新疆BEJ山口水库近坝库岸HP2滑坡体稳定性分析

2021-09-15员继军

陕西水利 2021年8期

员继军

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000)

BEJ山口水库工程于2015年8月底蓄水，蓄水以来近坝库岸发生滑塌。2019年9月～10月，专项研究小组及时购买了工程区的航片及卫片并进行解译分析，同时地质专业及测量专业进驻工地开展野外工作。测量专业采用无人机及水下测量设备完成水上、水下1∶2000测量任务、HP2滑坡体三维建模工作及监测网的布设。采用INSAR干涉雷达技术做出蓄水以来边坡位移分析报告。2020年5月～10月地质、钻探、物探及试验专业进入工区并完成勘察工作。

1 研究思路

从滑坡区地质环境入手，通过现场勘察测绘、地球物理勘探和室内外实验等手段对该滑坡的特征进行系统研究，分析该滑坡的形成条件和影响因素，并探讨滑坡的形成机理。采用工程地质分析法、极限平衡法、数值分析法及两种监测数据分析等综合数据分析，评价该滑坡体未来滑动趋势，最后提出结论及建议。

2 滑坡体特征

2.1 边界特征

HP2滑坡体位于大坝上游右岸2.6k m～3.2 km右岸肘状凸岸斜坡，河流走向由近EW转为近SN向，坡顶高程945 m(距原始河床580 m)，河拔350 m，岸坡自然坡度32°～45°，基岩多裸露，岩性为泥盆系中统斜长片麻岩夹黑云母片岩，产状305～325°NE∠35°～65°，走向与岸坡走向近。从航卫片及现场测绘综合分析认为，HP2滑坡体为一古滑坡体，蓄水后发生复活。

HP2滑坡体具有明显的岩质滑坡特征，平面上呈“圈椅状”，后缘高程650 m～800 m。后缘D点陡坎斜距3.2 m，其他各点斜距0.4 m～1.5 m，滑坡体后缘750 m～800 m高程段发育多条拉张裂缝，多平行坡面，延伸长3 m～8 m，深1.2 m～1.5 m，坡面未发现明显剪出口(图1)。

图1 滑坡体地貌

2.2 底滑面形态

据水上、水下地面线与前期地形线比对发现，现状地面线与原地面线基本平行，向坡外整体平移2.9 m～3.1 m，垂直方向上整体下移2.7 m～2.9 m。另外滑坡体后缘及侧缘裂缝贯通，说明该滑坡体具有完整的底滑面。滑坡体未发现明显的剪出口，综合分析认为该滑坡体底滑面位置较深，临近河床。为查明滑坡体底滑面的分布位置，在滑坡体上布置2个钻孔，初步查明了滑坡体底滑面的深度，滑坡体底滑面下部分布f49断层，与坡面近平行，为滑坡体底滑面。垂直深度30 m～60 m，平行岸坡厚度20 m～50 m(图2、图3)。

图2 滑坡体勘探工作量布置图

图3 滑坡体典型剖面图

2.3 滑坡体体积

将地质剖面、滑坡体侧缘及后缘三维空间点导入CIVIL3D，软件根据提供的三维底滑面精确计算出滑坡体总方量约为427×104m3，其中水上230×104m3，水下197×104m3(图4)。

图4 CIVIL 3D展示图

2.4滑坡体物理力学性质及参数

根据室内及原位试验结果：岩块天然密度2.69 g/cm3～2.70 g/cm3，饱和密度2.72 g/cm3～2.80 g/cm3；自然吸水率0.18%～0.24%，饱和吸水率0.21%～0.27%；单轴干抗压强度53.8 MPa～65.7 MPa，饱和抗压强度55 MPa～64 MPa；饱和抗剪强度C=0.8 MPa～0.9 MPa，Ф=0.90～0.95。

根据本次滑坡体ZK1、ZK2钻孔揭露底滑面滑动带黑云母片岩岩芯取样颗分成果分析，粒径>80 mm含量占15%；5 mm～80 mm含量占70.3%；5 mm～0.075 mm含量占10.2%；粒径<0.075 mm含量占4.5%。结合《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录E，表E.0.5结构面类综合判定：滑坡体HP1底滑面抗剪强度，水上c′=0.05 MPa～0.08 MPa，f′=0.45～0.50；水下c′=0.01 MPa～0.02 MPa，f′=0.35～0.40。

3 HP1滑坡体监测成果

本次滑坡体变形监测采用INSAR干涉雷达、现场监测两种方法。

3.1 HP2滑坡体INSAR干涉雷达成果分析

为查明2015年8月蓄水前后近坝库岸位移变形特征，对HP2滑坡体采用INSAR干涉雷达技术对边坡形变进行分析。本次数据处理以干涉图堆叠技术和增强型SBAS InSAR集成时序分析为主要技术手段。由于水库蓄水时间为2015年8月底，本次InSAR数据覆盖时间段为2014年11月～2019年10月。为表明滑坡体变形量，在HP2滑坡体上选取1个监测点，累计沉降变形量(见图5)。

图5 HP2滑坡体P5点时间序列形变图

经过统计分析，该变形体自2015年12月～2019年10月以来P5监测点沉降量变化可分为三个时段：2015年12月1日～2017年10月7日，平均沉降量0.14 mm/d；2017年10月8日～2018年4月7日，平均沉降量0.40 mm/d；2018年4月8日～2019年10月7日，平均沉降量0.07 mm/d。

根据中华人民共和国自然资源部2011-06-13《滑坡的分类》标准，2015年12月以来，HP2滑坡体平均沉降速度0.07 mm/d～0.40 mm/d，表明滑坡体处于缓慢蠕动状态(蠕动型滑坡)。

3.2 HP2滑坡体现场监测成果

本项目为一级滑坡防治工程，根据滑坡体范围大小，在HP2滑坡体内外共布置2条监测断面共6个监测点(图6)。

自2019年10月4日首次监测至2020年10月15日共监测8次。依据监测成果进行分析，HP2滑坡体各监测点水平位移、垂直沉降位移累计变形量，见图6。

图6 HP2各监测点位置

综合HP2滑坡体水平位移量及垂直沉降量分析得出，该滑坡体自2015年12月～2019年10月共计378天以来，HP2各监测点水平位移量、垂直沉降量及水平变形速度、垂直沉降变形速度成果如下：①累计水平位移变形量为125.1 mm～138.3 mm。②累计垂直沉降量为181.8 mm～200.8 mm。③水平位移变形速度为0.33 mm/d～0.37 mm/d。④垂直沉降变形速度为0.48 mm/d～0.53 mm/d(图7、图8)。