員繼軍

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

烏魯瓦提水利樞紐工程2000年7月下旬開(kāi)始蓄水，2000年9月17日庫(kù)水由1 893 m上升至1 940 m高程(正常高水位1 962 m)。初蓄水時(shí)SL1～SL3未見(jiàn)明顯活動(dòng)跡象，2000年11月發(fā)現(xiàn)SL1～SL3滑坡體局部產(chǎn)生滑坡，其中SL1滑坡體后緣下滑4～5 m，SL3滑坡體發(fā)生滑坡，左岸牧道遭到破壞?？紤]庫(kù)區(qū)大壩的安全，2001年5-6月，建管局組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)滑坡體進(jìn)行了專題勘察，提出了評(píng)價(jià)意見(jiàn)。SL1和SL2滑坡體距離大壩較遠(yuǎn)且水位以上無(wú)剪出口，高度不大以傾倒變形為主，不會(huì)對(duì)大壩產(chǎn)生不良影響，建議以巡監(jiān)為主；SL3滑坡體距離大壩較近，建議對(duì)該滑坡體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2006年12月烏魯瓦提建設(shè)管理局對(duì)SL3滑坡體設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)并一直監(jiān)測(cè)至今。

SL3滑坡體距離大壩較近且多年以來(lái)仍有小的變形現(xiàn)象，為了進(jìn)一步對(duì)該滑坡體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，烏魯瓦提建設(shè)管理局于2019年7月委托新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)SL3滑坡體進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作。

1 研究思路

本項(xiàng)目分四個(gè)步驟，(1)收集前期勘測(cè)及竣工資料，認(rèn)真分析前期勘察結(jié)論；(2)收集建設(shè)管理局自2006年12月份以來(lái)的長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析；(3)從滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境入手，通過(guò)航衛(wèi)片解譯、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪、地球物理勘探和室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)等手段對(duì)該滑坡體現(xiàn)狀地質(zhì)條件進(jìn)行分析；(4)結(jié)合前期勘測(cè)成果，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)成果及長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合研判SL3滑坡體的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)并給出符合實(shí)際的結(jié)論及合理化建議。

2 滑坡體特征

2.1 滑坡體概況

SL3滑坡體位于大壩上游左岸3.5 km，滑坡體呈寬大舌狀，后緣及側(cè)緣高程2 100～1 925 m，自然坡度35°～55°，基巖裸露，巖性為元古界埃連卡特組(Pta)云母石英片巖、綠泥石石英片巖互層，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)，片理發(fā)育。岸坡走向與河流近平行，前緣順河長(zhǎng)350 m，橫河水平寬度200 m。SL3滑坡區(qū)，由河床至后緣高差達(dá)175 m(圖1)。

2.2 SL3滑坡體成因

SL3滑坡體為巖質(zhì)切層滑坡，后緣受F26斷層影響形成線狀陡坎，滑坡體主要變形特征為滑坡陡坎，表部裂縫、局部滑坡及前緣鼓脹等現(xiàn)象。

圖1 SL3滑坡體地形地貌圖

SL3滑坡體，主要受斷層F26及L1、L2兩組裂隙及片理面相互切割形成(圖2、圖3)。

圖2 SL3滑坡體結(jié)構(gòu)面赤平投影圖 圖3 SL3滑坡體Ⅰ-Ⅰ典型剖面圖

(1)在滑坡區(qū)后緣分布一條斷層F26，延伸長(zhǎng)約5.1km，產(chǎn)狀10°～25°SE∠75°～80°，破碎帶寬3～7 m，帶內(nèi)主要為碎裂巖及角礫巖，局部糜棱巖厚20～26 cm，見(jiàn)水平擦痕及牽引構(gòu)造，影響帶寬15 m，構(gòu)造片狀巖及節(jié)理密集帶發(fā)育，地貌上形成線狀溝槽和埡口；

(2)在岸發(fā)育一組與片理面走向相同傾角較緩的裂隙L1，產(chǎn)狀70°SE∠40°，延伸長(zhǎng)20～50 m，傾上游傾岸外，間距20～30 m；

(3)在滑坡體表部發(fā)育一組與岸坡小角度相交傾角較陡的裂隙L2，產(chǎn)狀30°～35°SE∠70°～75°，延伸長(zhǎng)20～40 m，傾上游傾岸外，間距20～30 m；

在斷層F26影響下，片理面與岸坡小角度相交，(2)(3)兩組裂隙與片理面相互切割形成不穩(wěn)定塊體，云母石英片巖在庫(kù)水影響下，巖石在陡峭岸坡段經(jīng)歷風(fēng)化→卸荷→傾倒過(guò)程(Ⅰ-Ⅰ典型剖面)。

2.3 SL3滑坡體方量

SL3滑坡區(qū)呈舌狀，前緣順河長(zhǎng)350 m，垂河長(zhǎng)約200 m，斜長(zhǎng)約250 m。按照平行斷面法計(jì)算，滑坡體平均厚度按40 m考慮，其總方量約為350萬(wàn) m3。

