向家坝水电站马延坡蠕滑变形体变形机制及治理措施研究.docx

向家坝水电站马延坡蠕滑变形体变形机制及治理措施研究 1 边坡重塑变形结构面 向家水库水库是金沙江级水库的最终层，总装机为6.106g。2006年，它正式开始建设。 马延坡蠕滑变形体位于电站坝址右岸,主要变形范围约3×105m2,变形体方量约6×106m3。该变形体边坡是一顺向坡,坡表自然坡度为12°~20°。边坡下伏基岩为侏罗系自流井组砂岩与泥岩互层,泥岩经风化和遇水软化后多形成软弱夹层,上部覆盖层主要为残坡积物、崩坡积物和人工堆积物,在边坡区东部还有一些早期滑坡形成的堆积物。 2006年主汛期数场大暴雨后,马延坡顶部区域产生了大裂缝,并随时间不断加剧,裂缝最大宽度达50 cm以上,初步推测边坡处于蠕滑变形状态。 边坡内软弱夹层较发育,主要有4层,自下而上依次为JC(1)~JC(4),软弱夹层厚度不一,最薄处只有0.1 m,最厚达6.0 m以上,物质组成为岩石碎块碎屑夹泥。软弱夹层抗剪强度低(?=13°~16°,c=0~14 k Pa)。初步判断软弱夹层是构成边坡顺层滑动的主要结构面。 由于坡上布置的工程中心变电站和砂石加工系统建(构)筑物基本修建完成,如果边坡蠕滑变形进一步加剧并造成失稳,将给工程带来巨大损失。因此,开展边坡变形监测工作,探究其变形机制,对制定合理的加固处理方案十分重要。 2 模型材料的布设和测斜仪的布置 目前,工程界广泛采用大地变形测量和多点位移计实施边坡位移监测,部分工程也采用钻孔测斜仪监测边坡的内部变形[3~5]。考虑到马延坡蠕滑变形体的物质组成和滑动变形特性,以及当地天气多雾的特点,经充分论证,宜选择以钻孔测斜仪为主的监测手段对处于蠕滑变形状态的边坡进行监测。主要监测目的是确定可能的滑面,监测边坡变形的速率,辅助研究边坡变形机制,验证勘探成果,以便于应急措施的决策和治理方案的研究。 如图1所示,马延坡蠕滑变形体由岩土体结构特点可划分为I和II区。I区覆盖层较厚,可能的滑移模式为沿基岩与覆盖层界面处的JC(1)夹层产生整体蠕滑变形,并且只要JC(1)夹层在开挖时被切脚,就很容易沿该层面产生滑移剪出,同时产生后缘拉裂;II区覆盖层较薄,可能的滑移模式为沿基岩内各软弱夹层(JC(1)~JC(4))形成顺层滑动,且不排除产生多级台阶状滑动的可能。总的来看,I区岩层破碎,II区岩层较为完整,初步判断II区变形是新生的,但从探坑中可见岩层中有夹泥,历史上也可能有蠕滑变形,故其变形机制仍需结合内部变形监测成果作进一步研究。 测斜仪是一种量测仪器轴线与铅垂线之间夹角的变化量,进而计算出岩土层各点的水平位移的仪器。测斜仪套管一般安装在近似铅直的钻孔内,钻孔需穿过预料可能发生位移的区域,而套管的底部必须嵌入稳定的基岩内作为基准。根据马延坡蠕滑变形体的形态和规模,按照推测的边坡变形范围,结合钻探和井探成果,在5条勘探线总共布置了17台钻孔测斜孔仪,编号分别为IN01,IN02,IN03,…IN17,其中位于主要区域内的测斜仪有8台,其具体位置如图1所示。测斜仪孔深一般为30 m,其深度主要根据地质钻孔取芯情况,以穿过下部JC(1)软弱夹层为控制。 3 孔口累计合位移–深度关系分析 蠕滑变形主要区域内测斜孔的具体位置如图1所示,其中,IN05测斜孔因施工破坏,IN06,IN07测斜孔因变形过大,超出测斜仪的量程范围,后来进行了重新安装。从监测结果可见,I和II区测斜仪监测结果有良好的一致规律,限于篇幅,本文选取具有代表性而且观测资料连续的IN03,IN14测斜孔进行分析。 IN03孔位于变形体(I区)中上部位置,孔口高程564.78 m,IN14孔位于变形体(II区)的中下部位置,孔口高程468.26 m,两孔高差接近200 m。观测数据见表1,各孔累计合位移–深度的关系曲线见图2。 监测成果表明,马延边坡已发生较大规模的滑动变形,且在边坡深部10~20 m存在一个典型的滑动带,其厚度一般为1~3 m,最厚达4 m左右。 由图2(a)可知,IN03孔孔口累计合位移为57.07mm,在孔深19.5 m处,累计合位移为55.58 mm,合位移方向为116°。从测斜孔孔口至孔底深度范围,位移变化可分为3段:第1段为孔口~孔深19.5 m段,各点的位移值基本一致,为一铅直向的直线;第2段为孔深19.5~23.5 m段,各测点合位移为0.00~55.58 mm,各点的变形为一接近水平的斜线;第3段为孔深23.5 m~孔底,各点位移为0,测斜孔保持初始位置不变。 由图2(b)可知,IN14孔孔口累计合位移为38.46mm,合位移方向为123°,孔深19.5 m处合位错为49.81mm。IN14孔测得的变形规律与IN03孔基本一致,但IN14孔口附近的变形趋势呈反弯状态,为观测期施工活动中人为地对孔口部位的测斜管碰撞所致,时间发生在20