李偉強(qiáng)

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，新疆烏魯木齊830000）

1 工程現(xiàn)狀

ALG水庫位于新疆托克遜縣ALG溝中下游，正常蓄水位944.39m，校核洪水位948.87m，總庫容4570×104m3，壩高94.3m，壩型為土石壩。

2016年8月初蓄水至943.0m高程，庫區(qū)岸坡未見不穩(wěn)定現(xiàn)象，在后期放水至916.4m高程時(shí)，發(fā)現(xiàn)壩址上游約800m處左岸岸坡出現(xiàn)巖質(zhì)滑坡現(xiàn)象；于2017年1月10日至現(xiàn)場采用大疆無人機(jī)對滑坡體進(jìn)行拍攝，滑坡后緣可見多條明顯拉裂縫，后緣形成高度大于8m的滑坡壁?；马樅娱L350～400m，高200～250m，厚100～150m。

2 工程地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

工程區(qū)屬中低山峽谷地貌，峰巒疊嶂，沖溝發(fā)育，兩岸山頂高程1000～1300m，相對高度100～300m。兩岸地形不對稱，沖溝內(nèi)及緩坡處多為第四系覆蓋，其余大部分基巖裸露，山坡陡峻，自然坡度40°～50°。

2.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)基巖為上泥盆統(tǒng)天格爾組第二亞組（D3tb），巖性成分復(fù)雜，主要為灰黑色凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖與硅質(zhì)巖夾頁巖、淡灰色凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層夾薄層構(gòu)造，產(chǎn)狀330°SW∠40°～70°，巖質(zhì)堅(jiān)硬性碎，抗風(fēng)化能力相對較強(qiáng)。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)在大地構(gòu)造上處于天山褶皺系的博羅科努地槽褶皺帶與北天山優(yōu)地槽帶依連哈爾比尕復(fù)式背斜兩大二級構(gòu)造單元的近復(fù)合部位。區(qū)內(nèi)主要有2條孕震構(gòu)造：

（1）夏爾嘎天山主干大斷裂：位于工程區(qū)南部，距壩址最近約6km，呈北西向展布，傾向北東，傾角60°，破碎帶寬度數(shù)十米，由數(shù)條斷層組成，長達(dá)數(shù)百公里。該深大斷裂以壓扭性為主（本區(qū)局部表現(xiàn)為張性），地貌上形成南高北低的陡坎。

（2）祖魯木臺—大河沿?cái)嗔眩何挥诠こ虆^(qū)東南部，距壩址約7km，呈NE向延伸，傾向NW，傾角45°，破碎帶寬度數(shù)十米，長近100km，橫貫博羅科努地槽與北天山優(yōu)地槽，屬逆掩斷層，錯(cuò)斷夏爾嘎斷裂，并于托克遜西北側(cè)的白楊河附近錯(cuò)斷了第四系下更新統(tǒng)砂礫石層，在區(qū)內(nèi)大部被第四系覆蓋。

2.4 地震及區(qū)域穩(wěn)定性

夏爾嘎斷裂于1983年12月15日在夏格澤曾發(fā)生過5.0～5.9級地震，震中距工程區(qū)以西約20km；祖魯木臺—大河沿?cái)嗔延?990年在紅山溝曾發(fā)生5.0～5.9級地震，震中距工程區(qū)以東約90km。而在工程區(qū)18km范圍內(nèi)未發(fā)生過中強(qiáng)震（≥5級）。

據(jù)1/400萬《中國地震烈度區(qū)劃圖》（GB18306-2015），工程區(qū)處在地震動(dòng)峰值加速度值為0.2g區(qū)域內(nèi)，其對應(yīng)的地震烈度為Ⅷ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。

3 計(jì)算分析

3.1 穩(wěn)定性計(jì)算

該滑坡屬基巖滑坡，順河長350～400m，高200～250m，厚100～150m，按三角體計(jì)算其方量約400×104m3。本次采用二維剛體極限平衡法，對滑坡在正常蓄水位條件以及正常蓄水位遭遇地震2種工況條件下的穩(wěn)定狀況進(jìn)行分析計(jì)算，選取滑坡中軸線剖面作為計(jì)算剖面（圖1）。

圖1 左岸滑坡剖面圖

當(dāng)不考慮側(cè)向阻力及地震影響時(shí)采用公式：

當(dāng)考慮地震因素時(shí)采用公式：

式中：Ks——穩(wěn)定系數(shù)；

W——滑體重力，kN/m；

?——滑面傾角，(°)；

φ——滑面內(nèi)摩擦角，(°)；

c——滑面粘聚力，kPa；

L——滑面長度，m；

A——地震加速度。

據(jù)試驗(yàn)成果，取值c=100kPa，φ=41°，γ=26.2kN/m3，?=40°，A=0.20g。

因滑坡距離壩址較近，本次計(jì)算將邊坡的級別定為Ⅰ級。在對該邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，天然狀況、正常蓄水位條件下的安全系數(shù)應(yīng)大于1.25，考慮地震工況條件下的安全系數(shù)應(yīng)大于1.10。

經(jīng)計(jì)算，該滑坡在不考慮地震影響和考慮地震影響時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)分別為1.03和0.80，2種工況下均不滿足巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性要求，因此會產(chǎn)生整體滑動(dòng)。

