虎跳石电站库区岸坡稳定性及地质灾害防治措施研究

虎跳石电站库区岸坡稳定性及地质灾害防治措施研究

马志玮张锦维

云南省地质工程勘察有限公司，云南昆明650000

摘要：蓄水是绝大多数水电站库区岸坡失稳的主要因素。对虎跳石电站库区岸坡稳定性进行分析，加强虎跳石电站地质灾害风险性的评价，可以为大盈江一～三级电站地质灾害防治提供有力依据。本文重点围绕虎跳石电站库区岸坡稳定性及地质灾害防治措施展开了论述。

关键词：虎跳石电站；库区岸坡；稳定性；地质灾害；防治

在水库蓄水和现场地质特性等因素的影响下，虎跳石电站库区岸坡的稳定性并不高，发生各种地质灾害的几率比较高，对于周围居民的生命财产安全威胁也比较大。只有准确把握虎跳石电站库区岸坡稳定性情况，并采取针对性的地质灾害防治措施，才能够提高库区边坡稳定性，降低各类地质灾害的发生几率，为虎跳石电站运行效益的有效发挥提供保证。

一、虎跳石电站库区的工程地质条件

（一）地形地貌

库区位于侵蚀构造中切割中山陡坡地貌区，库区位于大盈江虎跳石峡谷段，微地貌总体属河谷地貌，大盈江自北向南流，于大盈江一级站拦河坝处转向南西，河流断面呈不对称“U”形，右岸坡陡峭，地形坡度60～85°，坡度近垂直，山顶高程约854.9m，左岸为大盈江与户撒河分水岭，左岸坡坡度20～50°，山顶高程约890m。库岸坡度较陡，陡峭的坡度利于崩塌、滑坡的形成[1]。

（二）地层岩性

根据野外调查情况，库区及周边主要出露第四系崩积层（Q4col）碎、块石，第四系滑坡堆积层（Q4del）含砾粉质粘土，第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）漂卵石和残坡积层（Q4el+dl）粉质粘土，出露基岩为高黎贡山群（Pz1gl）板岩。属较硬薄层～中厚层片岩、片麻岩、变质砂岩岩组，区内发育大盈江活动断裂，受断裂影响，左岸岩体破碎，风化厚度大，右岸竖向节理发育，岩体完整性较差。破碎的岩体有利于崩塌、滑坡的形成[2]。

1.第四系崩积层（Q4col）

为碎、块石，成分为强风化板岩，棱角状，大小一般6～400cm，大者超过10m,于大盈江内堆积，多数已被冲刷至下游。主要分布于大盈江右岸坡脚。

2.第四系滑坡堆积层（Q4del）

为含砾粉质粘土，其中约含30%强风化板岩角砾，砾径0.2～6cm，含10%强风化板岩碎石，大小6～20cm,堆积厚度1～2m,堆积松散。主要分布于户撒河左岸斜坡上，为大盈江一级电站厂房后滑坡堆积体。

3.第四系冲洪积层（Q4al+pl）

为漂卵石，成分为强风化板岩，棱角～次棱角状，其中卵石大小6～20cm，含量约10～30%，漂石大小20～400cm，含量约40～60%，其余为砂砾石，堆积厚度约1～4m。主要分布于大盈江及户撒河河床内。

4.第四系残坡积层（Q4el+dl）

为褐黄色粉质粘土，稍湿，硬塑状，约含10%强风化板岩角砾，砾径0.2～5cm，主要分布于库区两岸斜坡及坡顶。其中库区户撒河左岸及户撒河以南左岸残坡积层厚度较大，约2～15m；库区右岸及户撒河以上左岸残坡积层厚度稍薄，约3～5m。

5.高黎贡山群（Pz1gl）

岩性为板岩、泥质板岩，灰、浅灰色，岩层产状右岸298°∠10°，左岸207°∠34°。其中水库两岸水位变动带岩体处岩体为弱风化，岩体完整，库区左岸岩体风化深度较大，水位变动带以上岩体多为强风化，节理裂隙发育，岩体完整性较差，局部呈土夹石状、块状，库区右岸风化深度较浅，岩体总体比左岸完整。

