滑坡体对水电站工程方案选择的影响分析

□王昌用 邓胜权

水电站工程的库岸稳定问题是水电站工程设计中的一个非常重要的问题，它关系到工程的枢纽布置、方案比选、工程安全和工程投资等多方面的问题，对水电站的方案比选具有决定性作用。特别是有的水库的水电站工程，因为水库蓄水抬高了地下水位，电站放水发电又使水库水位跌落，库岸在水库水位上涨和跌落的反复作用下，滑坡体和崩塌体的内部结构受到了较大的破坏影响，其稳定性也同时受到了较大的影响。本文以天电水电站工程为例，试对滑坡体对水电站工程方案选择的影响进行分析。

天电水电站位于湖北省恩施市境内清江上游末段。清江是长江支流，为恩施州区内最大的河流，蕴藏了丰富的水电资源。拟建的天电水电站工程装机规模为65MW，引用流量为120m3/s，水库正常蓄水位575m。工程枢纽布置主要有拦水坝、引水隧洞、压力管道和厂房等组成。

在工程勘察初期，根据工程区的实际情况，在工程区河段内初拟了两个大方案作比较。方案一为长隧洞引水方案：利用原天楼地枕电站的底拦栅坝，没有水库，引水至车坝发电，引水隧洞长6 000m 左右；方案二是修建调节水库方案：共选定了三个坝址，上坝址位于桥坡，中坝址位于二工区下游的岔口岩，下坝址位于二岩。两个方案都受到滑坡体或崩塌体的影响。

工程区位于清江上游段的末端，河流深切，河床高程为500m～570m，两岸山顶1 200m～2 000m，高差达700m～1 500m。两岸岸坡陡峻，为滑坡体和崩塌体提供了良好的地形条件。在经过地质运动和清江河水的冲刷作用等多种因素的共同作用下，在工程区河流两岸形成了多个滑坡体和崩塌体。工程区河段自上游向下游，左岸依次有姚家坪滑坡体、桥坡滑坡体、诸侯坝滑坡体和二岩滑坡体；右岸依次有朝东岩崩滑体、诸侯坝1#崩塌体、二岩2#崩塌体和周家园崩滑体等，由于受江水侵蚀等多种因素的影响，崩滑体前缘一带均形成了一系列次级滑坡堆积体。

方案一为引水式。引水隧洞位于清江右岸，沿线地表起伏较大，最高山峰有1 000 m，最低处（进水口处）只有600m，高差达400多米。引水隧洞进口段约500m 左右处于朝东岩滑坡体的次级滑坡体千家寺滑坡体的前缘，地表为覆盖层，厚度20～40m，为崩塌堆积，其成分主要为碎石土，胶结良好。引水洞轴线方向与岩层走向的交角为10°左右。洞顶岩层厚5～50m，从进口往里逐渐变厚。岩性为三叠系大冶组（T1d）中下部地层，岩性以灰岩为主，夹页岩。岩层产状：走向25°～30°，倾295°～300°∠10°～15°，为单斜构造。岩层产状变化不大，构造不发育，未见大的断层，裂隙中等发育。进口段上部为滑坡体，隧洞上伏岩层厚度有限，且较破碎，在隧洞施工中会对上部滑坡体产生较大的影响，甚至会对滑坡体的整体稳定产生影响。滑坡体的存在增加了施工难度和工程投资。

方案二为修建水库方案，共选定了三个坝址，上坝址位于桥坡，中坝址位于二工区下游的岔口岩，下坝址位于二岩。

上坝址方案。上坝址位于桥坡段，坝高35m。工程区内的滑坡体主要有千家寺崩滑体、刘家村崩滑体、肖家坪崩滑体和桥坡滑坡体等四个崩滑体。水库蓄水深度最大只有30m 左右，滑坡体的淹没深度最大只有10m 左右，只有滑坡体前沿部分的局部能被水库淹没，因此水库蓄水对滑坡体的影响不大。对局部不稳定部分，只要稍作工程处理即可，工程量不大，对整个工程布置没有较大的影响。

