龙江水电站枢纽工程高边坡安全监测设计

韩 琳，任建钦，徐 岩

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061）

1 工程概况

龙江水电站枢纽工程位于云南省德宏傣族景颇族自治州潞西县境内的龙江干流上。枢纽由混凝土双曲拱坝、左岸引水系统及地面式厂房组成，为大（1）型Ⅰ等工程。坝顶高程875.00 m，最大坝高110 m，坝顶中心线弧长（包括溢流、重力墩坝段）472.00 m。泄水坝段下游采用消能塘消能，消能塘长149.68 m，底宽37.20 m。引水系统布置在左岸山体内，由进水口和引水隧洞组成，采用一洞三机的布置方式。地面式厂房位于大坝下游左岸，距坝轴线约170 m。厂前区下游布置3台120 MVA变压器及GIS开关站。

该工程枢纽区的基岩为片麻岩，岩石风化较深。两岸覆盖层厚2～7 m。坝址区一般山脊部位风化较深，沟谷部位风化较浅；岸坡上部风化较深，下部风化变浅；河床部位很少有全、强风化层。根据实际开挖部位情况，左岸坝肩全风化带厚度达36 m，右岸坝肩全风化带厚度达55 m。枢纽区岩石全风化带较深，建筑物基础开挖的全风化岩边坡较高，永久边坡稳定问题较重要。枢纽区高边坡的部位主要为大坝边坡为1级，消能塘、厂房及缆机边坡级别为2级。

2 边坡安全监测的目的与原则

2.1 边坡安全监测的目的

1）了解边坡的变形情况，可能导致滑坡的内、外部因素的变化，以及滑坡发生前可能会出现的征兆，及时掌握这些情况，将有助于预测滑坡发生的时间和滑坡规模，为有关部门作出决策采取避险行动提供依据。

2）为施工期安全施工提供保障，同时反馈指导工程方案。

3）为高边坡的支护和加固处理提供设计依据，使加固处理措施具有合理性。

4）掌握开挖后的变形规律，为边坡投入使用以后运行作安全预报。

2.2 边坡安全监测的原则

1）监测设备的选用及布置应能满足观测要求，同一区域仪器的布置应能相互校验。

2）方便施工，尽量减少对土建施工的干扰。3）实用、高精度、高可靠性，实现自动监测，满足实时要求。

4）使用维护方便，临时观测与长期观测相结合。5）经济合理，适当保持技术的先进性。

2.3 监测项目的选取

监测设计是安全监测系统工程中必要的一环,边坡的监测项目有以下几种。

1）变形监测。边坡通常都是以其发生较大变形为表现形式,因此,大多数边坡的监测系统都会以变形为主要监测对象。变形监测又分为外部变形监测和内部变形监测两种。

2）地下水位监测。地下水对滑坡的作用机制是：一方面增加了失稳荷载,另一方面降低了岩体（尤其是弱面）的强度。监测的项目主要包括地下水位的变化,排水设施的排水量等。

3）锚杆、锚索应力监测。

4）监测自动化系统。

3 大坝边坡

左岸坝头最高开挖高程为923.00 m，右岸坝头最高开挖高程为977.00 m。右岸坝头全风化岩厚约55 m，边坡高度约100 m左右，土质全风化边坡，开挖坡比 1∶1.2，高程每 15～20 m 设一级 2～3 m宽马道。左岸下游边坡因岩石边坡开挖坡比较缓，不存在深层稳定问题。监测重点在右岸坝头高边坡。

3.1右岸坝头高边坡安全监测设计

1）边坡外部变形监测设计。根据右岸坝头高边坡的地质情况，选择2个监测断面，边坡最大剖面作为安全监测的主要观测剖面，另一剖面作为辅助观测剖面。对右岸坝头高边坡进行内、外部变形监测。

在选择的2个观测剖面上选择5个不同高程的马道共布设9个表面监测墩，高程分别为：965.20，950.20，935.20，920.20 m 和 890.20 m。观测时利用龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测外部变形观测设计的三角网中的基准点作为右岸坝头高边坡外部变形观测的基准点，用全站仪采用大地测量的方法对边坡水平位移进行监测。