（三）水文地质

库区位于大盈江及户撤河交汇处，地表水对坡脚的冲刷及水库蓄水、放水引发水位变动对斜坡稳定不利。

二、虎跳石电站库区岸坡稳定性分析

（一）库岸宏观稳定性

库区两岸坡坡度20°～60°，库尾段局部为陡崖，岸坡上部为残坡积松散土体及强风化板岩，水位变动带范围内岩体呈弱风化，完整性较好，且右岸局部河水侵蚀严重处已修建有砼挡墙护坡，河水对库岸的侵蚀程度总体较轻；通过调查了解，结合2004年10月至2022年2月的卫星影像图比对，近20年来，库区经历了2013年7月、2015年8月、2018年8月、2019年7月、2020年7月、2021年7月等数次特大暴雨、洪水的考验，库岸基本无变化，仅出现了1处小型滑坡和2处小型崩塌，岸坡稳定性较好。但从左库岸斜坡往上继续推延，斜坡局部，尤其是斜坡上的公路边坡小规模塌、滑现象较普遍，说明左库岸斜坡局部稳定性较差；库区右岸分水岭较低，除B3258外未发现明显塌、滑现象，总体较稳定。图1和图2分别为库区右岸/左岸的水位变动带基岩。

图1 库区右岸水位变动带基岩

图2 库区左岸水位变动带基岩

（二）库岸斜坡稳定性计算

库区右岸主要为岩质斜坡，较弱结构面主要为节理裂隙面，采用南京库仑公司开发的岩土勘察设计软件GEO5中的岩质边坡稳定分析模块进行稳定性计算。左岸残坡积层及强风化层较厚，土岩接触面为主要不利结构面，采用加拿大Geostudio公司开发的关于岩土工程边坡分析的计算仿真软件“Geostudio  2018”中的SLOPE／W模块进行稳定性计算。计算剖面为本次1：2000实测剖面。本次未对研究区岩土取样试验，岩土物理力学参数采用以往工程类似岩土体参数值，如表1。

表1岩土物理力学参数

经计算，库区右岸抗滑力大于下滑力，安全系数大于1，库岸稳定。大盈江二级水电站枢纽工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型工程，边坡抗滑稳定设计安全系数持久工况为1.10～1.05，短暂工况为1.05～1.00，其计算结果满足规范要求。

左库岸在持久工况下斜坡总体稳定，但在降雨工况下，安全系数接近1，处于临界状态，易发生塌滑。据现场调查，左岸山体道路边坡多小规模崩、滑，计算结果与现场实际情况相吻合。

也就是说，库区左岸在降雨影响下斜坡稳定性较差，诱发滑坡、崩塌灾害的危险性高。虎跳石电站库区左库岸坡脚分布有大盈江一级站及户撒河五级站厂房及大盈江二级站库区，若岸坡发生大规模崩塌、滑坡，堵塞河道及拦河坝泄洪口，将对电站造成直接危害；大盈江虎跳石段江面由数百米宽度陡然收束至50m宽，形成了雍水卡口，泄水不畅，若滑坡、崩塌堆积体进入库区，将加剧堵塞，导致大盈江洪水在县城区段形成上泄下堵的局面，使江水倒灌形成洪涝灾害。大盈江一级水电站枢纽工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型工程，虎跳石电站库区地质灾害风险性为高。

三、虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性的防治措施

（一）加强地质灾害的监测

要想加强虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性的防治，需要在日常管理工作中，做好灾害监测工作。首先，建立群测群防和群专结合的网络体系和地质灾害点速报制度，实行“县、镇、村、电站”多级负责制，汛期值班，发现灾情迅速上报[3]。其次，做好预警、预报工作，如暴雨预警、地震预报，制定应急预案，在不同降雨量下启动不同等级预案。再次，加强汛前排查，确保排洪通畅。最后，对出现的可能危及电站及库区行洪的灾害体，能治理的进行治理，否则宜加强监测。

（二）加强地质灾害的研究

要想加强虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性的防治，除了需要在日常管理工作中加强灾害监测之外，还需要对地质灾害进行更进一步的研究和分析。而常用的地质灾害研究方法主要有以下几种。

1.钻井技术

钻井技术是最基础、最实用的一种地质灾害研究手段。借鉴以往的钻井经验，发现受到不同地质构造的影响，钻井形成的形状也不同。根据这一点，对虎跳石电站库区地质构造进行研究，对钻井形成形状进行分析，就可以了解现场边坡的稳定性，评估发生频率最高的地质灾害类型，进而为地质灾害的预防与控制打好基础。

2.探地雷达技术

在虎跳石电站库区地质灾害研究工作中，探地雷达技术的应用也非常关键，能够对现场地下环境的构造进行明确。因为这一技术的应用能够对地下环境中各种复杂却有序的电磁波进行有效的收集与反射，然后通过分析这些电磁波特征，了解地下环境的整体性构造。另外，这一技术的应用还能够保证浅地层构造分析结果的精确度，帮助人们更加深入的了解地质灾害区域的地质构造特征，明确地质灾害的诱发因素。