中坝址方案。中坝址位于岔口岩，坝高85m。工程区滑坡体除包括上坝址的滑坡体外，还有诸侯坝滑坡体，该滑坡体对工程的影响较大。诸侯坝滑坡体位于清江左岸，距中坝址0.6～1.8km，滑坡体纵向长600～1 000m，前缘宽1 200m，后缘宽200～300m，面积约0.7km2，根据物探和地质钻孔得知，崩滑体厚度变化大，主要堆积区为前缘临江段，其厚度在前缘引水渠外侧厚30～50m、内侧厚50～80m，局部最厚可达100m 左右，中部至后缘厚30～50m，估算总体积在3 500万m³ 左右。崩滑体物质成分以块石夹碎石为主，充填粉质粘土，下伏基岩为二叠系栖霞组炭质页岩。滑坡体前沿由于河流的长期冲刷，部分地段形成了十几米高的陡坎，且经常出现垮塌现象。其前沿基岩出露高程为520m，水库正常蓄水位为575m，淹没深度最大达55m，淹没体积占滑坡体总体积的20%左右。

诸侯坝滑坡体在目前看是稳定的，除前沿有局部受河流冲刷垮塌外，其他地方没有发现滑动的迹象。在水库蓄水后，滑坡体可能有整体失稳和局部失稳两种。因此，须对其稳定性进行分析计算。稳定性分析方法采用不平衡推力法。根据《岩土工程设计手册》、《水工设计手册》、《城市防洪工程设计规范》确定的抗滑稳定安全系数，基本荷载组合为1.1，特殊荷载组合为1.2。滑坡体整体的稳定系数均在1.2 以上，表明其整体稳定好；但水库运行期前缘一带存在变形、局部滑移失稳可能。由于滑坡体离大坝很近，即使是局部失稳情况下也可能对大坝构成较大的危害。因此，诸侯坝滑坡体的稳定问题是中坝址是否可行的决定性因素。根据上面对诸侯坝滑坡体的稳定分析计算，局部失稳的可能性较大，因此，如果选择中坝址方案，就必须对诸侯坝滑坡体进行工程处理，使其处于稳定状态。在做方案比较时，要把诸侯坝滑坡体治理工程费用加入到工程投资里去。

下坝址方案。下坝址位于二岩下游，坝高95m。工程区的滑坡体除包括上述的滑坡体外，还有二岩滑坡体。该滑坡体对工程的影响较大。二岩滑坡体前缘高程510～515m，后缘高程690～700m，纵向长约800m，前缘宽约120m，后缘宽约100m，面积约0.08km2。滑坡体厚度略有变化，根据物探成果和专项地质调查结果综合分析，其厚度在前缘引水渠外侧厚10～20m、内侧20～30m，中部至后缘在10～20m，估算其总体积在150万m3左右。滑坡体总体上呈舌状展布于左岸。滑坡体物质组成为碎块石土，碎块石夹土位于中部缓坡至后缘大片区域，碎块石则位于滑坡体中部至前缘。二岩滑坡体目前总体稳定。通过分析计算，在水库运行期，前缘一带存在变形等库岸改造问题，并可能诱发整体牵引式滑移失稳问题。滑坡体离大坝较近，对工程影响较大，且对滑坡体治理较难，费用较高，故在方案比选时将此方案除去了。

通过上面的分析论述可以看出，滑坡体对于工程方案的选择有重要影响。几个方案都受到滑坡体的影响，但滑坡体对方案一和方案二中的下坝址方案的危害较大。方案二中的中坝址方案虽受到诸侯坝滑坡体的影响，但可以对其进行工程处理，且处理方法较简单，费用也不高，因此是可以实施的方案。

上述分析论述告诉我们，在进行水电站工程勘察时，一定要把工程区内滑坡体的性质、规模、稳定性和治理方案搞清楚，为整个工程的布置和方案比选提供准确的地质依据，以保证工程布置合理，经济最优。