阿爾塔什水利樞紐工程壩址區(qū)左岸滑坡穩(wěn)定性分析

李偉強

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆烏魯木齊 830000）

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流山區(qū)下游河段的控制性水利樞紐工程，是葉爾羌河干流梯級規(guī)劃中“兩庫十四級”的第十一個梯級，在保證向塔里木河生態(tài)供水3.3×108m3的前提下，工程承擔(dān)防洪、灌溉、發(fā)電等綜合利用任務(wù)。水庫正常蓄水位1820m，最大壩高164.3m，總庫容22.51×108m3，控制灌溉面積427.5×104畝，電站裝機(jī)容量730MW，設(shè)計年發(fā)電量23.32×108kW·h，屬大(1)型Ⅰ等工程。

2 邊坡工程地質(zhì)條件

壩址區(qū)河谷呈不對稱寬“U”型，兩岸基巖裸露，上壩址長約2.0km的河段為橫向谷，河谷底寬260～450m，正常蓄水位1820m時谷寬695m，兩岸地形不對稱，右岸邊坡高陡，自然坡度55°～80°，局部近直立，最大坡高610m，坡頂高程2280m；左岸自然坡度35°～40°，最大坡高426m，坡頂高程2095m，由于巖層走向與現(xiàn)代河谷正交，坡面順層方向小沖溝較發(fā)育，沖溝切深一般5～20m不等，個別切深達(dá)43m，使坡面地形較凌亂。

左岸邊坡出露巖性主要為上石炭統(tǒng)塔合奇組（C3t）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成，產(chǎn)狀為345°～355°SW∠70°～85°，走向與河谷基本正交，傾角陡。

邊坡受構(gòu)造作用影響，主要發(fā)育層間錯動帶、層內(nèi)錯動帶、斷層和裂隙，裂隙主要發(fā)育3組，優(yōu)勢方向為NNE向：

①組 60°～80°SE∠60°～70°，為壓扭性，面波狀，多閉合，局部充填有巖屑，延伸長8～20m；

②組 270°～290°NE∠40°～50°為張扭性，強風(fēng)化層中多有泥質(zhì)充填；

③組 270°～290°SW∠30°～60°，扭性結(jié)構(gòu)面，延伸長一般10～20m。

根據(jù)歷史地震統(tǒng)計資料，壩區(qū)50km范圍內(nèi)未發(fā)生過4.0級以上地震，80km范圍內(nèi)未發(fā)生過6.0級以上地震。根據(jù)《新疆阿爾塔什水利樞紐工程場地地震安全性評價報告》，壩址區(qū)場地50年超越概率10%的水平向基巖動峰值加速度為179.9gal，50年超越概率5%基巖動峰值加速度為221.0gal，100年超越概率2%的水平向峰值加速度為320.6gal，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。

3 壩址左岸邊坡總體特征

3.1 巖體結(jié)構(gòu)特征

在構(gòu)造應(yīng)力作用下，邊坡巖體結(jié)構(gòu)面主要由層間錯動帶、層內(nèi)錯動帶、斷層和一系列基體裂隙組成。左岸邊坡發(fā)育SE向陡傾角裂隙和NE向小斷層，起到了一個破裂控制邊界的作用，NE向錯動帶構(gòu)成底滑面，NE－NNE向陡傾角裂隙或小斷層構(gòu)成后緣裂面，從而共同形成NW向拉裂和NE－NNE向的后緣拉裂現(xiàn)象NE或NW向陡傾角斷裂和緩傾角錯動帶組合成為不穩(wěn)定塊體，隨著河谷下切，逐漸向臨空方向發(fā)生蠕滑，累積到一定量值后，岸坡塊體發(fā)生快速崩塌破。

左岸變形破裂現(xiàn)象主要表現(xiàn)為以下2種類型：

第一種類型：“正常卸荷”，多沿順河方向的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育，松弛帶寬度較大，帶內(nèi)巖塊存在著較明顯的松動架空現(xiàn)象，充填有碎塊石、巖屑及次生泥質(zhì)。

第二種類型：沿SW向、NE-NNE向中陡傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育，松弛張開明顯，裂縫下窄上寬，充填次生泥質(zhì)。

3.2 巖體風(fēng)化、卸荷特征

（1）壩址巖體的風(fēng)化受巖性、結(jié)構(gòu)面及地形的控制，從巖性條件看，白云質(zhì)灰?guī)r抗風(fēng)化能力最強，地形上多呈凸起山梁或陡壁；從構(gòu)造條件看，壩區(qū)巖體裂隙發(fā)育，為風(fēng)化營力侵入并向深部擴(kuò)展提供了條件，風(fēng)化層深度變化較大，陡坡及河床處風(fēng)化層深度較淺，沖溝底和緩坡處風(fēng)化層深度相對較大，斷層帶及其交匯處常形成囊狀風(fēng)化。

結(jié)合地震波及聲波測試，將壩址巖體風(fēng)化程度劃分為強風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化3個風(fēng)化帶，各帶風(fēng)化深度見表1。

