雷山鸡鸠水库下坝址左岸滑坡残留体工程地质判别与变形机制分析

雷山鸡鸠水库下坝址左岸滑坡残留体工程地质判别与变形机制分析

北京市勘察设计研究院有限公司北京100038

摘要:本文将结合鸡鸠水库工程在野外地质调查过程中对下坝址左岸滑坡残留体的变形迹象、边界条件、形态特征的辨识、分析与判断,并加以钻探的揭示验证来阐明在工程地质调查中对斜坡变形破坏要素进行工程地质判别的重要性,进而通过对左岸边坡变形破坏前的还原分析研究该滑坡残留体的变形机制,以便对其变形趋势及稳定性作出科学预测和评价,为鸡鸠水库的工程建设提供确凿的工程地质依据。

关键词:滑坡残留体;工程地质判别;变形机制分析

1、项目概况

鸡鸠水库位于贵州省雷山县大塘乡欧哈河中下游河段,拟建大坝距黔东南州凯里市约62km,距雷山县城约9km。该水库为雷山县水利建设“三大会战”规划的唯一一座中型水库,主要由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、导流洞兼取水放空隧洞、输水管道工程等组成,是一个以城市供水为主,兼顾灌溉的综合性水利工程。水库总库容1202万m3,兴利库容为1025万m3,年供水量1811万m3,最大坝高69.3m,坝前蓄水高度62m,回水将至高岩村,总长5.1km。水库建成后将有效解决雷山县城区和凯里市共15.14万人的生活用水,以及下游2630亩农田灌溉用水。

2、下坝址区工程地质条件概述

2.1地质构造

下坝址区位于乌尧复式背斜西翼,根据现场调查,岩层产状变化较大,在下坝址河段从下游至上游由N70~90°W/SW∠10~18°转为N20°W/SW∠5°,再往上游转为N25~50°E/NW∠20~27°,在坝轴附近总体产状为N47~70°W/SW∠10~18°。

2.2地形地貌

下坝址区河谷相对宽阔,两岸地形浑厚,河谷类型为不对称的“V”型谷。区内河流流向由SW40º逐渐转向NE30º左右,枯水期河水位高程888.0m,河水深0.5~1.0m,河面宽约8.0m。下坝址区左岸为内凹的土质岸坡,边坡坡度28~37°,谷缘高程约1100m,之上坡度较缓,坡度10~15°;右岸为外凸的基岩岸坡,高程950m以下坡度较陡,坡度43~46°,高程950m以上坡度较缓,坡度12~24°,谷缘高程约980m。

2.3地层岩性

下坝址河床、两岸出露的基岩为上元古界下江群番召组第二段(Pt3f2b)灰色薄至中厚层状粉砂质绢云母板岩;右岸岸坡表层普遍覆盖由碎石混粘性土组成的残坡积层(Q4edl)与崩坡积层(Q4col+dl);左岸分布滑坡堆积形成的块碎石土层(Q4del)。

2.4岩体结构

下坝址区岩体基本属单斜构造,岩层产状倾向为N47~70°W/SW∠10~18°,岩层性状见图3-2。河谷边坡类型:左岸为斜向坡或逆向坡,右岸为顺向坡或斜向坡。通过对下坝址区地表随机结构面的统计分析,区内岩体中节理、裂隙较发育,主要的优势方位:①N52~85ºE/NW∠25~36º(劈理,性状见图3-3);②N52~85ºE/NW(SE)∠70~85º;③N55~70ºW/SW∠74~87º;④N2~20ºW(E)/SW(NW)∠74~86º。

2.5水文地质条件

下坝址区地下水类型主要为基岩裂隙水,欧哈河是工程场区内地下水排泄基准面。根据现场调查,拟选坝轴左岸分布1处下降泉眼,右岸接近河床部位存在基岩裂隙水溢出带,水量均较小,但长期流水。

3、左岸滑坡残留体的工程地质判别

3.1变形现象与形态特征

(1)变形现象

在野外地质调查过程中,发现了一些下坝址区有别于其它河段的异常现象,具体如下:

①由山口至库尾,欧哈河谷谷底宽一般约30~50m,河床多以冲洪积的砂、卵砾石层与基岩交替出现。而本段河谷宽约90m,且河道内散布大量的不规则棱角状巨型滚石及块石。

