王 铸

(自贡市水利电力建筑勘测设计院,四川自贡,643000)

2007年12月,我院承担了双江口水电站库区移民安置工程木尔宗沟 2级水电站可研——初步设计阶段的勘察设计任务。在具体勘察过程中,通过钻探、物探、地质调查等综合勘察手段对高山区古滑坡体的综合分析有了新的认识,本文介绍如下。

1 工程基本情况

木尔宗沟系大渡河上游左岸一级支流绰斯甲河的一小支沟,位于马尔康县木尔宗乡境内,全长62.5km,流域面积 149.30km2。木尔宗沟二级站为无调节引水式电站,取水枢纽位于木尔宗沟与绰斯甲河汇合口上游约 8.0km、河沟海拔 3004m～3010m处,下游与大型水电站——双江口水电站库内水位衔接。电站利用落差 485.05m,设计引用流量 2.65m3/s,装机规模为 10MW。

工程区位于青藏高原东南部川西北丘状高原南缘山原地带,属深切割高山区构造侵蚀与剥蚀侵蚀堆积地貌,以 2级水电站坝址为界,上下游地形地貌迥然不同。坝址以下至沟口位置,无大型冲沟分布,河谷呈不对称“V”型,谷底狭窄,河流湍急,多有跌水跌坎分布。左岸绵延分布厚达数十米至上百米的堆积物;右岸则均系陡崖,坡麓地带多见倒石堆状或裙状分布的崩塌堆积体。坝址以上河谷呈“U”型,两谷坡均为基岩,地形坡度一般 30°～45°,谷底较平坦开阔,坡降不大,形成了较开阔的漫滩阶地地貌。沟内纵剖面图见图 1。

图 1 木尔宗沟干流二级水电站纵断面

经地质与设计人员现场踏勘后,初步拟定了上下两条坝线进行比较。两坝线直线距离约240m,平面上河流有一较大拐弯,河面高差约7m。上坝线河道较平直,两岸山体陡峻,拨高 ＞1000m,地形坡度 ＞40°,谷底高程 3003m～3005m,宽约 110m;现代河床高程 3003.27m,宽约10m,两岸高漫滩高出现代河床约 1m～2m,河谷平坦开阔。上下坝线之间河谷开阔,至下坝线位置河谷收窄,谷底高程2995m～3004m,宽约75m;现代河床高程 2996.04m,宽约 8m。左岸为一巨大的第四系松散堆积体,自然地形坡度约 30°,上建有“之”字形村间公路。右岸为山体陡崖,地形坡度 ＞60°,地形上呈不对称深“U”型谷。

2 下坝线左岸滑坡体初步认识

一堆积体位于下坝线左岸,其前沿为木尔宗沟,后缘为斯喀尼浩沃山南坡,形状如断块山,后壁较高,远观具有典型的圈椅状地貌,初步判别应为一大型滑坡体。滑坡体平行河流方向长约620m,垂直河流方向最宽处约 300m,规模较大;地表坡度 30°～40°,前缘较缓,后缘较陡,表面较为平整,无明显裂缝及沉陷现象,滑坡台阶多已夷平(如图 2所示)。

图 2 下坝线左岸滑坡体

对滑坡体物质成份的调查表明,其前缘表面多为黄色粘土夹碎块石,厚约 1m～2m,下部则以块碎石夹粉土、粉质粘土为主,并在块石间零星分布有纯细砂,呈不规则之团状。块碎石分选性差,棱角状,并多有架空现象,粒径均较大,普遍大于0.5m,最大者可达 5m～6m,块石中偶见有冰川刨痕。后缘物质成份则主要以破碎的块碎石为主,基本未见充填物,其岩性为变质砂岩夹板岩,与后沿山体岩性一致,多具原岩结构,褶皱、挤压特征明显,破碎岩体中多见有斜钡钙石晶体呈集合块体状分布。前后缘的物质成份差异很大。

为查清滑坡体的性质,勘察时在拟定坝址附近的滑坡体前沿布置了 3个钻孔,最大孔深26.4m,但均未揭穿滑坡体厚度。同时,在堆积体上布置了 2条高密度电法物探测线。高密度电法物探成果图及地质剖面图如图 3所示。

物探人员分析解译认为,堆积体内结构为块碎石土,块石含量的不同及个体大小不一样,电阻率值变化较大,范围值 400Ωm～65000Ωm。在电阻率的显著变化处,可划分出①和②两个滑动界面,其中滑动面②为老滑动面,滑动面①为新滑动面。滑动面①起伏不平,多呈台阶状,垂直埋深约7m～23m;滑动面②较平滑,垂直埋深 17m～50m不等,且厚度向滑坡后缘递增,推测滑坡后缘覆盖层最厚处可达 100m左右。滑坡体下伏基岩为三叠系上统侏倭组(T3zh)变质砂岩夹砂质板岩,电阻率为 60Ωm～150Ωm。

