹象。(4)稳定性差普遍具有产生较大崩塌、滑坡的岩土类结构条件,崩滑强度远高于全库段平均值,近期有显著的变形破坏。不同类型的岸坡可以是同一稳定性级别,同一类型的不同岸段,由于变形破坏典型程度不同,稳定性也可略有差异。但是,连续分布的同一类型段,因基本条件相同,则只应有一个稳定性等级。5.2稳定性现状综合评价按不同类型将全区划分成145段岸坡,在对46个典型崩塌滑坡稳定性评价预测和对各岸段稳定性量化评价基础上,逐段进行稳定性现状综合评价,结果如表5和图2。从表5看出,区内岸坡主要由稳定性好或较好的岸段组成(占总段数的80.0%、总长度的80.60%)。而稳定性差和较差的岸段仅占总段数的20.0%和总长度的19.4%;其中稳定性差的仅10段,占总段数的6.9%、总长度的6.26%。总的看来,区内梯级电站水库蓄水前,岸坡总体稳定性是较好的。5.3不同地形条件的岸坡类型发生情况水库蓄水后,随着淹没、浸没、水位波动带的抬升及升降幅度与速度的改变,库岸的水文地质条件、侵蚀条件、应力条件以及受水位变动影响的岸坡类型都可能发生不同程度的变化。因此,有必要对蓄水后的库岸稳定性进行预测。5.3.1、级电站水库岸坡稳定性的处理水库岸坡的稳定性取决于不同类型库岸对水库动力条件的适应性或对“水库效应”的敏感性。(1)在对梯级电站水库蓄水后全部或部分位于淹没或浸没范围内的土质岸坡的稳定性进行预测时,原则上应在稳定性现状的基础上作降级处理。(2)对岩质库岸,只要库岸类型不变化,可保持原来河谷岸坡的稳定性等级。(3)发生类型变化的库岸则按新类型的稳定性范围,结合量化分析与实际情况重新确定其稳定性等级。5.3.2岸段稳定性增加水库蓄水后全部库岸段稳定性预测结果见表6。结果表明,大多数库岸在水库蓄水后稳定性不会发生变化。在预测有变化的库岸段中,被淹、浸之土质岸坡的稳定性一般都比原来在较干燥的条件下更差。蓄水后稳定性差的岸段数量由10段增加到18段,长度由59.74km增加到113.59km;稳定性较差的岸段数由19段增加到21段,长度由125.48km增加到144.38km。如将稳定性较差和差的岸段合计,其长