河南省寶泉抽水蓄能電站地質災害調查評價及防治措施

2021-03-07 00:53:34 字數 5101 閱讀 4375

1樓:中地數媒

李蓮花(河南省地質礦產勘查開發局第一水文地質工程地質隊,新鄉,453002)

摘要 河南省寶泉抽水蓄能電站為國家級重要建設專案,地處中山區,地質災害比較發育,存在崩塌、滑坡、泥石流等地質災害,文章對場地各種地質災害的分佈、特徵進行了分析論述,對其危險性進行了評估,並對地質災害提出了相應的防治措施。

河南省寶泉抽水蓄能電站位於河南省輝縣市峪河上的寶泉水庫一帶。抽水蓄能電站裝機容量為1200mw,年發電量20.1億kw·h,年抽水耗電量為26.

42億kw·h,屬日調節純抽水蓄能電站,綜合效率0.76。電站建成後,將以500kv一級電壓兩回路出線接入新鄉500kv變電站,承擔河南電力系統削峰填谷、事故備用、調頻等任務。

為國家級重要建設專案。電站由上水庫、下水庫、引水發電系統及附屬設施組成。

河南省寶泉抽水蓄能電站建設場地地處中山區,地質災害比較發育,地形起伏較大,地質構造複雜,巖性巖相不穩定,人類工程活動較強烈,地質環境條件複雜。本次工作採用資料收集、野外地質災害調查和綜合分析相結合的方法,本文對場地各種地質災害的分佈、特徵進行了分析論述,對其地質災害危險性進行了評估,並對地質災害提出了相應的防治措施。

1 地質災害型別及特徵

經野外地質災害綜合調查,河南省寶泉抽水蓄能電站建設場地現狀條件下存在崩塌、滑坡、泥石流等地質災害,其分佈、特徵如下:

1.1 崩塌

評估區內崩塌體分佈密集,主要分佈於庫岸岸邊及山前陡壁,其成因和分佈明顯受地形地貌、巖性和構造條件控制,主要崩塌型別有灰巖崩塌、石英砂岩崩塌。

(1)灰巖崩塌:

主要分佈在寒武系下統毛莊組(

)灰巖及寒武系中統張夏組(

)灰巖陡崖處。

分佈於高程770~820m之間的毛莊組(

)灰巖及在高程900m以上的張夏組(

)灰巖,中至厚層狀結構,巖性堅硬,性脆,巖體風化、卸荷裂隙發育,致使區域性巖體離開母巖形成危巖,危巖分佈較普遍,穩定性較差,在重力、**、降水等因素作用下,危巖體失穩,崩塌滾落至山坡和溝谷,形成崩塌災害。崩塌體形態多為不規則狀,且規模大小不一,體積多為3.0~135m3。

(2)石英砂岩崩塌:

主要分佈在中元古界汝陽群淺變質石英砂岩形成的陡崖處。

在地形上,中元古界汝陽群淺變質石英砂岩(

)形成近160m高的陡壁,使巖體臨空,在構造節理及風化、卸荷節理的作用下,使區域性巖體形成危巖,危巖體分佈較普遍,加之巖體中粉砂質頁岩較軟夾層的存在,導致危巖體穩定性較差,在重力、**、降水等因素作用下,發生失穩,墜落於山坡、坡腳、溝谷等,形成崩塌災害。該類崩塌一般以下列兩種形成出現:一種是後緣裂隙上下貫通,底部軟弱夾層形成巖腔,引發墜落式崩塌;另一種是後緣裂隙寬大,危巖體沿軟弱夾層滑動,形成滑移式崩塌。

崩塌體形態多為矩形,規模大小不一,體積一般為6~350m3,最大為22×104m3。

1.2 滑坡

龜山滑坡為區內主要的滑坡,位於電站下水庫左岸160m的直壁陡崖上並向電站下水庫臨空,滑向即為下水庫,直接危脅電站安全。其特徵敘述如下:

1.範圍

滑坡體南及西南界為峪河,東界以饅頭組、毛莊組、徐莊組中發育的撓曲為界,西及西北界為溝谷。龜山滑坡體東西長550~800m,南北向寬260~350m,滑坡體最大厚度為210m,平均厚度約110m,體積為2100萬m3。屬巨型滑坡。

