新疆BEJ山口水庫(kù)近壩庫(kù)岸HP2滑坡體穩(wěn)定性分析

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)

BEJ山口水庫(kù)工程于2015年8月底蓄水，蓄水以來(lái)近壩庫(kù)岸發(fā)生滑塌。2019年9月～10月，專(zhuān)項(xiàng)研究小組及時(shí)購(gòu)買(mǎi)了工程區(qū)的航片及衛(wèi)片并進(jìn)行解譯分析，同時(shí)地質(zhì)專(zhuān)業(yè)及測(cè)量專(zhuān)業(yè)進(jìn)駐工地開(kāi)展野外工作。測(cè)量專(zhuān)業(yè)采用無(wú)人機(jī)及水下測(cè)量設(shè)備完成水上、水下1∶2000測(cè)量任務(wù)、HP2滑坡體三維建模工作及監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)。采用INSAR干涉雷達(dá)技術(shù)做出蓄水以來(lái)邊坡位移分析報(bào)告。2020年5月～10月地質(zhì)、鉆探、物探及試驗(yàn)專(zhuān)業(yè)進(jìn)入工區(qū)并完成勘察工作。

1 研究思路

從滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境入手，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察測(cè)繪、地球物理勘探和室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)等手段對(duì)該滑坡的特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析該滑坡的形成條件和影響因素，并探討滑坡的形成機(jī)理。采用工程地質(zhì)分析法、極限平衡法、數(shù)值分析法及兩種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析等綜合數(shù)據(jù)分析，評(píng)價(jià)該滑坡體未來(lái)滑動(dòng)趨勢(shì)，最后提出結(jié)論及建議。

2 滑坡體特征

2.1 邊界特征

HP2滑坡體位于大壩上游右岸2.6k m～3.2 km右岸肘狀凸岸斜坡，河流走向由近EW轉(zhuǎn)為近SN向，坡頂高程945 m(距原始河床580 m)，河拔350 m，岸坡自然坡度32°～45°，基巖多裸露，巖性為泥盆系中統(tǒng)斜長(zhǎng)片麻巖夾黑云母片巖，產(chǎn)狀305～325°NE∠35°～65°，走向與岸坡走向近。從航衛(wèi)片及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪綜合分析認(rèn)為，HP2滑坡體為一古滑坡體，蓄水后發(fā)生復(fù)活。

HP2滑坡體具有明顯的巖質(zhì)滑坡特征，平面上呈“圈椅狀”，后緣高程650 m～800 m。后緣D點(diǎn)陡坎斜距3.2 m，其他各點(diǎn)斜距0.4 m～1.5 m，滑坡體后緣750 m～800 m高程段發(fā)育多條拉張裂縫，多平行坡面，延伸長(zhǎng)3 m～8 m，深1.2 m～1.5 m，坡面未發(fā)現(xiàn)明顯剪出口(圖1)。

圖1 滑坡體地貌

2.2 底滑面形態(tài)

據(jù)水上、水下地面線與前期地形線比對(duì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀地面線與原地面線基本平行，向坡外整體平移2.9 m～3.1 m，垂直方向上整體下移2.7 m～2.9 m。另外滑坡體后緣及側(cè)緣裂縫貫通，說(shuō)明該滑坡體具有完整的底滑面?；麦w未發(fā)現(xiàn)明顯的剪出口，綜合分析認(rèn)為該滑坡體底滑面位置較深，臨近河床。為查明滑坡體底滑面的分布位置，在滑坡體上布置2個(gè)鉆孔，初步查明了滑坡體底滑面的深度，滑坡體底滑面下部分布f49斷層，與坡面近平行，為滑坡體底滑面。垂直深度30 m～60 m，平行岸坡厚度20 m～50 m(圖2、圖3)。

圖2 滑坡體勘探工作量布置圖

圖3 滑坡體典型剖面圖

2.3 滑坡體體積

將地質(zhì)剖面、滑坡體側(cè)緣及后緣三維空間點(diǎn)導(dǎo)入CIVIL3D，軟件根據(jù)提供的三維底滑面精確計(jì)算出滑坡體總方量約為427×104m3，其中水上230×104m3，水下197×104m3(圖4)。

圖4 CIVIL 3D展示圖

2.4滑坡體物理力學(xué)性質(zhì)及參數(shù)

根據(jù)室內(nèi)及原位試驗(yàn)結(jié)果：巖塊天然密度2.69 g/cm3～2.70 g/cm3，飽和密度2.72 g/cm3～2.80 g/cm3；自然吸水率0.18%～0.24%，飽和吸水率0.21%～0.27%；單軸干抗壓強(qiáng)度53.8 MPa～65.7 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度55 MPa～64 MPa；飽和抗剪強(qiáng)度C=0.8 MPa～0.9 MPa，Ф=0.90～0.95。

