锦屏8。30“地质灾害发育特征及其对工程影响分析

中图分类号:P642。22文献标识码:A

锦屏一。二级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内,锦屏一级水电站是雅砻江干流下游河段的控制性水库梯级电站,其下游梯级依次为锦屏二级。官地。二滩和铜子林水电站。

锦屏一级水电站工程工程规模巨大,开发河段内河谷深切。滩多流急。不通航,沿江人烟稀少。耕地分散,无重要城镇和工矿企业,工程的开发任务主要是发电,结合汛期蓄水兼有减轻长江中下游防洪负担的作用。电站装机容量3600MW,多年平均年发电量166。2亿kW?h。水库正常蓄水位1880。00m,死水位1800。00m,正常蓄水位以下库容77。6亿m3,属年调节水库,对下游梯级电站的补偿效益显著。

2012年8月30日凌晨,四川省凉山州盐源。木里和冕宁三县交界的锦屏山地区因持续强降雨影响诱发群发性地质灾害(简称8。30“地质灾害)。本次地质灾害主要为以木落脚3#营地为中心,木落脚沟-印把子沟一带为轴线,形成以群发性坡面泥石流及群发性小冲沟泥石流为主要灾种的自然灾害。正在该地区施工建设的锦屏一。二级水电站受到严重影响,8。30“地质灾害导致施工区道路。隧洞。桥梁受到严重破坏,交通。通讯。电力全部中断,部分营地供水中断,个别部位坡面泥石流造成人员伤亡。

本文主要以锦屏山地区8。30“地质灾害为例,详细介绍了类似锦屏山地区的高山峡谷地区因暴雨造成的各种地质灾害类型。发育特征及其对工程的影响,为该类地质灾害的研究及治理提供相应的参考。

28。30“地质灾害类型及发育特征

2。18。30“地质灾害类型

根据现场地质灾害调查,8。30“地质灾害类型主要有以下四类:

(1)坡面泥石流。坡面泥石流是一种发生在有碎屑堆积物的陡坡上,由降雨引发的高浓度碎屑与水的混合物沿坡面运动的现象。坡面泥石流形成过程可分为5个阶段,即土体吸水强度衰减阶段。土体蠕动变形阶段。局部滑动阶段。流动阶段和沉积阶段。坡面泥石流为本次8。30“地质灾害中最多。最常见的类型,分布于整个地质灾害区域。

(2)沟槽泥石流。该类泥石流又可细分为两个亚类,一是地形上成槽谷状的负地形,二是部分小冲沟。这类泥石流物源不仅谷底松散物质被冲出,而且有部分坡面物质参与,其规模和危害性明显强于坡面泥石流。

(3)土体塌滑。主要发育在地形较陡部位,第四系松散堆积物由于饱水增重,加之地表水下渗软化作用,导致局部土体发生剪切破坏。土体塌滑规模一般较小,多堆积于坡脚,一般危害性不大。

(4)水石流。由水与粗砂。石块及巨砾组成的特殊流体。其黏粒含量少于泥石流和泥流。水石流是本次8。30“地质灾害中3#营地遭受的最主要灾害,其成因及表现形式为持续局地特大暴雨引起山洪暴发,沟床大量固体径流物质向下游搬运,造成水流改道,南北沟排洪渠进口。木落脚沟跨公路涵洞堵塞;山洪沿场内公路进入营地,在空旷场地扩散开,水流速度减缓,固体径流物质停积,导致营地过水部位留下30～100cm(局部可达200cm)厚的沙土夹少量块碎石和树木。