②欧哈河尚处于青壮年期,阶地不甚发育。从山口至库尾,河流两侧仅发育一级阶地,而且由于河流蜿蜒曲折,一级阶地的发育具有分布不连续,两岸不同时发育的特点。而本河段左岸为凹岸,却分布比右岸范围还要大的第四系覆盖层。

③从山口至库尾,河流弯段均因水流遇基岩坡体受阻产生转弯,而在本段内,水流在流水动力的作用下遇到第四系覆盖层却产生小角度变向。

上述现象虽均为自然现象,却有别于全长约8km调查河段的整体分布规律。因此,由以上现象可以初步断定,本河段边坡曾经发生过边坡失稳且导致堵塞河道,最终形成一定规模的天然坝体与堰塞湖,溃坝后残留堆积物迫使河道产生小范围的改道。

(2)形态特征

根据上述对该段边坡的初步判断,对下坝址河段两侧岸坡的坡体进行了更进一步的调查。

右岸为凸岸,岸坡地形完整,坡表无较大的冲沟发育,且坡脚处基岩出露,无任何变形迹象。然而,在对左岸岸坡进行调查时发现,该岸边坡在坡体形态上具备了滑坡的要素与特征:

①左岸岸坡在坝轴上、下游两侧发育2条冲沟,整体地形呈低洼内凹的“圈椅状”。

②在坡脚及后缘分布三级台坎,其中,坡脚第一级台坎比现河水位高3.0m左右,中间稍宽,两头较窄,宽处约30m,呈“梳子状”,其后缘中部发育一处泉眼(编号:q1);第二级台坎较第一级台坎高约9.0m,两头宽、中间窄,宽处宽约6.0m,窄处宽约3.0m;位于后缘的第三级台坎同样被后期人类活动改造为农田,滑坡后缘的圈谷亦完全为坡积物所覆盖,但陡倾坡外的滑坡后壁还依稀可辨,且基岩正常出露。

③在二级台坎上方斜坡部位生长有年代较久的“马刀树”,具体详见图4-4。其记载了现状左岸边坡在过去亦曾发生过蠕滑变形,但位移不大,而后由不稳定逐渐趋于稳定,现今边坡处于稳定状态。

3.2边界条件

由上述工程地质判别与定性分析可以推断,目前的下坝址左岸边坡为一现状稳定的滑坡残留体,其各边界条件如下:

①经野外调查,其上下游两侧的冲沟均有基岩出露,且岩体结构及岩层产状与周边区域的一致,可以确定上下游两侧的冲沟即为其上下游边界。

②从坡体结构面的发育情况分析,下坝址区的岩层面与劈理面具有良好的延展性及贯通性,两者相互交错切割构成了古滑坡残留体的底部边界。另外,除岩层面和劈理面优势发育外,下坝址区内还发育3组陡倾坡内或坡外、近平行坡面走向的优势结构面。

③后缘分布的第三级台坎虽已被改造为农田,且后缘的圈谷亦完全为坡积物所覆盖,但陡倾坡外的后壁还依稀可辨,基岩正常出露。由此可确定第三级台坎的后壁构成了古滑坡残留体的后缘边界。

3.3工程验证

为验证对左岸边坡工程地质判别的正确性,并进一步深入掌握滑坡残留体内部的岩体结构,在边坡中轴中心附近及上游冲沟下游侧各布一个勘探点进一步查明边坡性质。根据勘探成果,两孔的覆盖层分别为11.00m和12.80m,岩性以碎石混粘性土为主。在勘探过程中,钻孔出现了较为严重的漏浆现象。经调查发现,第一级台阶后缘泉眼q1溢出水流变浊,呈乳白色;且在河边呈带状分布的乳白色钻探冲洗液渗出带(q2~q3),沿河流方向延展,长约20m。,具体各泉眼位置详见图4-9。

3.4滑坡残留体规模

综合野外地质调查及勘探成果推测,左岸滑坡残留体高约80m,前缘宽约120m左右,厚8~12m,总方量约6~8万m3。组成物质主要为结构较松散的前期滑坡堆积形成的碎石混粘性土,表层以粘性土为主,底部主要为碎石,局部存在架空现象。

参考文献

[1]佴磊,汪发武.层状岩体边坡破坏形式的工程地质判别[J].长春地质学院学报.1991,21(3):327-332,340.

[2]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].北京:地质出版社,1994

作者简介:杨晓芳(1983–),男,工学硕士,2008年毕业于成都理工大学环境与土木工程学院地质工程专业,工程师,现在工程勘察所从事岩土工程勘察方面工作

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