乌鲁瓦提水利枢纽工程近坝库岸SL3滑坡体稳定性研究

2021-11-10员继军

地下水 2021年5期

员继军

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000)

乌鲁瓦提水利枢纽工程2000年7月下旬开始蓄水，2000年9月17日库水由1 893 m上升至1 940 m高程(正常高水位1 962 m)。初蓄水时SL1～SL3未见明显活动迹象，2000年11月发现SL1～SL3滑坡体局部产生滑坡，其中SL1滑坡体后缘下滑4～5 m，SL3滑坡体发生滑坡，左岸牧道遭到破坏。考虑库区大坝的安全，2001年5-6月，建管局组织专业技术人员对库区内滑坡体进行了专题勘察，提出了评价意见。SL1和SL2滑坡体距离大坝较远且水位以上无剪出口，高度不大以倾倒变形为主，不会对大坝产生不良影响，建议以巡监为主；SL3滑坡体距离大坝较近，建议对该滑坡体进行监测。2006年12月乌鲁瓦提建设管理局对SL3滑坡体设置监测点并一直监测至今。

SL3滑坡体距离大坝较近且多年以来仍有小的变形现象，为了进一步对该滑坡体稳定性进行评估，乌鲁瓦提建设管理局于2019年7月委托新疆水利水电勘测设计研究院对SL3滑坡体进行地质灾害危险性评估工作。

1 研究思路

本项目分四个步骤，(1)收集前期勘测及竣工资料，认真分析前期勘察结论；(2)收集建设管理局自2006年12月份以来的长系列监测数据，统计数据并进行分析；(3)从滑坡区地质环境入手，通过航卫片解译、现场地质测绘、地球物理勘探和室内外实验等手段对该滑坡体现状地质条件进行分析；(4)结合前期勘测成果，现场勘测成果及长系列监测数据综合研判SL3滑坡体的未来发展趋势并给出符合实际的结论及合理化建议。

2 滑坡体特征

2.1 滑坡体概况

SL3滑坡体位于大坝上游左岸3.5 km，滑坡体呈宽大舌状，后缘及侧缘高程2 100～1 925 m，自然坡度35°～55°，基岩裸露，岩性为元古界埃连卡特组(Pta)云母石英片岩、绿泥石石英片岩互层，鳞片粒状变晶结构，片状结构，片理发育。岸坡走向与河流近平行，前缘顺河长350 m，横河水平宽度200 m。SL3滑坡区，由河床至后缘高差达175 m(图1)。

2.2 SL3滑坡体成因

SL3滑坡体为岩质切层滑坡，后缘受F26断层影响形成线状陡坎，滑坡体主要变形特征为滑坡陡坎，表部裂缝、局部滑坡及前缘鼓胀等现象。

图1 SL3滑坡体地形地貌图

SL3滑坡体，主要受断层F26及L1、L2两组裂隙及片理面相互切割形成(图2、图3)。

图2 SL3滑坡体结构面赤平投影图图3 SL3滑坡体Ⅰ-Ⅰ典型剖面图

(1)在滑坡区后缘分布一条断层F26，延伸长约5.1km，产状10°～25°SE∠75°～80°，破碎带宽3～7 m，带内主要为碎裂岩及角砾岩，局部糜棱岩厚20～26 cm，见水平擦痕及牵引构造，影响带宽15 m，构造片状岩及节理密集带发育，地貌上形成线状沟槽和垭口；

(2)在岸发育一组与片理面走向相同倾角较缓的裂隙L1，产状70°SE∠40°，延伸长20～50 m，倾上游倾岸外，间距20～30 m；

(3)在滑坡体表部发育一组与岸坡小角度相交倾角较陡的裂隙L2，产状30°～35°SE∠70°～75°，延伸长20～40 m，倾上游倾岸外，间距20～30 m；

在断层F26影响下，片理面与岸坡小角度相交，(2)(3)两组裂隙与片理面相互切割形成不稳定块体，云母石英片岩在库水影响下，岩石在陡峭岸坡段经历风化→卸荷→倾倒过程(Ⅰ-Ⅰ典型剖面)。

