冷竹关水电站厂区后边坡稳定性分析

崔中涛，张景顺

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 工程概述

冷竹关水电站位于四川甘孜藏族自治州境内，为大渡河一级支流瓦斯河干流梯级开发的最末一级引水式电站。电站由首部枢纽、引水建筑物和厂区枢纽三大部分组成，电站以发电为单一目标，总装机容量18万kW，水库总库容5048 m3，具日调节性能。

2 边坡稳定现状及变形机制分析

2.1 边坡稳定现状调查

厂区后边坡总体为一凹槽汇水地形。主要土层由黄草坪堆积体、地滑堆积、碎屑流堆积、崩坡积堆积组成。天然状态下边坡整体基本稳定。据当地老百姓反映，地滑堆积前缘存在拉裂缝，有变形迹象。电站修建时对该边坡以清理、引排水、疏导、拦挡、种植树木等为原则采取了相应的工程处理措施，电站建成10年来，边坡经受住了暴雨、影响烈度为Ⅵ度以下地震的考验，运行情况良好。

2.2 变形破坏机制分析

厂区后边坡主要变形破坏形式为滑坡、崩塌、碎屑流。

(1)滑坡:厂区后边坡土体主要为圆弧型滑坡，在土体内部沿圆弧面滑动，另外，还可沿基覆面滑动，在地滑堆积体内沿古滑面滑动，甚至在昔格达组土层中沿两组张性裂隙面交棱线滑动。

(2)崩塌:厂区后边坡土体中在地形陡峻处易产生崩塌破坏，如早更新世冰碛堆积含孤块碎石土中及黄草坪冲沟后缘与两侧。

(3)碎屑流:雨季时黄草坪冲沟内的洪水冲刷沟床及沟壁，发生崩塌及滑坡，失稳物质与沟水混合形成碎屑流顺沟而下，堆积于下部斜坡上。

2.3 边坡稳定性分区

冷竹关水电站厂区后边坡不同地段变形破坏模式各不相同，主要受斜坡地形地貌、物质结构组成以及水文地质条件等因素制约。根据制约因素以及斜坡变形破坏模式，将厂房后边坡分成了5个区并分别进行论述(图1)。

图1 三维扫描全貌及分区示意图

3 稳定性分析与评价

3.1 稳定性评价标准

厂房后边坡总体属环境边坡范畴，而目前对环境边坡尚无定量标准。据中华人民共和国地质矿产行业标准《滑坡防治工程勘查规范》，滑坡稳定状态应根据滑坡稳定系数按表1确定。

3.2 稳定性分区评价

本次土体分析评价采用瑞典圆弧法、简化毕肖普法、传递系数法等圆弧滑面分析法及Spencen、M－P(摩根斯坦)法等非圆弧滑面分析法。以上5种方法均采用极限平衡分析方法，分天然工况、地震工况、暴雨工况进行计算分析。对危石、危岩体、孤石等按稳定性评价标准以定性评价为主。下面对该后边坡分别进行评价。

表1 滑坡稳定状态划分表

3.2.1 Ⅰ区(地滑堆积区)

根据计算成果，滑坡体天然状态下的稳定系数K=1.08＞1.05，处于基本稳定状态。暴雨工况下略大于1，滑体处于临界稳定状态。地震工况下K=0.954＞0.95，滑体处于局部失稳状态，这时其前缘会出现裂缝及小滑塌，边坡整体滑动可能性不大，应加强监测。以上结论与现状一致。

3.2.2 Ⅱ区(早更新世冰碛堆积区)

该区为早更新世冰碛含孤石块碎石土，目前整体基本稳定。天然状况下，平均稳定系数为1.052 ＞1.05，边坡处于基本稳定状态;暴雨工况下，平均稳定系数为1.003 ＞1，但小于 1.05，处于临界稳定状态;地震工况下，平均稳定系数为0.942 ＜0.95，处于局部失稳状态，这时前缘出现张裂缝，产生一定的坍塌和崩滑。

3.2.3 Ⅲ区(黄草坪冲沟及其两壁)

沟后缘及右壁高陡，天然状态下易产生零星崩塌，暴雨时将产生一定规模的崩滑。该区前缘局部地形较陡且多产生张性裂隙，雨季及地震时易产生崩塌及顺裂隙面滑动，从而导致后缘一定范围产生牵引式滑坡。计算成果表明该区前缘、冲沟右壁及其后缘稳定系数偏低，在暴雨、尤其在地震工况下边坡处于失稳状态，易产生较大或一定规模的塌滑，严重危及GIS楼及控制室的安全。据计算成果，推定了地震及暴雨工况下的塌滑范围。

3.2.4 Ⅳ区(碎屑流堆积区)

据活动性分成两个区:Ⅳ－1区，属于变形失稳区，每年雨季都会产生一些小型滑塌堆积到公路上，常年受沟水浸泡、冲刷，土体处于饱和状态，加之坡度较陡，目前土体仍在蠕滑变形。Ⅳ－2区未发生明显的变形失稳，属相对稳定区，但不排除在中强地震或暴雨工况下产生失稳的可能性。

计算成果表明:Ⅳ－1区天然状态下K=0.992，接近于1，处于临界稳定状态;地震工况下K=0.877＜1，将会产生失稳。Ⅳ－2区发生破坏时易沿基覆面发生滑动。其天然状态下K=1.036，接近于1.05。综合现状调查后分析认为边坡处于基本稳定状态。暴雨工况时K=0.987，接近于1，综合现状调查后分析认为处于临界稳定状态。地震工况下K=0.912＜1，坡体局部将会产生失稳。

3.2.5 Ⅴ区(早更新世冰碛堆积以上黄草坪堆积体)

该区前缘即1740～1900m高程为陡坡段，坡度35°～45°，多为耕地，黄草坪村及其后山一带地形坡度为15°～25°，边坡未有发生大的变形破坏的迹象，该区边坡整体基本稳定。

根据计算成果，综合现状调查后分析认为:天然状况下稳定系数 K=1.07＞1.05，边坡整体处于稳定状态;暴雨工况下稳定系数K=1.025＞1，处于基本稳定状态;地震工况下K=0.95，处于临界稳定状态。

4 结语

通过此次现场调查和室内稳定分析，把该边坡按环境边坡的稳定性评价标准进行了分区，针对每个区可能出现的边坡失稳情况，建议业主采取相宜的工程处理措施进行处理，以免对工程运行产生破坏性的影响。