大海子地震坝稳定性分析

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1、岷江叠溪大海子地震堰塞坝稳定性分析段启忠(四川省水利水电勘测设计研究院，四川成都611731)摘要：岷江叠溪大海子地震堰塞坝的稳定性对下游天龙湖水电站工程建筑物能否正常运行有直接影响。本文通过对1933年叠溪地震堰塞坝的形成与溃垮分析，重点对大海子地震堰塞坝的现状、坝体物质组成、结构特征及渗透特性等进行了论证，并对大海子地震堰塞坝的稳定性进行了定性及定量分析。关键词：叠溪地震；大、小海子；堰塞坝；稳定性；天龙湖水电站中图分类号：文献标识码：文章编号：天龙湖水电站即是利用小海子天然堰塞湖引水至下游发电，其大坝即为1933年叠溪地震所形成的小海子天然堰塞坝。小海子上游库尾紧接大海子堰塞坝，因

2、此，论证大海子地震堰塞坝的稳定性及其对下游天龙湖水电站工程建筑物的影响具有重要的现实意义。1叠溪地震堰塞坝群的形成与溃垮1933年8月25日15时50分30秒，叠溪发生了一次Ms=7.5级的强烈地震，震中烈度达到Ⅹ度，震中区山崩城陷，人畜伤亡惨重，且河谷溪涧多处堵断，堰塞成坝，积水为湖，岷江绝流；46天后，10月9日下午7时，岷江干流上的堰坝溃决，特大洪水沿江而下，直达都江堰，又造成了惨烈的次生灾害。地质学家常隆庆教授于当年10月在现场草测了一幅地形图(图1)，标出了岷江干流上三座堰塞坝的位置。这次地震中，在岷江干流上，自下而上形成叠溪海子、小海子和大海子三个堰塞湖。大海子、小海子和叠溪

3、海子三个堰塞坝形成之后，岷江干道断流四十余日，至1933年10月9日湖水决坝溃下，酿成巨灾。此后，直到1986年的五十余年间，未再见有大、小海子堰塞坝溃垮的报导。1986年6月15日和1992年6月28日，在天然洪水和人工导漂工程的综合影响下，大海子堰塞坝上又发生了局部被冲刷的情况，并引起一定规模的溃垮洪水。2大海子地震堰塞坝的稳定性2.1大海子堰塞坝的现状大海子坝的横断面，1960年和1988年各有一个资料，列于表1。大海子水库形成之初，库长最大可能曾达10km，目前回水长度已不足3.5km，五十余年间，库尾淤积部位下移了6km以上。5大海子堰塞坝横断面尺寸数据表1坝高(m)坝顶宽(m

4、)坝底宽(m)上游坝坡下游坝坡资料提交年份水上部分平均坡度值水下部分平均坡度值平均最陡水上部分平均坡度值水下部分平均坡度值平均最陡1559015301:4.51:7.01:6.61:3.291:6.71:3.71:5.21:1.861960年1307515001:3.01:9.11:7.01:3.01988年在天龙湖水电站初设阶段勘测过程中，四川省水利水电勘测设计研究院于2000年5月对大海子堰塞坝进行了现场测绘，根据地质测绘资料(见图2)及大海子水下地形测量资料，大海子目前库水位2221.5m，与小海子水位(2148.0m)高差73.5m。库水最大水深57m，库容2508×104m3，

5、大海子堰塞坝坝高约150m，坝长780~800m，坝顶宽100~150m，底宽1700m左右。上游坝坡水上部分平均坡比1:2.9，水下部份平均坡比1:9.2，下游坝坡水上部分平均坡比1:6.8，水下部分平均坡比1:2.8。其坝坡形态与1988年实测资料基本一致。坝体中部靠左侧有一天然溢洪道，溢洪道平面上呈弧线不规则分布，水深2~3m，溢洪道底宽30~40m，顶宽80~100m，坡高10~20m，左侧边坡坡度30~40°，右侧边坡坡度40~50°，局部在70°以上。二十世纪八十年代在溢洪道冲刷段修建了一些岷江导漂(木)堤坝，以保护溢洪道岸坡的稳定。目前大海子堰塞坝天然状态整体稳定，未见垮塌

6、现象。值得指出的是，现存堰塞坝相当于坝面溢流的土石坝，由于堆积体中不同程度地含有巨大孤石，在洪水多年反复的冲刷下，地面上细颗粒被冲走，粗颗粒和巨石逐渐富集，对坝面特别是天然溢洪道起到了一种自我保护作用。2.2堰塞坝体物质组成和结构特征2.2.1母岩大海子坝由三叠系的变质砂岩岩块组成，间夹少量石英云母片岩、石榴子石片岩和大理岩。岩石坚硬，抗风化能力较强，即使是云母片岩块体，在堰塞坝形成后的几十年中，也没有明显的风化现象。2.2.2块度和颗粒组成基岩崩塌形成的堰塞坝，其表面往往富集有大量巨型岩块，在大海子堰塞坝的坝面上，块径5~10m，重量数百至千余吨的巨石比比皆是；现场观察到的岩块，最大块

7、径可超过20~30m，重量当在数千至万吨以上。坝面天然溢洪道中，巨石更为集中。沿途很多跌水常由这些巨石组成，起到稳定坝面和消减水能的作用。2.2.3岩块形状及风化影响5大海子堰塞坝的岩块，均以等轴块体或厚层状块体的形状为主，棱角分明，没有磨圆现象，是内磨擦角最大的一种块碎石形状。堆积体中的岩块，岩质坚硬，虽经历了60年酷暑严寒的磨练，风化作用表现得却并不强烈。表层的风化在某种程度上保护了岩块的内核，由风化岩块构成的坝体，经受了60余