新疆某水库坝后滑坡成因机制及稳定性分析

2020-03-27马军

工程建设与设计 2020年4期

马军

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000）

1 引言

拟建水库位于新疆维吾尔自治区南疆山区，距某城市约97km。该水利枢纽工程是一项具有生态、防洪、灌溉、发电等综合利用任务的水利工程，是河流山区河段的控制性水利枢纽工程，属大（2）型Ⅱ等工程。主要建筑物由大坝（坝型为面板堆石坝）、泄水建筑物（表孔泄洪洞、中孔泄洪洞、1#、2#深孔放水冲沙洞）、引水发电系统等组成[1]。依据前期勘察结果，拟选坝址坝后下游（距坝轴线直线距离约770m）右岸岸坡中部分布一座古滑坡。

2 坝址工程地质概况

拟选坝址位于中山峡谷区，河谷呈“V”形，两岸坡自然边坡55°～65°，地形较陡，大部分基岩裸露，岩性主要为灰黑色的二云母石英片岩，片理产状40°～60°NW∠25～40°，微波状起伏，呈片理面结合牢固的薄层状结构。坝址区无区域性断裂分布，主要发育300°～350°NE∠65°～85°产状的次级断层和长大裂隙。

区内干旱少雨，夏季雨量集中。据实测资料统计，年最大降水量215.8mm（2010 年），年最小降水量19.2mm（1963 年），多年平均降水量68.5mm，历年最大日降水量32.5mm（1993 年5月31日）。多年平均蒸发量为3109.1mm（φ20cm 型蒸发器）。

3 滑坡的特征及成因机制

3.1 滑坡基本特征

3.1.1 滑坡形态

该岸坡坡高约1000m，滑坡体位于岸坡中部，前缘剪出口高程2090～2120m，自然坡度40°～60°，地形较陡，局部可见大块石凌乱堆积；后缘形成较为明显的后缘壁及后缘平台（高程2364～2430m），自然坡度15°～30°，地形较缓，地表覆盖坡风积含碎石粉土层，生长较多植被。滑坡体长约380～480m（垂直河向），前缘宽约380m、中部宽约420m、后缘宽约400m，地表面积约2.2×105m2，滑体最大厚度约108m，平均厚度约40.5m，采用平行断面法估算滑坡体积约8.9×106m3，为大型滑坡。此外，滑体表部还发育有一些小冲沟，是汇集地表面流、排泄大气降水的主要场地和通道。

3.1.2 滑坡构造特征

该滑坡体在平面展布上整体呈不规则的矩形，边界主要受构造控制。滑坡后缘陡坎明显，但不具有典型的圈椅状滑坡后缘壁，而是形成近直线形，受顺河向断层F28 控制，断层产状40°NW∠80°，断层带宽度0.2～0.3m，带内主要为构造角砾岩、糜棱岩等，碎裂结构，充填密实，延伸长大于0.5km。据钻孔揭露，后缘有较大拉裂缝，钻进过程中掉钻严重，孔口有风吹出，孔内摄像显示有较大黑洞区域。

3.1.3 滑坡结构特征

滑体特征包括：（1）松动岩体及大块石：厚度25.0～44.4m，岩性为二云母石英片岩，岩体多松动，发育垂直滑坡轴线的陡倾角拉裂缝（充填块石及碎块石土），将岩体分割成大块状，呈散体状；（2）完整、连续岩体：厚度10.0～57.0m，岩性为二云母石英片岩，裂隙发育较少，岩体连续、完整；（3）含石碎、块石（黏土质砾）：厚度2.3～41.7m，母岩为二云母石英片岩，原岩结构基本被破坏，大小石块与细粒土混杂，结构紧密。

滑面（带）特征：滑坡主滑方向约为320°，滑面基本为直线形，倾角21°～22°（平洞内测量），长约450m，厚度一般0.5～0.8m，局部较厚，约3.7～6.5m，中间夹黏土质砾透镜体。滑带岩性为含砾低液限黏土，深灰～灰绿色，结构密实，弱胶结。

3.2 滑坡成因机制

根据现场地质调查及勘探成果，滑坡体分布在高阶地平台及后缘，且表部被粉土覆盖，地表植被发育，可以推测该古滑坡形成于全新世以前，河床位于2090～2120m 高程时，由于该段河谷为冲刷岸（凹岸），受河水长期冲刷掏蚀作用，该段顺层边坡被切脚临空，破坏了斜坡的平衡条件，顺层软弱结构面形成底滑面。

4 滑坡稳定性分析

4.1 滑坡稳定性宏观分析

据现场勘察及相关资料，目前未见古滑坡复活的变形破坏迹象。滑坡后缘存在的断壁及滑坡形态表明滑坡有较长距离的滑动，能量已充分释放。因此，古滑坡目前稳定性较好。上述分析表明古滑坡目前处于稳定状态，但安全裕度有限，在较大地震作用下，古滑坡的稳定性有降低的可能性。

4.2 滑坡稳定性计算分析

本文选取滑坡某纵剖面作为典型计算剖面，分别按天然工况、暴雨工况和天然+地震工况进行稳定性分析计算。暴雨条件下考虑1/2 滑体饱水，排水效果系数为0.5，水平地震系数选用0.210。影响滑坡稳定性的因素有坡形、滑面倾角、岩土特性及地下水等，滑坡滑动带抗剪强度参数的取值的合理与否，是评价稳定性的关键所在。为了充分估计滑坡发生的风险，综合试验、规范[2]和软弱结构面抗剪强度指标取值方法等确定稳定性计算参数（见表1）。