金沟河引水枢纽内库滑坡变形机理及治理措施

郑兆江

（新疆维吾尔自治区和田地区水利局，新疆 和田848000）

边坡稳定性问题在工程建设过程中经常出现，一旦边坡发生破坏往往会造成严重损失，对人员安全和构筑物的使用产生重大影响［1-2］。在库区，一旦滑坡发生破坏，滑体以较大的速度涌入库区，将造成难以估量的后果。国内外许多专家学者对边坡稳定性情况进行分析，取得了较多的成果。

根据前人研究成果可知，有较多因素可诱发滑坡，如：降水［3］、地震［4］、人类工程活动［5］等。 根据滑体类型、运动模式，可将滑坡分为多种类型。影响不同类型边坡稳定性的主要因素也千差万别。目前，在边坡研究中较为常用的方法包括：数值模拟［6］、理论分析［7］、物理模拟［8］等。

金沟河引水枢纽建设过程中，在内库发现滑坡一处，该滑坡一旦破坏将严重影响到水利枢纽的正常使用，堵塞河道，形成淤积，并威胁到下游居民的安全。

1 滑坡地质情况

滑坡所在区域主要地层包括：海河组（E2-3a）泥岩、泥灰岩、砂岩；沙湾组（E3-N1s）泥岩、砾岩、砂岩及火山堆积物和第四系冲洪积层。在工程区域内发育有霍尔果斯背斜和霍尔果斯断裂，滑坡岩体在长期的地质活动、风化侵蚀作用下结构较为破碎。其中F5-1断裂位于霍尔果斯背斜核部且穿过内库左岸滑坡。

2 滑坡变形特征及机理分析

2.1 变性特征

滑坡后缘壁高6～8m。 滑坡体地面坡度15°～33°，后缘至中部坡度15°～20°，滑坡中部至滑坡前缘25°～33°，滑坡体呈圈椅状，长200m，宽110～130m，前缘至后缘高差50m，面积2.4万m2，滑体厚度5～20m，估算滑坡体体积30万～40万m3。现场观察HP1滑坡曾产生过多次台阶状垮塌，在中部见有多个平台，判定其应为不同时期塌滑下来的阶地台坎，同时在HP1滑坡表面及其后缘阶地面上可见有多条长短不等的张拉裂缝，裂缝与滑坡后缘近于平行，顺河长5～10m不等，张开5～15cm，裂缝前缘多呈宽1～4m不等的塌陷台地，滑体侧缘也出现不同程度的滑动错台、变形裂缝，根据现场初判该滑坡目前处于临界稳定状态。

图1 内库左岸滑坡全貌

2.2 滑坡变形机理分析

滑坡位于上坝左岸凹岸，处在F5-1断层破碎带，岸坡出露岩性为砂岩、泥岩、砂砾岩互层，河水对坡脚的冲刷和掏蚀及更新世的新构造运动使河流快速下切形成临空，为滑坡形成提供了有利的地形条件，同时也为滑坡的发生提供了重力势能。再加上该段库岸岸坡上两处活火山口的存在，火山喷出物沿阶地面流向河床，随着泥火山的多次喷发，岸坡基岩受泥火山喷出液冲刷浸泡变软，导致泥岩在重力及强度降低作用下卸荷，最终导致滑塌，形成现状的圈椅状滑坡。

3 滑坡体稳定性分析及处理

该滑坡位于金沟河引水枢纽工程内库左岸，该引水枢纽建成后，内库水位壅高3.7m。蓄水后，滑坡坡脚将位于水位以下，这将对滑坡的稳定性造成严重影响，一旦滑坡失稳将会对上坝段的安全产生极大威胁，因此，分析滑坡的稳定性并提出治理措施十分必要。

3.1 滑坡稳定性分析

滑坡所在区域岩体结构较为破碎，地质活动较为强烈，是滑坡等地质灾害极易发生的区域［9-10］。Geo-studio软件具有建模简单、结果准确、计算效率高等特点，在流固耦合等岩土体稳定性问题研究中较为常用。依据图2的剖面，建立数值模拟模型，分析蓄水前后现状滑坡的稳定性情况。数值模拟计算参数依据室内力学实验和相关的工程经验确定，计算参数如表1。

图2 内库左岸滑坡剖面

表1 滑坡稳定计算参数

根据数值模拟计算结果可知，在蓄水前滑坡处于基本稳定性状态，在蓄水过程中滑坡稳定性系数逐渐降低，直至水位达到3.7m时，滑坡稳定性系数降为最低值，滑坡处于不稳定状态。该滑坡主要变形位置位于基岩面之上的覆盖层，该层岩土体极为破碎，强度较低且堆填厚度较大，在自重作用下发生较大的位移，在蓄水后，滑坡坡脚位于水面以下，滑坡锁固段抗滑力大幅度降低，下滑力不变的情况下，滑坡稳定性系数降低，滑坡产生破坏。

3.2 滑坡治理措施研究

滑坡的破坏主要原因是滑床以上滑体厚度大、强度低，下滑力较大，因此考虑采用削坡减载的方式对滑坡进行治理。治理断面如图3，按照1∶2的坡比进行开挖，开挖两级坡面，设置两级平台，宽度分别为6.0m和7.0m。同样使用Geo-studio软件分析治理后的边坡稳定性情况，计算结果如表2。

图3 处理方案典型断面

表2 边坡抗滑稳定计算结果

根据计算结果可知，采用削坡减载的治理措施后，不同工况下，该滑坡的稳定性满足规范要求。开挖工程量共计8.1万m3。采用削坡减载方式，改变了该滑坡的应力分布情况，降低了斜坡的下滑力，在库水软化坡脚的情况下，仍然能保持较高的安全系数。同时，采用该治理措施，减少了滑坡治理过程中抗滑桩、锚索等工程措施的使用，以及工程对当地生态环境的扰动，开挖的土石方可在金沟河水利枢纽工程主体工程建设过程中加以使用，大大降低了经济成本。

4 结语

（1）金沟河引水枢纽工程内库左岸滑坡位于构造活动强烈区域，岩体结构极为破碎，在蓄水后滑坡坡脚将位于水面以下，造成滑坡稳定性降低，覆盖层发生较大的变形，严重威胁水利枢纽工程的安全。

（2）通过分析滑坡变形机理，采用削坡减载的治理方式，降低滑坡下滑力，治理后滑坡的变形得到了较好的控制，滑坡稳定性情况较好，可为类似滑坡治理工程提供参考。