2）边坡内部变形监测。为监测边坡岩体不同深度的变形情况，在选择的1个主观测剖面上高程920.20 m布置1套多点位移计（4点），同时布设1个测斜孔，测斜孔采用活动测斜仪进行监测。

3）边坡内部岩体应力监测。右岸坝头高边坡的为监测边坡内部岩体的受力情况以及锚杆等支护措施的加固效果，在深入岩石4.5 m和8 m的锚杆中选择10根锚杆布置10支锚杆应力计，观测支护效果。

4）地下水位监测。在测斜孔底布置1支渗压计，观测地下水位的变化情况。大坝边坡的地下水位监测结合绕坝渗流监测孔的布置，统筹合理布设，在左、右岸各布设9个绕坝渗流监测孔，进行地下水长期、重点监测。

4 消能塘边坡

消能塘两岸边坡基岩为寒武系片麻岩，左岸主要发育二组节理：一组走向N50°～70°W，倾向NE（山里），倾角 65°～75°，延伸很长，节理发育。另一组节理走向 N40°～60°E，倾向 NW，倾角 60°～80°（横河向），延伸较长，节理较发育。缓倾角节理不发育。EL875～EL840 m两级边坡，出露的岩石呈全风化状态，岩质软弱，呈土状。EL840 m以下边坡为弱～微风化岩体，边坡整体稳定。

右岸主要发育二组节理：一组走向N60°W，以倾向NE为主，倾角68°～80°，该组节理在801 m高程以下较发育，与边坡交角较小，倾向河床，倾角与边坡开挖坡坡角接近。另一组节理沿片麻理方向（横河向）发育。缓倾角节理不发育，随机散布。右岸顺坡节理不产生深层不利组合。右岸桩号消0+110.00～0+145.00区段801.0 m以上边坡较高且覆盖层较厚，对边坡稳定不利。

4.1消能塘边坡安全监测设计

1）边坡外部变形监测设计。根据消能塘边坡的地质情况，在左、右岸分别选择2个监测断面，边坡最大剖面作为安全监测的主要观测剖面，另一剖面作为辅助观测剖面。

在左岸选择4个不同高程的马道布设6个表面监测墩，外部变形测点高程分别为：817.00，840.00，860.00，875.00 m；在右岸选择3个不同高程的马道布设6个表面监测墩，外部变形测点高程分别为：820.00，845.00，875.00 m；共计 12个外部水平位移测点。观测时利用龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测外部变形观测设计的三角网中的基准点作为消能塘边坡外部变形观测的基准点，用全站仪采用大地测量的方法对边坡水平位移进行监测。

2）边坡内部岩体应力监测。为监测边坡内部岩体的受力情况，在消能塘边坡锚索中选择7个锚索布设7套（6弦）锚索测力计。

3）地下水位监测。大坝边坡的地下水位监测结合绕坝渗流监测孔的布置，统筹合理布设，在左、右岸各布设9个绕坝渗流监测孔，进行地下水长期、重点监测。

4）监测自动化系统。消能塘边坡布设的监测仪器为实现自动观测可设置2台DAU，纳入龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测自动化系统中。

5 厂房边坡

厂房后山坡覆盖层主要为低液限粘土，厚0.5～2 m；基岩为寒武系片麻岩，EL860 m以上基本上为全风化片麻岩，EL875 m以下全风化呈块状；厂房已开挖边坡主要发育断层6条断层，为F1断层、F40断层、F41断层、F47断层、F48断层、F49断层。安装间后山坡845.00 m马道附近出露有F41 断层，走向 N70°～85°E，出露可见约 65～70 m长，倾向 SE，倾角 24°～35°，断层波状起伏，局部产状变化较大，宽度0.1～0.3 m，主要由碎裂岩及灰黄色断层泥组成，断层泥厚3～5 cm，断层泥分布连续。这两个部位的边坡为厂房边坡的控制部位。