2。28。30“地质灾害发育特征

2。2。1坡面泥石流灾害发育特征

8。30“地质灾害中坡面泥石流在锦屏一级施工区最为发育。最为常见,总体上看,区内坡面泥石流发育具有面广。点多。集中群发或成片群发的特征。

坡面泥石流的成因及表现形式为中陡岸坡表部零星分布的松散堆积物,在持续暴雨冲刷及雨水下渗作用下,稳定性逐渐下降直至失稳,呈条带状挟裹边坡表面植被。树根及少量块碎石从高出江面100～350m的坡面顺势而下,堆积于公路。隧洞进出口等场地,泥石流发生后坡面多显露出基岩面。一般一处坡面泥石流的方量大约300～1000m3。

8。30“地质灾害在施工区共形成28个坡面泥石流灾害点,见图1。其中,在大坝下游约5。6km左岸锦屏二级施工便桥～景峰桥1#隧洞进口段辅助路后坡发生多处坡面泥石流,发育高程高于公路数百米,坡体表部残坡积层在暴雨激发下形成坡面泥石流,同时还夹杂有少量块石,最大粒径可达3m。泥石流具有高差大。势能高及危害大的特点。在8。30“地质灾害中一次冲出量1万多m3,堆积于公路内侧长约300m范围内;另外35KV变电站与葛洲坝大奔流砂石系统项目自建营地后坡,发育2处坡面泥石流,规模较大,造成的危害较大。营地及变电站位于约1950。00m高程小缓坡平台地带,其后坡出现2处深2～4m的凹陷,间距约50m,坡表局部基岩裸露,多有薄层坡残积覆盖层,植被覆盖良好。两小凹槽处于营地后坡约200m高位置垮塌顶部,单处垮塌宽15～20m。厚0。3～1。5m,单处堆积量初估1000-1500m3,坡面泥石流在场地所处小缓坡地带堆积,其前缘堆积至葛洲坝自建营地,对葛洲坝自建营地局部建筑物产生直接冲击破坏及漫流影响,造成人员伤亡。

2。2。2沟槽泥石流灾害发育特征

施工区在8。30“地质灾害中沟槽泥石流较为发育,主要在小冲沟和沟槽状负地形部位。沟长一般不长,切割不深,谷底纵坡降陡,一般400～800‰。在长期外动力地质作用下,谷底多分布有块碎石。在暴雨条件下沟槽快速汇水,谷底及部分坡面的松散堆积物饱水后沿沟槽被冲出。总体上看,这类泥石流不仅谷底松散物质被冲出,且大多有部分坡面物质参与,其规模和危害性明显强于坡面泥石流,除淤埋阻断公路外,还对路基造成冲刷淘蚀。锦屏一级水电站施工区在8。30“地质灾害后的排查成果显示,整个施工区在8。30“地质灾害中发生了泥石流灾害的沟槽有18条。其中规模较大或危害性较大的有右岸棉沙沟泥石流,沟内冲出固体物质总量近1万m3(危害到1#。3#。5#公路,棉沙沟110KV变电站。低线砼生产系统。骨料运输皮带机转运站);右岸1#路辅助洞进口上游沟槽泥石流(危害到1#公路,对外专用公路A洞出口,见照片1);左岸牛吃水沟泥石流(危害到大沱1#营地到锦屏西桥的辅助路)。

2。2。3土体塌滑发育特征

施工区在8。30“地质灾害中部分地带滑塌灾害发育,但总体上看呈零星分布。区内覆盖层滑塌主要发育在地形较陡部位,第四系松散堆积物由于饱水增重,加之地表水下渗软化作用,导致局部土体剪切破坏,塌滑规模一般较小,多堆积于坡脚,一般危害性不大,影响范围小。

2。2。4水石流灾害发育特征

锦屏一级水电站3#营地位于雅砻江右岸木落脚沟流域2200。00m高程以下相对宽缓的两级山间台地上(俗称三坪子和二坪子),距坝址区约5。5km,营地周围三面环山。木落脚沟总体流向近东西,在2100m高程分为两个支沟,又称北沟。南沟。本文仅将南北沟汇合口以下称为木落脚沟。