強風(fēng)化帶：呈碎裂結(jié)構(gòu)，錘擊聲啞，裂面上見有部分礦物風(fēng)化蝕變，并有次生夾泥，巖體整體結(jié)構(gòu)未完全破壞，地震縱波速度一般1300～2000m/s。

表1 左岸邊坡的巖體風(fēng)化深度

弱風(fēng)化帶：白云質(zhì)灰?guī)r裂隙普遍發(fā)育，但短小，以整體式風(fēng)化為主，裂面呈鐵銹色或強風(fēng)化；含泥質(zhì)粉晶灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r順層裂隙比較集中，且長大，以裂隙型風(fēng)化為主，地震縱波速度一般2000～2400m/s。

微風(fēng)化巖體：白云質(zhì)灰?guī)r和粉晶細(xì)晶灰?guī)r地震縱波速度2200～3500m/s；含泥質(zhì)粉晶灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r地震縱波速度一般2000～2500m/s。

（2）壩址區(qū)河谷深切，兩岸岸坡陡峻，左岸沖溝發(fā)育，其走向順層面，溝壁陡立，凸起的山梁三面臨空，地形特點及陡立的層狀巖體結(jié)構(gòu)決定了壩址區(qū)巖體的卸荷、傾倒與崩塌現(xiàn)象普遍分布。左岸表部巖體除向河谷卸荷外，利用層面向沖溝的松弛卸荷尤其顯著，據(jù)平硐揭露，平行河谷的卸荷裂隙切割深約15m；沖溝兩側(cè)巖壁卸荷裂隙帶水平深度為8～10m。

由于卸荷裂隙常與層面及壩址區(qū)發(fā)育的緩傾角節(jié)理裂隙形成不利組合，易產(chǎn)生塌滑及崩塌。

3.3 滑坡的分布

根據(jù)壩址地質(zhì)測繪及邊坡穩(wěn)定性調(diào)查，上壩址區(qū)左岸分布有HP1、HP2二個滑坡體，其中HP1滑坡體分布在壩址左岸壩肩心墻壩軸線上游約60m處，分布高程：底部1810m，頂部1875m，呈向河谷凸起基巖山梁，底滑面為傾向坡外的F1斷層，產(chǎn)狀55°SE∠50°；HP2滑坡體分布在壩址左岸壩肩心墻壩軸線偏上游附近，分布高程：底部1780m，頂部1830m，呈向河谷凸起基巖山梁，底滑面為傾向坡外的F2斷層，產(chǎn)狀55°SE∠45°。該2處滑坡體的兩側(cè)均受沿邊坡傾向發(fā)育的沖溝切割形成單滑塊體（縱剖面圖見圖1及圖2），在正常蓄水位1820m時，滑坡體底部有10～40m淹沒于水下，存在不利的安全隱患。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

該滑坡屬基巖滑坡，其中HP1滑坡體長110m，寬度6.0～12.0m，厚度4.0～10.0m，估算方量為9000m3；HP2滑坡體長90m，寬度22.0～33.0m，厚度4.0～9.5m，估算方量為17000m3。邊坡穩(wěn)定分析計算，采用極限平衡理論。

當(dāng)不考慮地震影響時采用公式：

當(dāng)考慮地震因素時采用公式：

式中：Kc、Kc′——安全系數(shù)；

φ——內(nèi)摩擦角；

C——內(nèi)聚力；

S——底滑面面積；

Q——滑體重量；

KH——水平向地震系數(shù)（Ⅷ度區(qū)KH=0.2）。

根據(jù)底滑面（斷層帶）為巖屑夾泥型，按經(jīng)驗值取φ =22°；C=0.05MPa。

①HP1滑坡滑體重量Q=9000×26.8=241200（kN），

圖1 壩址左岸HP1剖面圖

圖2 壩址左岸HP2剖面圖

底滑面面積S=655m2。安全系數(shù)計算結(jié)果如下：

②HP2滑坡滑體重量Q=1700×26.8=455600（kN），底滑面面積S=993m2。

安全系數(shù)計算結(jié)果如下：

從計算結(jié)果可知：兩滑坡體在不考慮地震影響時，安全系數(shù)均大于1.25，滿足巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定要求；當(dāng)考慮地震因素時，HP1滑坡安全系數(shù)大于1.25，滿足巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定要求；HP2滑坡安全系數(shù)小于1.25，不能滿足巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定要求，建議清除或采取加固處理措施。

5 結(jié)語

根據(jù)進(jìn)場區(qū)地震構(gòu)造評價，影響壩址區(qū)的最大烈度為Ⅷ度，因此在邊坡穩(wěn)定分析計算時需考慮地震因素的影響。從計算結(jié)果可知，HP2滑坡體對壩址區(qū)有一定的影響，為避免壩體遭受滑坡體的危害，建議對其清除或采取加固措施。由于滑坡對工程建設(shè)的危害極大，因此在工程建設(shè)活動當(dāng)中要引起足夠的重視，并應(yīng)用可行有效的方法對其進(jìn)行檢測和防治。