5.1厂房高边坡安全监测设计

1）边坡外部变形监测设计。根据厂房边坡的地质情况，选择2个监测断面，边坡最大剖面作为安全监测的主要观测剖面，另一剖面作为辅助观测剖面。

在选择的2个观测剖面上选择5个不同高程的马道布设8个表面监测墩，高程分别为：845.00，860.00，875.00，890.00，905.00 m。观测时利用龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测外部变形观测设计的三角网中的基准点作为厂房高边坡外部变形观测的基准点，用全站仪采用大地测量的方法对边坡水平位移进行监测。

2）边坡内部变形监测。为监测边坡岩体不同深度的变形情况，在选择的2个观测剖面上，选择不同高程的马道分别布置4套多点位移计（5点和4点），高程分别为：830.00，845.00，860.00 m 和 875.00 m；同时在高程830.00 m和875.00 m的马道上布设2个测斜孔，测斜孔活动测斜仪进行监测。

3）边坡内部岩体应力监测。为监测边坡内部岩体的受力情况，在3个不同高程支护系统中布置锚索测力计6套（6弦）。在深入岩石4.5 m的锚杆中选择10根锚杆布置10支锚杆应力计，观测支护效果。

4）地下水位监测孔。厂房高边坡布置3个地下水位孔，同时结合绕坝渗流监测孔的布置，统筹合理布设，进行地下水长期、重点监测。

5）监测自动化系统。厂房边坡布设的监测仪器为实现自动观测设置4台DAU，纳入龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测自动化系统中。

6 左岸缆机移动端边坡

缆机移动端边坡位于拱坝左岸上游，高程930～1 118 m，地形坡度一般为 30°～38°，局部为陡崖坡度60°左右。覆盖层厚度一般为1.5～3 m，主要为含碎石低液限粘土等组成，基岩为寒武系片麻岩，岩石风化较强烈，且不均一，风化厚度变化较大，局部呈条带状。片麻岩中云母含量较高，部分集中部位，已形成软岩带。

6.1左岸缆机高边坡安全监测设计

根据左岸缆机平台后边坡的地质情况，选择2个监测断面，边坡最大剖面作为安全监测的主要观测剖面，另一剖面作为辅助观测剖面。对缆机平台后边坡进行内、外部变形监测。

1）边坡外部变形监测设计。在选择的2个观测剖面上选择6个不同高程的马道分别布设6个表面监测墩，高程分别为：960.00，990.00，1 005.00，1 095.00 m，共计18个外部水平位移测点。观测时利用龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测外部变形观测设计的三角网中的基准点作为左岸缆机平台后边坡外部变形观测的基准点，用全站仪采用大地测量的方法对边坡水平位移进行监测。

2）边坡内部变形监测。为监测边坡岩体不同深度的变形情况，在选择的2个观测剖面上，选择2个不同高程的马道分别布置2套多点位移计（4点），高程分别为：960.00 m和1 005.00 m；同时在高程960.00 m和1 005.00 m的马道上布设2个测斜孔，测斜孔采用活动测斜仪进行监测。

3）边坡内部岩体应力监测。为监测边坡内部岩体的受力情况，在2个观测剖面的3个不同高程支护系统中布置锚索测力计3套（3弦）和锚杆应力计3套（1点）,锚索测力计高程分别为：957.00，982.00 m和987.00 m；锚杆应力计高程分别为：940.00，970.00 m 和 975.00 m。

4）地下水位监测。为监测边坡地下水位的变化情况及地下水位对边坡的影响，选择1个监测断面布设4个地下水位监测孔，高程分别为990.00，1 005.00，1 035.00 m 和 1 065.00 m。

5）监测自动化系统。左岸缆机平台后边坡布设的监测仪器为实现自动观测设置2台DAU，纳入龙江水电站枢纽工程水工建筑物安全监测自动化系统中。

7 结语

龙江水电站枢纽工程高边坡的数量多、高差大，坝后厂房边坡坡度较陡，其稳定直接影响到电站厂房的工程安全，因此应继续加强坝后厂房边坡相关仪器的监测工作。通过龙江水电站枢纽工程施工期对边坡进行的监测，监测设计合理，基本满足边坡监测的需要，运行期应加强的边坡的监测，密切关注边坡的各项监测指标的变化，确保工程安全。