在8。30“地质灾害降雨过程中3#营地东侧的南。北沟一带降水量大。持续时间长。且有多次降水过程;两岸岸坡基岩裸露,地形陡峻,降雨汇流速度快;沟床纵坡降大,洪水形成后产生强烈冲蚀作用,沟底分布的漂卵砾石砂随洪水向下游搬运,是导致本次南。北沟水石流灾害形成的根本原因。巨大的水石流强烈下蚀。侧蚀沟床,造成排洪渠进口堵塞,导致水流改道,洪水挟带大量沟床固体径流物质沿公路进入3#营地三坪生活区,在楼间空旷地带和进水房间留下30～100cm厚的沙土夹少量块碎石和树木。洪水从三坪子楼间空地和路面汇入排洪渠,再经木落脚沟天然沟床下泄,由于洪水强烈淘蚀沟床,再次造成三坪子至二坪子之间的排水涵洞堵塞,沟床向右侧改道沿公路冲入二坪子生活区,同样造成二坪子生活区部分房屋一楼进水,楼间空旷地带泥沙淤积。总体看,本次水石流仅不同程度造成营地房屋底层。场内道路与生产生活设施漫流淤埋,靠近沟口部位停放在路边的车辆被洪水冲走。

38。30“地质灾害对工程影响分析

3。1坡面泥石流对工程的影响

施工区自然岸坡坡度一般较陡,自然坡度约40～50?埃卤矶喾植加斜〔闼缮⑵禄槭敛悖脖幌∈瑁诒┯旯た鱿峦撂灞ニ籽鼗矣敫哺遣憬缑嫦禄纬善旅婺嗍鳌!?。30“地质灾害中集中群发或连片群发多处坡面泥石流或滑塌,在坡表已垮塌部位周围仍有大量未滑塌。厚度不一的坡积碎石土分布,在持续强降雨等条件下,仍有小规模局部滑塌,并发展成为坡面泥石流的可能,对沿线公路及隧洞出入口仍潜存一定威胁。坡面泥石流危害主要表现为淤埋。阻断公路,个别部位对坡脚建筑物及人员造成冲击淤埋,安全危害大。

3。2沟槽泥石流对工程的影响

施工区多条冲沟在8。30“地质灾害中暴发一定模泥石流,造成涵洞堵塞,冲毁道路及外侧防护栏。在冲沟内及其两侧还分布有少量松散堆积物,在持续强降雨。地震等特殊工况下,可能诱发一定规模的泥石流(水石流),威胁公路通行安全。特别是棉纱沟需要重点关注,沟内松散固体物质较多,棉纱沟一旦发生泥石流,势必会对出口部位的胶带机运输系统4#转载站。5S2隧洞进口～5S1隧洞出口及锦屏一级棉纱沟拌合系统等工程设施及人生安全造成严重危害。沟槽泥石流规模和危害性明显强于坡面泥石流。

3。3土体塌滑对工程的影响

施工区自然岸坡受8。30“地质灾害影响局部已形垮塌,坡表已垮塌周围仍然有大量未滑塌。厚度不一的坡积碎石土层分布,在持续强降雨。地震等特殊工况下继续发生小规模。乃至较大规模的局部垮塌的可能性较大。土体塌滑危害性不大,影响范围小,主要是滑塌堆积物堵塞交通及威胁下部建筑物。人员安全。

3。4水石流灾害对工程的影响

在8。30“地质灾害中水石流主要发生在3#营地,南。北沟沟床内的大量松散固体物质被洪水冲出,现今沟床堆积物以漂块石为主,稳定性相对较好;沟坡两岸基岩裸露,松散堆积物少。3#营地短期内遭受南。北沟大规模泥石流地质灾害的危险性较小,但遭受南。北沟水石流地质灾害的危险性较大,对三坪子和二坪子生活区潜在危害性大。水石流危险性大,危害范围广。主要表现为沟床改道。沟口形成洪积扇淤埋道路厂房。冲走车辆及房屋进水淤沙等。

