向家坝水电站马延坡边坡稳定性监测

向家坝水电站马延坡边坡稳定性监测

1马延坡边坡上坝地质条件向家水库水库位于金沙江下游，是金沙江最大的级电站。总建筑面积6000米，正常蓄水位380.00m。水库高度383.00米，最大水库高度约161米，最大水库长度909.26米。马延坡边坡是向家坝工程施工的重要区域,从下至上布置有右岸水厂及各高程水池、高程380m混凝土系统,人工砂石加工系统、110kV中心变电站等临时建筑物,以及右岸地下引水发电系统地面开关站、4#、6#、14#公路、地方还建公路、右岸上坝交通洞等永久建筑物。自2006年7月以来,由于边坡开挖切脚和大量降雨影响,形成大规模滑坡趋势,边坡的稳定状态直接影响到上述建筑物和设施的安全,对向家坝工程顺利施工影响重大,为此,在紧急布置抢险加固处理措施的同时,对该滑坡体的深部位移进行了连续监测。2马延坡边坡支护方案在马延坡边坡临时和永久建筑物投入运行后,在边坡和场地上发现不同形式和规模的裂缝,随着时间的推移和连续降雨及施工的影响,逐步发现马延坡有大范围边坡变形(滑坡)的迹象。根据地表裂缝带的分布确定马延坡边坡的变形范围,北侧:包括山顶620水池南侧—变电站坡顶一带。西侧:包括14号支线公路及其内外侧坡—14号公路—砂石加工系统西侧。东侧:变电站侧坡—变电站内值班室附近—500水池后坡—6号公路。南侧:主要是480成品堆料厂地弄墙面。根据边坡走向、物质组成、裂缝分布情况和变形特征,将马延坡边坡分为两大区,东侧为Ⅰ区,西侧为Ⅱ区。Ⅰ区和Ⅱ区大致沿1号夹泥带分界,如图1所示(图1中分子为孔编号,分母为孔高程,右侧括号内为测斜管长度)。为确保马延坡边坡稳定与安全,控制边坡岩体变形,对马延坡边坡变形体范围内的砂石料加工系统、110kV变电站、供水水池等建筑物和变形体底部的⑥公路等部位进行加固支护综合治理。边坡加固分为两期治理:考虑到部分建筑物局部后边坡有变形过大、过快现象,边坡开挖后及早进行应急支护即一期支护,以控制变形。一期支护部位为14号公路及110kV变电站、马延坡砂石加工系统、高程500m水池、⑥公路回头弯部位。随后对边坡整体进行二期治理,以达到整个变形体安全运行的要求指标,即二期支护。边坡治理措施包括在重点部位布置抗滑桩及预应力锚索,对滑坡上部削坡减载,并完善坡面截、排水系统,布置排水洞及排水幕孔等。3基于深度位移监测的成果分析3.1测斜孔布置在马延坡边坡的变形范围内选取4个重点观测断面,布置了9个深部变形观测孔(测斜孔),各孔分布情况见表1。测斜孔布置平面图见图1。滑坡深部变形观测于2006年10月18日开始,截止到2007年12月30日,IN02、IN03、IN04、IN05(IN05-2)、IN06(IN06-2)、IN07(IN07-2)、IN09、IN10、IN14测斜孔已经取得了比较典型的深部变形观测成果。3.2已开对地质条件及边坡中滑面的控制自2006年10月观测开始,Ⅱ-Ⅱ监测断面IN02、IN03、IN04测斜孔,Ⅳ-Ⅳ监测断面IN05、IN06、IN07、IN14测斜孔监测成果即反映出马延坡边坡已发生较大滑坡变形,图2为典型测斜孔的合位移～深度曲线,从曲线突变部分可知边坡深部10～20m左右存在一非常明显的滑动面,滑带厚度一般为1～3m,最厚达4m左右。依据有关地质资料揭示,马延坡深部位移监测所显示的滑坡滑动面所处位置及高程大体与地质勘察结果的JC①夹层吻合,具体深度及高程对比见表2。JC①夹层为侏罗系岩层中4条主要夹层的最下一层,其位于砂岩与下部的泥岩分界面下部,埋深10.8～29.6m,主要分布于变电站开挖边坡、500m水池边坡、456m平台开挖边坡SW端。结合Ⅱ-Ⅱ、Ⅳ-Ⅳ断面地质资料及深部监测(测斜孔)水平位移分布情况可知,这两个剖面的测斜监测资料所反映的边坡滑动面十分清楚。可见,马延坡滑坡主要受JC①夹层控制,并沿JC①夹层形成了一个完整典型的滑坡概貌和趋势。由各测斜孔合位移(位错)方向可知,孔口与滑面的位移(位错)方向基本一致,边坡深部滑动面的位错滑移属于顺层滑动变形,总体滑坡方向趋势主要受岩层产状及边坡坡向的控制。3.3滑动梯度变形规律根据测斜孔埋设时间先后和一期二期加固支护治理工程的施工进度划分阶段,分析滑坡不同时段的深部位移变形特征。