根據(jù)本次滑坡體ZK1、ZK2鉆孔揭露底滑面滑動(dòng)帶黑云母片巖巖芯取樣顆分成果分析，粒徑>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%；粒徑<0.075 mm含量占4.5%。結(jié)合《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)附錄E，表E.0.5結(jié)構(gòu)面類(lèi)綜合判定： 滑坡體HP1底滑面抗剪強(qiáng)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滑坡體監(jiān)測(cè)成果

本次滑坡體變形監(jiān)測(cè)采用INSAR干涉雷達(dá)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)兩種方法。

3.1 HP2滑坡體INSAR干涉雷達(dá)成果分析

為查明2015年8月蓄水前后近壩庫(kù)岸位移變形特征，對(duì)HP2滑坡體采用INSAR干涉雷達(dá)技術(shù)對(duì)邊坡形變進(jìn)行分析。本次數(shù)據(jù)處理以干涉圖堆疊技術(shù)和增強(qiáng)型SBAS InSAR集成時(shí)序分析為主要技術(shù)手段。由于水庫(kù)蓄水時(shí)間為2015年8月底，本次InSAR數(shù)據(jù)覆蓋時(shí)間段為2014年11月～2019年10月。為表明滑坡體變形量，在HP2滑坡體上選取1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，累計(jì)沉降變形量(見(jiàn)圖5)。

圖5 HP2滑坡體P5點(diǎn)時(shí)間序列形變圖

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，該變形體自2015年12月～2019年10月以來(lái)P5監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量變化可分為三個(gè)時(shí)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。

根據(jù)中華人民共和國(guó)自然資源部2011-06-13《滑坡的分類(lèi)》標(biāo)準(zhǔn)，2015年12月以來(lái)，HP2滑坡體平均沉降速度0.07 mm/d～0.40 mm/d，表明滑坡體處于緩慢蠕動(dòng)狀態(tài)(蠕動(dòng)型滑坡)。

3.2 HP2滑坡體現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果

本項(xiàng)目為一級(jí)滑坡防治工程，根據(jù)滑坡體范圍大小，在HP2滑坡體內(nèi)外共布置2條監(jiān)測(cè)斷面共6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(圖6)。

自2019年10月4日首次監(jiān)測(cè)至2020年10月15日共監(jiān)測(cè)8次。依據(jù)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析，HP2滑坡體各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移、垂直沉降位移累計(jì)變形量，見(jiàn)圖6。

圖6 HP2各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置

綜合HP2滑坡體水平位移量及垂直沉降量分析得出，該滑坡體自2015年12月～2019年10月共計(jì)378天以來(lái)，HP2各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量、垂直沉降量及水平變形速度、垂直沉降變形速度成果如下：①累計(jì)水平位移變形量為125.1 mm～138.3 mm。②累計(jì)垂直沉降量為181.8 mm～200.8 mm。③水平位移變形速度為0.33 mm/d～0.37 mm/d。④垂直沉降變形速度為0.48 mm/d～0.53 mm/d(圖7、圖8)。

圖7 HP2上、中下部累計(jì)水平位移量圖

圖8 HP2上、中下部累計(jì)垂直沉降量圖

2019年10月4日以來(lái)，HP2滑坡體水平位移變形速度為0.33 mm/d～0.37 mm/d，垂直沉降變形速度為0.48 mm/d～0.53 mm/d。表明HP2滑坡體處于緩慢蠕動(dòng)狀態(tài)(蠕動(dòng)型滑坡)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)HP2滑坡體體積為427萬(wàn)m3，屬大型滑坡，為巖質(zhì)深層順層滑坡，近期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，屬蠕動(dòng)型滑坡(緩慢蠕動(dòng)變形)。

(2)盡快委托有資質(zhì)的相關(guān)單位對(duì)HP2滑坡體進(jìn)行有關(guān)的穩(wěn)定分析，提出對(duì)樞紐工程的危害性評(píng)價(jià)。

(3)持續(xù)對(duì)HP2滑坡體的現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)；盡快布設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)了解掌握滑坡體變形和滑移情況。

(4)針對(duì)可能的重大自然災(zāi)害、庫(kù)水位驟降引起的滑坡體發(fā)生突發(fā)滑移情況時(shí)，做好相應(yīng)的工程安全防護(hù)應(yīng)急預(yù)案。