48。30“地质灾害成因分析

锦屏一级水电站位于雅砻江中游锦屏大河湾之西侧,地处青藏高原向四川盆地过渡之斜坡地带。地貌上多属侵蚀山地,地形上表现为高山峡谷,其间分布有大小不等。形态各异的山间盆地和构造洼地,地势总体趋势是西北高东南低,呈阶梯状逐渐降低,由海拔5000～4000m降至约2000m。沿河两岸山势巍峨,层峦叠嶂,高差悬殊,呈典型高山峡谷地貌景观。

锦屏一级水电站施工区出露的地层主要由中上三叠统的大理岩。变质砂岩。板岩及绿片岩组成。第四系冲洪积。崩坡积松散堆积物零星分布于河谷。支沟的山间谷地内。

锦屏一级水电站施工区位于扬子板块西缘松潘-甘孜造山带南部的木里弧形构造带内。区域地质构造相当复杂,地层普遍变质,褶皱强烈,断裂发育。施工区附近规模最大的断层为坝址东侧2km的锦屏山-小金河断裂。该断裂延伸长100余公里,锦屏山断裂北段走向N25～35??E,倾NW,倾角60～90?埃隙涡〗鸷佣狭殉氏蚰隙蛊鸬幕⌒握共肌F扑榇硎祝诒4娴牟梁壑甘靖枚狭言泄嗥诨疃诨疃圆⒉磺浚囟狭盐拗星空鸹疃辔奕人疃O蟆?

锦屏山地区地处青藏高原向四川盆地过渡的斜坡地带,沟谷深切,为典型的高山峡谷地貌,地形陡峻。山高坡陡。加之山体植被单薄。岩土裸露,在暴雨情况下具备地质灾害高发易发的自然地质条件。根据洼里(三滩)站1953年6月～2000年5月流量系列统计,多年平均流量为1220m3/s。据8。30“实测降雨资料分析,与木落脚3#营地暴雨中心相对较近的锦屏雨量站6h降雨量为44mm;24h降雨量为94mm。根据锦屏雨量站1959～2012年实测24h最大降雨量分析,8。30“暴雨重现期为30～50年一遇。据现场调查,大家一致认为:3#营地北沟的雨量应比锦屏雨量站的雨量大。综合分析认为,北沟8。30“暴雨重现期约为50年一遇,相应的洪峰流量约为98。4m3/s。

综上所述,正是在这种特殊的地形地质条件下,持续局地暴雨引发了大面积群发性自然地质灾害。

5结论及建议

(1)锦屏山地区地形陡峻,沟谷纵横,地形相对高差1000～2000m,属典型的高山峡谷地貌;加之山体植被单薄。岩土裸露,具备地质灾害高发易发的自然地质条件;8。30“期间持续多次局部暴雨是本次地质灾害的诱发因素。

(2)8。30“锦屏山地区自然地质灾害点多。面广。影响范围大,主要地质灾害类型以坡面泥石流和沟槽泥石流为主,局部造成建筑物受损及人员伤亡。

(3)锦屏一级施工区自然岸坡坡表。冲沟内及其两侧还分布有少量松散物堆积物,在持续强降雨。地震等特殊工况下,可能诱发小规模的泥石流(水石流),威胁公路通行安全;在8。30“地质灾害中已发生垮塌周围还有发生小规模。乃至较大规模的局部垮塌的可能,对沿线公路及隧洞出入口部位的车辆及人员通行构成一定威胁;3#营地短期内遭受南。北沟大规模泥石流地质灾害的危险性较小,但遭受南。北沟水泥石流地质灾害的危险性较大,对三坪子和二坪子生活区潜在危害性大,需采取一定的防范措施。

(4)建议在高山峡谷地区进行场地选择。道路布线时,坚持按照先避让。后布置。再处理“的原则,尽量减少地质灾害对工程的影响。

锦屏8。30“地质灾害发育特征及其对工程影响分析