2.滑體

滑坡體地層組成從西向東依次為寒武系下統饅頭組(

)、毛莊組(

)、寒武系中統饅徐莊組(

)、張夏組(

)地層,並以張夏組(

)灰巖、白雲岩為主,滑坡體表層大部分已呈膠結狀態,內部一般較完整,基本保持原巖結構,滑體底介面平整、光滑,為摩擦鏡面,鏡面上鑲嵌有滑帶中的角礫岩,併發育有擦痕、擦溝。

3.滑帶

滑帶為寒武系下統饅頭組第一段(

)底部泥灰岩,滑帶底滑帶厚度0~15m。滑帶巖性由角礫、泥、泥灰岩屑碎組成。角礫大小混雜,呈次稜角—稜角狀,泥質或鈣質膠結。在滑面高程652~736m區域,處於水位變動帶。

4.滑床

滑床主體為中元古界汝陽群(

)淺變質石英砂岩。

5.運動特徵

運動方向:滑體總體向西或南西西滑動;

滑動距離:前緣滑體滑距可達510m,後緣滑體滑距達250m;

6.滑體形成演化過程

龜山滑坡體的形成演化過程大致可分為3階段。

第一階段:正常岩層受斷層、裂隙切割和河流的侵蝕,形成與周圍岩層分離的塊狀巖體,在峪河及寶泉溝處具有高陡邊坡和有效臨空面;

第二階段:在地殼運動和**力的作用下,分離的塊狀巖體沿較弱的

泥灰岩向臨空方向滑動;

第三階段:滑體滑動後,進一步經受地質構造運動、河流的侵蝕、風化及人為等因素的影響,形成了現狀地貌。

1.3 泥石流

評估區泥石流溝谷有東溝和寺溝,其特徵分述如下:

1.東溝泥石流

東溝為峪河左岸支流,位於寶泉村東。上游三面環山、一面出口,河谷呈「v」字型,下游河谷呈「u」字型。溝谷匯水面積6km2,溝長約4km,谷坡坡度30°~40°,溝谷縱坡降為4%~10%,。

以上地形地貌條件有利於泥石流的形成。

東溝河谷覆蓋層為坡洪積物組成,其巖性主要為碎石、塊石及壤土,呈鬆散或半膠結狀。覆蓋層在谷底厚度0~15m,在谷坡厚度0~6m。據調查、測算,碎屑固體物儲量約90×104m3,為泥石流的形成提供了物源條件。

東溝地形地貌條件、碎屑固體物源條件具備,溝谷植被髮育較好,在暴雨作用下,易形成泥石流,據調查,泥石流規模屬小型。

2.寺溝泥石流

寺溝為峪河左岸支流,位於寶泉村北,上游三面環山,一面出口,河谷呈「v」字型。溝谷集水面積2km2,溝長約2km,谷坡坡度30°,溝谷縱坡降為13%。以上地形地貌條件也有利於泥石流的形成。

寺溝河谷覆蓋層為坡洪積物組成,其巖性主要為碎石、塊石及壤土,呈鬆散或半膠結狀。覆蓋層在谷底厚度0~13m,在谷坡厚度0~5m。據調查、測算,碎屑固體物儲量約30×104m3,為泥石流的形成提供了物源條件。

寺溝地形地貌條件、碎屑固體物源條件具備,植被髮育較好,在暴雨作用下,易形成泥石流,據調查,泥石流規模屬小型。

2 地質災害危險性評估

2.1 崩塌災害

場地崩塌災害,主要發生在灰巖、淺變質石英砂岩形成的陡崖。崩塌體堆積於溝谷谷坡地帶。現狀條件下,處於穩定狀態,危險性小。

工程施工過程中,在施工擾動或爆破震動等誘發因素作用下,危巖易發生失穩,形成崩塌地質災害,危險性為中等;也可能影響原崩塌體的穩定性,使其再次失穩發生崩塌災害,危險性為中等;也可能改變原有邊坡的穩定狀態,形成崩塌,危險性為中等。

2.2 滑坡災害

根據《河南省寶泉抽水蓄能電站龜山滑坡體穩定性分析專題報告》,對龜山滑坡的危險性作如下評估。從定性分析看:

(1)滑體表面及部分滑帶物質已膠結,且未發現貫穿整個滑體的較新切割面;

(2)滑體形成於中晚更新世;

(3)在14萬~21萬年的地質歷史過程中,龜山滑坡體已經歷了無數次古**的考驗。

從定量分析看:在自然狀態下,滑體的的整體穩定係數為1.27~1.53。

因此,龜山滑坡體處於穩定狀態,且未造成損失,其危險性小。

但是,河南省寶泉抽水蓄能電站上水庫蓄水將影響龜山滑坡體的穩定性。上水庫蓄水水位為758~790m,而龜山滑坡體底滑面高程在630~800m之間,且大部分底滑面處於上水庫蓄水水位以下。上水庫距龜山滑坡較近(約1.