(1)区现有结构变形速度主要分为3个部位Ⅱ-Ⅱ断面和Ⅳ-Ⅳ断面各测斜孔在该时段的合位移(位错)速度均较大,其最大合位移(位错)速度分别为:IN02孔口0.42mm/d,滑面0.34mm/d(2006-12-05);IN03孔口0.68mm/d,滑面0.62mm/d(2006-11-02);IN04孔口0.46mm/d,滑面0.37mm/d(2006-12-01);IN05孔口0.56mm/d,滑面0.55mm/d(2006-12-07);IN06孔口0.73mm/d,滑面0.67mm/d(2006-12-01);IN07孔口0.65mm/d,滑面0.69mm/d(2006-12-06);IN14孔口0.48mm/d,滑面0.58mm/d(2006-12-05)。可见,该时段变形速度较大的部位分别为14号公路、110kV变电站、高程500m水池、6号公路等处,基本都位于Ⅰ区范围内,Ⅱ区总体位移小于Ⅰ区。成品料场南侧及变电站东侧尚属于稳定地块。(2)典型测斜孔变形速度分析进入3月份以来,一期二期综合治理措施相继实施,马延坡滑坡位移速度较去年普遍开始减缓,3月初变形较大的测斜孔为IN02、IN03、IN14,孔口最大合位移速度为0.16mm/d(2007-03-04),滑面最大合位错速度为0.20mm/d(2007-03-04)。5～6月份,二期治理抗滑桩施工期间,IN05-2测斜孔受110kV变电站抗滑桩连接冒梁地基开挖影响,孔口位移速度较大,为0.37mm/d(2007-05-06),其他部分测斜孔合位移(位错)速度略有增加,施工结束后,除砂石加工系统南侧(IN04孔)变形速度仍有增加外,大部分测斜孔的滑动面合位错速度降到了0.10mm/d以下,变形趋势已逐渐稳定。进入7月份以后,降雨次数非常频繁,7月8日、9日、22日、23日、28日、29日等多次暴雨造成地下水位抬升,各部位测斜孔累积合位移又有所增加。累积合位移增量较大的有IN04(孔口2.10mm,滑面2.70mm),IN03(孔口2.07mm,滑面1.97mm),IN14(孔口1.96mm,滑面2.04mm)。可见,受降雨及地下水位抬升影响,各部位变形又有所增加。取3月5日位移为基准值,绘制该时段典型测斜孔的合位移增量～深度曲线(见图3),对比图3及图2,结合深部位移计算结果可知,除IN14孔位置滑动面位错仍非常明显外,其他各测斜孔的滑动面位错和3月份以前比较已经明显减小,IN06-2测斜孔位置孔口位移受附近抗滑桩施工干扰较大,但其滑动面错动已经基本消失,IN05-2测斜孔位置滑动面错动也基本消失。可见,滑移变形较大的部位仍在6号公路处(IN14孔),这与6号公路治理项目完工较晚有关。Ⅱ-Ⅱ断面连线14号公路、砂石加工系统各部位变形都在减缓,Ⅳ-Ⅳ断面连线110kV变电站(IN05-2孔)、高程500m水池上方部位(IN06-2孔)已经逐渐稳定,说明边坡治理工程已经在发挥作用。(3)治理工程进度回顾该时段各部位抗滑桩陆续完工,各抗滑桩内的锚索也开始施工并于2007年10月基本结束,桩体部位的锚索测力计紧随施工进度陆续完成,马延坡边坡治理工程基本结束。取2007年8月10日位移为基准值,绘制该时段典型测斜孔的合位移增量～深度曲线(见图4),结合深部位移计算结果可知,2007年8～12月期间,各测斜孔滑面错动基本消失,孔口累计合位移均在8mm以下,平均变形速率小于0.05mm/d,说明工程治理措施已经充分发挥作用,大多数施工部位基本稳定。4车桥工程治理措施效果监测成果(1)马延坡边坡治理前,Ⅱ-Ⅱ断面和Ⅳ-Ⅳ断面测斜孔监测成果反映出马延坡边坡已发生较大滑坡变形,监测所显示的滑坡滑动面所处位置及高程与地质勘察结果的JC①夹层吻合。深部位移监测成果较好地揭示了边坡滑动面的位置和滑面变形趋势,为业主决策施工方案、采取治理措施等提供了重要的依据。(2)随着工程治理措施的实施,监测成果显示马延坡边坡Ⅰ区滑动面错动逐渐消失,各部位变形逐渐减缓;Ⅱ区表层(孔口)位移受二期施工和雨季降雨频繁的影响有所增加,但深部滑面位错变化速率明显减缓,边坡治理工程措施对于控制边坡蠕滑起到了作用,验证了设计。(3)工程治理措施全面结束后,滑面基本稳定,各测斜孔测得的孔口合位移平均变化速率小于0.05mm/d,说明工