雾化雨诱发岩质边坡失稳的机理

《雾化雨诱发岩质边坡失稳的机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、雾化雨诱发岩质边坡失稳的机理薛玺成　刘家才　孙湄摘　要：文中谈到雾化雨及其诱发边坡失稳的过程，并模拟分析了边坡失稳的机理。关键词：雾化雨　滑坡　渗流力1　诱发滑坡的原因雾化雨　　龙羊峡水电站下游右岸虎山坡滑坡是典型的雾化雨诱发滑坡。　　雾化雨是水电站泄流导致的一种自然现象，其形成原因，一是水舌在空中运动掺气形成，二是强大的高速水流入水时击掀起浪花、水团和水雾，形成强大的降雨区，后者是主要的。　　雾化雨的影响范围、降水强度以及对下游的冲刷和边坡工程的危害与泄流产生的能量有关。如龙羊峡坝高178m，电站总装机容量1280MW，依不同洪水频率计算的泄流量以及相应的泄流量跌落在消能区水面上

2、产生的总功率见表1。表1　泄流量与功率关系泄流量／m3.s-12000400050006000泄流功率／MW2740548068708220　　由表1可看出，当泄流量为2000～6000m3.s-1时，其产生的能量相当于电站总装机容量的2～6倍，如此巨大的能量不难想象对河床与岸坡的冲刷，以及击掀起强大的水团、水雾形成降雨区。依雾化雨的浓度可分为：浓雾区、薄雾区、淡雾区。　　国内对已运营的新安江、刘家峡、白山、丹江口、乌江渡、柘溪、黄龙滩、风滩等水电站的泄流雾化雨进行了观测和统计［2］。　　浓雾区分布范围：乌江渡原型观测成果，坝高165m，沿河谷向长400m，横河谷向宽300m，上升

3、高度200m，以泄流落水区为中心，沿河谷向浓雾区的高程分布呈正态曲线，表明降水强度的差异。由统计得到与坝高H的关系为：沿河谷纵向2.2～3.4H(m)，横河谷向1.5～2.0H(m)，高度0.8～1.4H(m)。　　浓雾区降水强度：表2列出几个工程的实测值。按水文学日降水量分类，暴雨50～100mm.d-1，大暴雨100～200mm.d-1，特大暴雨＞200mm.d-1，表中实测的日降水量远远大于特大暴雨降雨强度。泄流多长时间雾化雨就延续多长时间，泄流时间可长达数日以至数月。表2　降雨强度工程名称乌江渡刘家峡白　　山新安江降雨强度／mm.h－134465950470降雨强度／mm.

4、d－1825615816120961680　　在长时间强降雨的浓雾区内，造成的危害是严重的，导致电厂被淹、线路放电、跳闸、被迫停机，或建筑物遭受破坏，或岸坡防护工程被毁，或诱发边坡塌落与滑坡，龙羊峡虎山坡87万m3的I#滑坡体失稳即是一例。　　我国水电建设事业，方兴未艾，对雾化雨引发的工程问题，应做到未雨绸缪。2　滑坡发生的地质条件和过程　　雾化雨是形成滑坡的诱发因素，整体边坡是否失稳以及破坏的类型和规模取决于地质条件，它是稳定分析和实施整治处理的基础。2.1　地质条件　　水电部西北勘测设计院通过大量的地勘工作查明边坡的地质结构如图1所示。图1　龙羊峡水电站虎山坡地质剖面　　滑动面

5、：F306是控制边坡失稳的结构面，其坡面出露高程为2530m，向坡内延伸至2620m，控制高程约90m，产状NE5°～20°、NW∠32°，属压扭性结构面(逆断层)，断层带充填物为碎裂岩、糜棱岩、泥质和白色条带，遇水易软化，是隔水层，雾化雨入渗后在其上形成上层滞水，断层带泥质试验的应力-位移曲线具有明显的塑性力学性质，经试验和反分析后采用f=0.4～0.5，C=25～35kPa。　　滑坡体：F306结构面的上盘，为三叠纪中薄层变质砂岩夹板岩，岩层为紧密褶皱或复式背钭褶皱，褶皱主轴向NE60°，裂隙发育，风化严重，岩体为层状-碎裂状结构，雾化雨通过裂隙入渗至F306结构面。　　滑床：

6、F306结构面下盘，主要为中厚层变质砂岩和侵入体花岗闪长岩组成，岩体较新鲜坚硬，呈中厚层块状结构，从勘探的资料分析F306下盘的岩体是稳定的。　　应当特别注意的是，在F306结构面以下至坡脚高差约70m(F306在坡面出露高程2530m，尾水位高程约2460m)范围的岩体质量差，其中有100m宽的F7(F7-5、F7-6、F7-7)断层带和F56断层通过，形成碎裂结构岩体，风化严重，雾化雨入渗后形成软化的压缩变形带，这一区域又是雾化雨作用最强烈的地带，所以这一区域的软化变形对边坡失稳过程中的变形和拉裂缝表象特征有重要意义。　　龙羊峡位于高寒大陆性气候区，年平均降水量约270mm，原

7、地下水位远低于滑动面，边坡的失稳与大气降水和原地下水无关。2.2　滑坡发生的过程　　滑坡发生在消力池右岸距厂房250～630m之间，高程自2530～2660m，位于雾化雨影响范围之内。　　水库蓄水后，1987年2月首次泄水，由于坡脚有100m宽的F7断层带形成的碎裂结构岩体，在雾化雨作用下使岩体软化产生附加变形，使坡顶出现向前倾趋势的变位，形成上宽下窄的拉裂缝，但边坡并没发生整体失稳。　　1989年7月12日底孔第二次泄流，当泄流量达到854m3.s-1时，在雾化雨作