（三）加强地质灾害边坡稳定性防治方案的策划

针对有可能危及虎跳石电站正常运行的灾害体，需要采取针对性的防治措施。而为了保证防治措施的有效性，需要体现制定针对性的防治方案。在这一过程中，需要注意以下几方面。

1.全面搜集与边坡稳定性有关的资料信息

要想加强虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性的防治，需要在前期阶段加强各方面资料信息的收集与整理，并在此基础上整理出科学合理的防治方案。首先，将技术人员和勘察人员组织在一起，在虎跳石电站库区进行全面地质灾害现状的勘察与调研，并对库区的地质构造、岩土性质、自然条件以及水文特征等相关信息资料进行收集[4]。其次，利用这些信息，确定库区边坡的稳定性，评估库区地质灾害防治的可行性。然后再结合相应的防治难易程度和地质灾害防治目标，制定出针对性的地质灾害防治方案。

2.科学计算边坡参数

在完成相关资料信息的收集之后，还需要进行相应的数据计算，进一步提高支护方案的科学性、合理性与可行性。首先，计算边坡参数，并对边坡回填高度、长度和类型等进行明确[5]。其次，借助科学合理的数据计算方法，对边坡土质情况进行分析，对边坡施工过程中的安全等级进行测定。最后，在边坡支护施工中，对边坡图的饱和重度、天然重度和基底摩擦系数等予以重点考虑。

3.有效制定边坡稳定性控制方案

在边坡稳定性控制方案的制定过程中，需要注意以下几方面。首先，以动态设计理念为指导，以先进的施工技术为方式，提升边坡的稳定性。同时，做好边坡施工现场安全管理工作。其次，加强各种施工设备的检查与维护，加强施工人员的培训与教育，然后在综合考虑各方面因素的基础上制定出具有较高可行性的边坡稳定性控制方案[6]。最后，对边坡的滑坡度、抗滑度、长度以及宽度等因素进行重点考虑，然后再一次为基础对边坡稳定性控制方案进行优化和完善。

（四）加强相关法律法规建设

虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性的防治是一项长期的工程，需要很多人的共同努力与支持。如果在虎跳石电站库区发生地质灾害之后再采取应对措施，不如提前发现问题，采取针对性的防控措施，降低地质灾害的发生几率。而要想加强虎跳石电站库区地质灾害的预防与控制，就需要重点提高人们的安全意识与边坡稳定性治理意识。首先，在虎跳石电站库区边坡设计与施工初期阶段，就要通过培训等方式提高施工人员的地质灾害防治意识，并引导其将地质灾害防治意识应用到后期工程的建设施工、运行管理与后期维护等工作当中[7]。其次，国家相关部门还需要对虎跳石电站库区的地质灾害发生几率进行分析，对地质灾害防治工作开展需求进行总结，然后在此基础上制定出相应的法律法规，从法律层面支持地质灾害防治工作的开展，确保相关工作的开展能够有法可依，有章可循。

四、结语

经过现场勘察和分析，发现虎跳石电站库区地质灾害边坡稳定性非常差。要想加强地质灾害的防治，不仅要在日常工作中加强地质灾害的监测，还要加强地质灾害的研究，并根据实际情况采取针对性的应对措施。针对出现的可能危及电站及库区行洪的灾害体，必须要制定出针对性的防治方案，借助技术性措施提升边坡的稳定性。同时，还要加强法律法规建设，强化人们的地质灾害防治意识。

参考文献：

[1] 夏延檐. 蓄水对澜沧江某水电站岸坡稳定性影响分析[D]. 贵州:贵州大学,2015.

[2] 肖华波,杨静熙,王刚,等. 楞古水电站岸坡稳定性及对坝段选择的影响[J]. 人民黄河,2017,39(2):107-111.

[3] 郭光. 桐子林水电站右岸枢纽区边坡稳定性及支护处理措施研究[D]. 江西:南昌大学,2016.

[4] 韩小虎,卢波,王福荣. 边坡地质灾害治理技术探讨[J]. 中国金属通报,2023(3):213-215.

[5] 赵会兵. 边坡地质灾害治理工程施工分析[J]. 江西煤炭科技,2023(4):116-119,125.

[6] 冯沛良. 金属矿山边坡地质灾害治理技术[J]. 中国金属通报,2023(1):132-134.

[7] 李程. 矿山岩土工程边坡地质灾害预控措施[J]. 内蒙古煤炭经济,2023(9):157-159.