2.3 SL3滑坡体方量

SL3滑坡区呈舌状，前缘顺河长350 m，垂河长约200 m，斜长约250 m。按照平行断面法计算，滑坡体平均厚度按40 m考虑，其总方量约为350万 m3。

2.4 SL3滑坡体滑动带物质组成及结构特征

根据现场查勘，对滑坡体起主要作用的结构面为L1、L2，其中L1结构面走向与片理面走向一致。裂隙面间夹小角砾及少量经错动后形成的粉末状状物质，据颗分资料，滑带物质为角砾，该滑坡体滑距小，综合判定滑带物质为岩块岩屑型。根据前期勘测资料，云母石英片岩物理、力学参数，天然容重27.1 KN/m3，软化系数0.67，岩/岩饱和抗剪及抗剪断强度参数：c=0.45 MPa，f=0.65，c′=0.6 MPa，f′=0.7。通过对SL3滑坡体滑动带物质分析，滑动带为岩块岩屑型。本次软件计算采用GeoSLOP，干燥状态下力学抗剪断强度参数：c′=0.12 MPa，f′=0.58(φ=30°)；饱和状态下c′=0.10 MPa，f′=0.42(φ=23°)。

3 SL3滑坡体监测成果

SL3滑坡体于2006年12月安置了6个监测点，分别为A1～A6，各监测点从2012年12月至2019年7月监测数据完整，分析方法采用单点平差方法。各监测点变形分析成果见图4～图6。

图4 A1、A2监测点2012-2019年水平位移量及沉降量柱状图

图5 A3、A4监测点2012-2019年水平位移量及沉降量柱状图

图6 A5、A6监测点2012-2019年水平位移量及沉降量柱状图

从6个监测点长达7年的变形数据统计分析可以得出，2017年以前监测点数据呈波状起伏，但从2017年开始各监测点位移量及沉降量均呈现逐年线性下降趋势，自2016年以来沉降量0.013～0.018 mm/d，水平位移量0.03～0.04 mm/d，说明滑坡体处于蠕滑状态。

4 EMU模拟计算成果

通过对SL3滑坡体滑动带物质分析，滑动带为岩块岩屑型。本次计算采用中国水科院EMU软件。力学参数：干燥状态下c=120 Kpa，φ=30°；饱和状态下c=100 Kpa，φ=23°。

按四种工况进行计算，其结果如下：

(1)工况一，天然状态，K=1.05；(2)工况二，天然状态+Ⅷ度地震，K=0.95；(3)工况三，饱和状态，K=0.87；(4)工况四，饱和状态+Ⅷ度地震，K=0.76。

可见，该滑坡体在饱水及地震工况下将失稳。从不稳定体特征分析，该滑坡体在非正常工况下有进一步失稳的可能，失稳形式以崩塌、滑坡为主。

5 涌浪计算成果

假设滑坡体SL3在1 990 m高程剪出(图3)，出现最不利的整体高速下滑，采用潘家峥院士的滑坡涌浪估算法进行计算。

基本数据：

滑坡体至下游大坝河道距离3 500 m。

滑坡体体积：顺河向平均长度350 m，斜坡平均长250 m，垂直坡面平均厚度40 m，总方量350万 m3。

滑坡碎块石体重量：碎块石堆积体方量350万 m3，容重2.2 T/m3，共计重量770万 t。

经计算，水库蓄水至正常高水位1 962 m高程后，若滑坡体整体高速下滑，击起的涌浪初始涌浪初始高度达28 m。自滑坡体到下游大坝整体较为顺直，弯道少(图7)，能量削减相对少，滑坡产生后，传至大坝的涌浪高度小于4.8 m，其高程可达1 968.29 m，超过坝顶高程(1 967.0 m)1.29 m，接近防浪墙顶高程。