4km),上水庫蓄水後,龜山滑坡體底滑面將在庫水長期浸潤和徑流作用下,降低滑坡體的穩定性。另外,在工程施工爆破震動等因素作用下,也將影響滑坡體的穩定性。根據《河南省寶泉抽水蓄能電站龜山滑坡體穩定性分析專題報告》,龜山滑坡體在天然狀態下,穩定係數為1.

27~1.53,滑坡體處於穩定狀態,但在7度以上**烈度條件下,當**係數k=0.12時,其穩定係數為0.

92~1.10,穩定係數略小,滑坡體處於極限平衡或不穩定狀態。直接威脅下水庫工程安全,危險性較大。

2.3 泥石流災害

1.東溝泥石流的危險性

現狀條件下,東溝地形地貌條件、碎屑固體物源條件具備,植被髮育較好,在暴雨作用下,易形成泥石流,易發程度屬中等。據資料記載和訪問,較大的一次泥石流發生在2023年夏季,暴雨期間發生泥石流,沖毀了少量農田,未造成其它損失,危害小。故東溝泥石流災害的危險性為小級。

工程建設誘發、加劇泥石流的可能性,主要原因表現在以下兩個方面:一是工程建設區域性改變了溝谷覆蓋層的天然穩定狀態,增大了固體物源運移的可能;二是工程建設產生的大量棄渣將會成為泥石流形成的潛在物源。

東溝,上水庫區工程規模較大,開挖山坡和棄渣規模也較大,為東溝泥石流提供了較豐富的鬆散物源,故上水庫區工程建設有加劇泥石流災害的可能性,危險性為中等。

2.寺溝泥石流的危險性

寺溝地形地貌條件、碎屑固體物源條件具備,植被髮育較好,在暴雨作用下,易形成泥石流,易發程度屬輕度。據調查,寺溝泥石流規模小,多年未造成居民生命財產損失,危害小。故寺溝泥石流災害的危險性為小級。

在寺溝無工程建設,因此工程建設對寺溝泥石流無影響,危險性小。

3 防治措施

地質災害防治,應貫徹「以防為主,防治結合」的方針,達到保護地質環境,避免或減少地質災害損失的目的。針對評估區存在的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害,分別提出相應防治措施和建議。

3.1 對崩塌災害的防治措施

應對庫岸危害較大的危巖清除或加固。

在崩塌分佈的地段,在工程施工開挖時,應按有關規範要求嚴格施工,避免引發邊坡失穩,造成崩塌災害。必要時應採取避讓措施。

水庫蓄水工程引發的庫岸失穩造成的崩塌,應按照有關規範採取相應的防護措施,避免崩塌災害的發生。

3.2 對滑坡災害的防治措施

在工程施工開挖時,應按有關規範要求嚴格施工,避免引發邊坡失穩,造成滑坡災害。

針對水庫蓄水工程引發的庫岸失穩造成的滑坡,應按照有關規範採取相應的防護措施,避免滑坡災害的發生。

針對龜山滑坡的特點,結合工程、地形、地層巖性等特點,宜採取開挖解除安裝的防治措施,以提高滑坡在**條件下的穩定性,其開挖石料可用作電站水庫壩體的填築料,開挖解除安裝方式採取等高程從上而下逐層開挖方案,以避免誘發滑坡失穩。此防治措施既保證了龜山滑坡的穩定性,又提供了電站水庫壩體的填築料,是一個科學安全又經濟的滑坡防治措施。根據《河南寶泉抽水蓄能電站可行性研究補充報告》,有實驗驗證滑坡體從原高程900m開挖解除安裝至高程800m時,處於穩定狀態。

3.3 對泥石流災害的防治措施

工程施工將產生大量的棄渣,棄渣場的位置要合理,棄渣場的建設應按相關規範採取相應的工程措施,以防止誘發東溝和峪河泥石流的產生。

對東溝泥石流、寺溝泥石流,應建立攔砂壩和擴大植被覆蓋率等措施,以避免泥石流災害的發生。對泥石流影響範圍內的寶泉村,建議搬遷,以避免人民生命財產的損失。

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