图 3 下坝线左岸堆积体高密度电法物探成果及地质剖面

3 下坝线地层结构

随着滑坡体前沿的下坝轴线各钻孔的完成,基本查清了坝线处的地层层序结构。以纵断面为例,其中 ZK1号孔位于左岸滑坡体前沿,孔深19.48m,岩芯为块碎石土,未揭穿堆积体厚度;ZK2号孔位于堆积体与河漫滩之衔接部位,孔深20.34m,岩芯同为块碎石土,ZK3号孔位于现代河床内,孔深 31.98m,岩芯从上至下依次揭示覆盖层为漂卵砾石夹砂(厚 6m)、灰黑色有机质粉质粘土(厚 5.9m)、块碎石土(6.08m)、卵砾石夹砂(厚 3m),基岩为变质砂岩夹板岩,揭露厚度11m。综合左岸滑坡体高密度电法物探成果,初步分析确定的坝线剖面地层结构如图 4所示。图中,①②即为前述物探解译之滑动界面。

图 4 下坝线工程地质剖面

4 上坝线地层结构

上坝轴线布置有 2个钻孔,ZK1号孔位于左岸高漫滩,孔深 54.38m,岩芯从上至下依次为漂卵砾石夹砂、卵砾石夹砂、漂卵砾石夹砂、卵砾石夹砂、灰黑色有机质粉质粘土,未揭露到基岩;ZK2号孔位于右岸高漫滩,孔深 25.23m,岩芯从上至下依次为漂卵砾石夹砂、卵砾石夹砂、漂卵砾石夹砂、灰黑色有机质粉质粘土、卵砾石夹砂,未揭露到基岩。综合高密度电法物探成果,初步分析确定的坝线剖面地层结构如图 5所示。

即现有河床位置地表覆盖层为第四系现代河床冲洪积漂卵砾石夹砂,两侧为第四系Ⅰ级阶地冲洪积漂卵砾石夹砂,总厚约 15.5m～16.14m。以下突变为灰黑 ～黑色粉质粘土,左岸厚达38.88m且未揭穿,右岸揭示 8.44m后见卵砾石夹砂层即终孔。该粉质粘土软塑 ～软可塑,多见有腐木、树叶分布,钻探时无需加压即自动钻进,具典型的静水湖泊沉积特征。

图 5 上坝线工程地质剖面

5 左岸滑坡体与坝线覆盖层成因综合分析

由上下坝线剖面分析可知,其平距约 240m,河面高差约 7m。上坝线位置基岩面高程小于2940m,而下坝线河床基岩面高程 2975m,比上坝线高出 35m!按此结论,则上下坝线间就势必存在有一个很大的深潭,但结合场地地形与河流规模,却具有较大的不合理性。

再次分析下坝线地质剖面,左岸滑坡体内的地下水水位明显低于河水位,但与物探解析的滑动面②位置较接近。同时,在滑坡体的下游,即下坝线下游约 500m处,调查到 5处下降泉,分布高程 2910m～2920m,流量一般 3L/min～5L/min。故此,分析认为物探人员解析的滑动面②可能有误。根据其电阻率推测应为堆积体内部的地下水位线,在滑坡体以下应分布有一古河道,底高程与上坝线应基本接近,即介于 2920m～2940m之间。而下坝线现代河床内钻孔所揭示的基岩则应是原古河道的岸坡!

通过对钻孔资料及物探资料的成果进行综合判断,分析认为,该滑坡体历史上曾为一古冰川堆积体。此后因强烈的构造运动影响,其下覆的基岩产生错落,此时的错落体和上覆的冰川堆积层基本保持着原始结构。此后错落体内又沿滑动面1发生了滑动,形成了现在的古滑坡体。新滑动一定程度上改变了错落体的原始结构,冰川堆积层和部份错落的岩体向前滑移,使滑坡前沿的物质成分变得十分混杂,而后缘则基本保留着原始错落体的特征,这也与现场对滑坡体及前沿调查时的情况基本一致。

该滑坡体形成时,应堵塞过最早期的木尔宗沟河道,即前面分析之存在于滑坡体底部的古河道。并在上游形成了一个高山堰塞湖,导致了富含植物结构的有机质粘土的静水淤积(前述之第四系更新统湖积层),覆盖于旧河床之上。此后,堵塞河道的滑坡体最终被河流冲开,堰塞湖消失,在淤积的粘土、粉土之上形成了现代的河床(前述之第四系全新统冲洪积层)。长期的沉积作用,基本塑造了以下坝线为界,上、下游河段迥然不同的地形地貌特点。因此,整个过程可概括为岩体错落与滑坡→堵塞河谷成湖→湖水溃决→河谷地形改造这一系列事件。

6 结语

受限于本水电站的规模等级,未能对该滑坡体开展进一步的深入研究工作,而是选择了避让。考虑到工程采用低坝挡水,上坝线处现代河床冲洪积漂卵砾石层厚约 15m～16m,只要满足沉降校核计算及软弱下卧层顶面的应力验算,以上坝线作为推荐方案也是可行的。故此,地质上及时提出了变更坝线的相关建议,审查时也被专家认可。

通过本工程,可见在对高山区古滑坡堆积体进行调查时,要充分结合场地及附近的地形地貌、地层岩性,在钻探、物探等勘察实物工作的基础上进行综合分析,对成果资料要敢于提出质疑,以寻求最合理的解释地质现象的结论。

〔1〕黄润秋.中国西部地区典型岩质滑坡机理研究.地球科学进展,2004,(6).

〔2〕黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制.岩石力学与工程学报,2007,(3).

〔3〕殷跃平.中国典型滑坡研究画册.中国大地出版社,2007.

〔4〕张咸恭,王思敬,张倬元等.中国工程地质学.科学出版社,2000.