2.4 SL3滑坡體滑動(dòng)帶物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘，對(duì)滑坡體起主要作用的結(jié)構(gòu)面為L(zhǎng)1、L2，其中L1結(jié)構(gòu)面走向與片理面走向一致。裂隙面間夾小角礫及少量經(jīng)錯(cuò)動(dòng)后形成的粉末狀狀物質(zhì)，據(jù)顆分資料，滑帶物質(zhì)為角礫，該滑坡體滑距小，綜合判定滑帶物質(zhì)為巖塊巖屑型。根據(jù)前期勘測(cè)資料，云母石英片巖物理、力學(xué)參數(shù)，天然容重27.1 KN/m3，軟化系數(shù)0.67，巖/巖飽和抗剪及抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)：c=0.45 MPa，f=0.65，c′=0.6 MPa，f′=0.7。通過(guò)對(duì)SL3滑坡體滑動(dòng)帶物質(zhì)分析，滑動(dòng)帶為巖塊巖屑型。本次軟件計(jì)算采用GeoSLOP，干燥狀態(tài)下力學(xué)抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)：c′=0.12 MPa，f′=0.58(φ=30°)；飽和狀態(tài)下c′=0.10 MPa，f′=0.42(φ=23°)。

3 SL3滑坡體監(jiān)測(cè)成果

SL3滑坡體于2006年12月安置了6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為A1～A6，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)從2012年12月至2019年7月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完整，分析方法采用單點(diǎn)平差方法。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形分析成果見(jiàn)圖4～圖6。

圖4 A1、A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)2012-2019年水平位移量及沉降量柱狀圖

圖5 A3、A4監(jiān)測(cè)點(diǎn)2012-2019年水平位移量及沉降量柱狀圖

圖6 A5、A6監(jiān)測(cè)點(diǎn)2012-2019年水平位移量及沉降量柱狀圖

從6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)達(dá)7年的變形數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可以得出，2017年以前監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)呈波狀起伏，但從2017年開(kāi)始各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量及沉降量均呈現(xiàn)逐年線性下降趨勢(shì)，自2016年以來(lái)沉降量0.013～0.018 mm/d，水平位移量0.03～0.04 mm/d，說(shuō)明滑坡體處于蠕滑狀態(tài)。

4 EMU模擬計(jì)算成果

通過(guò)對(duì)SL3滑坡體滑動(dòng)帶物質(zhì)分析，滑動(dòng)帶為巖塊巖屑型。本次計(jì)算采用中國(guó)水科院EMU軟件。力學(xué)參數(shù)：干燥狀態(tài)下c=120 Kpa，φ=30°；飽和狀態(tài)下c=100 Kpa，φ=23°。

按四種工況進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果如下：

(1)工況一，天然狀態(tài)，K=1.05；(2)工況二，天然狀態(tài)+Ⅷ度地震，K=0.95；(3)工況三，飽和狀態(tài)，K=0.87；(4)工況四，飽和狀態(tài)+Ⅷ度地震，K=0.76。

可見(jiàn)，該滑坡體在飽水及地震工況下將失穩(wěn)。從不穩(wěn)定體特征分析，該滑坡體在非正常工況下有進(jìn)一步失穩(wěn)的可能，失穩(wěn)形式以崩塌、滑坡為主。

5 涌浪計(jì)算成果

假設(shè)滑坡體SL3在1 990 m高程剪出(圖3)，出現(xiàn)最不利的整體高速下滑，采用潘家崢院士的滑坡涌浪估算法進(jìn)行計(jì)算。

基本數(shù)據(jù)：

滑坡體至下游大壩河道距離3 500 m。

滑坡體體積：順河向平均長(zhǎng)度350 m，斜坡平均長(zhǎng)250 m，垂直坡面平均厚度40 m，總方量350萬(wàn) m3。

滑坡碎塊石體重量：碎塊石堆積體方量350萬(wàn) m3，容重2.2 T/m3，共計(jì)重量770萬(wàn) t。

經(jīng)計(jì)算，水庫(kù)蓄水至正常高水位1 962 m高程后，若滑坡體整體高速下滑，擊起的涌浪初始涌浪初始高度達(dá)28 m。自滑坡體到下游大壩整體較為順直，彎道少(圖7)，能量削減相對(duì)少，滑坡產(chǎn)生后，傳至大壩的涌浪高度小于4.8 m，其高程可達(dá)1 968.29 m，超過(guò)壩頂高程(1 967.0 m)1.29 m，接近防浪墻頂高程。

圖7 滑坡體SL3與大壩位置關(guān)系圖

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

(1)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度屬?gòu)?fù)雜,烏魯瓦提水利樞紐工程為大(Ⅱ)型，屬重要建設(shè)項(xiàng)目，綜合判定本評(píng)估項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估級(jí)別為“一級(jí)”。

(2)⑵地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估表明：烏魯瓦提大壩上游0.5 km庫(kù)區(qū)范圍地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大，其它地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等。

(3)⑶評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為復(fù)雜，烏魯瓦提水利樞紐庫(kù)水引發(fā)、加劇SL3滑坡區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，危險(xiǎn)性大。為防治地質(zhì)災(zāi)害而額外增加的項(xiàng)目建設(shè)成本較大。

6.2 建議

(1)建議對(duì)滑坡體繼續(xù)進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，針對(duì)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，預(yù)先做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

(2)當(dāng)前所使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備為徠卡TCA2003，根據(jù)當(dāng)前的道路交通條件及SL3滑坡體可能對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備、人員造成危害，建議采用更為先進(jìn)的GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

(3)⑶由于該滑坡體危害程度大，建議進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害專項(xiàng)勘查工作，進(jìn)一步查明該滑坡體特征、滑床、滑面、下滑方向、滑坡前緣特征等重要環(huán)節(jié)并加大滑坡結(jié)構(gòu)特征分析研究力度，確保水利樞紐工程正常安全運(yùn)行。