3.2 涌浪計(jì)算

假設(shè)該滑坡在極端特殊情況下發(fā)生整體滑動(dòng)，當(dāng)滑坡滑入庫區(qū)時(shí)，可分為引發(fā)涌浪和無涌浪2種情況，因此預(yù)測計(jì)算該滑坡在2種情況下對大壩造成的威脅。本工程設(shè)計(jì)壩頂高程950.26m，防浪墻頂高程951.46m。

3.2.1 在引發(fā)涌浪的情況下。

本次采用根據(jù)大量的涌浪試驗(yàn)資料和實(shí)際觀測成果總結(jié)得出的改進(jìn)水科院經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算最大涌浪高度和傳遞至壩前的涌浪高度，其入水初速度采用謝德格爾法計(jì)算。

（1）計(jì)算入水初速度：謝德格爾法是在能量法的基礎(chǔ)上考慮了滑坡體積效應(yīng)，是對能量法的一種修正：

（2）岸最大涌浪高度可用下式表示：

（3）與滑坡體不同距離（L）的涌浪高度可用下式表示：

式中：v——入水初速度，m/s；

g——重力加速度，m/s2；

h——滑體重心落差，m；

f——滑面摩擦系數(shù)；

c——滑面粘聚力，MPa；

α——滑面傾角，(°)；

K——綜合影響系數(shù)，取平均值0.12；

n——系數(shù)，一般取1.3～1.5；

V——滑坡體入庫體積，104m3；

K1——與L（單位為m）有關(guān)的系數(shù)，K1=0.5（當(dāng)L≤35m時(shí)），K1=6.1274L-0.5945（當(dāng)L＞35m時(shí)）。

根據(jù)實(shí)際勘測資料，類比相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，本次計(jì)算參數(shù)取值如下：g=9.8m/s2，h=55m（按正常蓄水位944.39m），h=51m（按校核洪水位948.87m），f=0.87，c=0.1，α=40°，K=0.12，V=400×104m3，n=1.4，L=900m，K1=0.107。

通過上述公式計(jì)算，結(jié)果見表1。

表1 滑坡涌浪計(jì)算成果表

計(jì)算表明，2種工況下滑坡時(shí)傳遞至壩前的涌浪高度分別為13.8m和13.1m，涌浪高出防浪墻頂，對大壩安全不利。

3.2.2 在無涌浪發(fā)生的情況下

當(dāng)水庫蓄水至正常蓄水位（高程944.39m）時(shí)，迥水長度為3.1km，水面寬350～450m，假設(shè)滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)并完全沒入水下時(shí)，通過計(jì)算庫區(qū)水位將抬升3～4m，在正常蓄水位滑落時(shí)抬升庫區(qū)水位低于設(shè)計(jì)壩頂高程，對大壩影響不大，但在較核洪水位滑落時(shí)庫區(qū)水位高于防浪墻頂高程，不利于大壩安全。

4 綜合分析

經(jīng)分析，產(chǎn)生滑坡的誘發(fā)因素可能由以下幾種原因造成：

（1）該段庫岸為順向坡，傾坡外，傾角40°～70°，存在不利結(jié)構(gòu)面組合。

（2）工程區(qū)處在地震動(dòng)峰值加速度值為0.2g區(qū)域內(nèi)，其對應(yīng)的地震烈度為Ⅷ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，受地震影響誘發(fā)滑坡形成；

（3）水庫驟然放水致使庫水位急劇下降，導(dǎo)致岸坡內(nèi)外動(dòng)水壓力差過大，從而引發(fā)邊坡發(fā)生滑動(dòng)；

（4）庫水淹沒坡腳以后，使坡腳部分巖體壓重減輕，抗阻滑強(qiáng)度降低，加之上部主滑段巖體容重增加，當(dāng)庫水位升高至一臨界值時(shí)，就會產(chǎn)生滑動(dòng)；

（5）水庫蓄水后，不利組合結(jié)構(gòu)面達(dá)到飽和，粘聚力降低，致使邊坡發(fā)生變形、破壞。

總之，不利的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組合、不利的構(gòu)造條件是滑坡發(fā)生的內(nèi)因，庫水位上升所引起的水文地質(zhì)條件變化和巖體強(qiáng)度的降低則是滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。

5 結(jié)論及建議

本次調(diào)查僅利用航拍影像并結(jié)合以往地質(zhì)資料，通過初步計(jì)算分析，估算該滑坡方量約400×104m3，穩(wěn)定性較差。當(dāng)滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)時(shí)，可能引發(fā)的涌浪高出防浪墻頂，不利于大壩安全；無涌浪發(fā)生的情況下，在正常蓄水位滑落時(shí)，抬升庫區(qū)水位低于設(shè)計(jì)壩頂高程，對大壩影響不大，但在較核洪水位滑落時(shí)，抬升庫區(qū)水位將高于防浪墻頂高程，對大壩安全不利。

建議：

（1）盡快開展地質(zhì)調(diào)查工作，詳細(xì)調(diào)查區(qū)內(nèi)構(gòu)造條件及滑坡體結(jié)構(gòu)面的延伸情況、發(fā)育程度、組合方式等，進(jìn)一步研究分析該滑坡的穩(wěn)定性；

（2）水庫運(yùn)行時(shí)應(yīng)控制放水力度，避免急劇放水致岸坡內(nèi)外產(chǎn)生過大的動(dòng)水壓力差，進(jìn)而加劇滑坡變形破壞；

（3）布置監(jiān)測點(diǎn)，對滑坡定期、定點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測。

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