新疆BEJ山口水庫近壩庫岸HP2滑坡體穩定性分析

員繼軍

(新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

BEJ山口水庫工程于2015年8月底蓄水，蓄水以來近壩庫岸發生滑塌。2019年9月～10月，專項研究小組及時購買了工程區的航片及衛片并進行解譯分析，同時地質專業及測量專業進駐工地開展野外工作。測量專業采用無人機及水下測量設備完成水上、水下1∶2000測量任務、HP2滑坡體三維建模工作及監測網的布設。采用INSAR干涉雷達技術做出蓄水以來邊坡位移分析報告。2020年5月～10月地質、鉆探、物探及試驗專業進入工區并完成勘察工作。

1 研究思路

從滑坡區地質環境入手，通過現場勘察測繪、地球物理勘探和室內外實驗等手段對該滑坡的特征進行系統研究，分析該滑坡的形成條件和影響因素，并探討滑坡的形成機理。采用工程地質分析法、極限平衡法、數值分析法及兩種監測數據分析等綜合數據分析，評價該滑坡體未來滑動趨勢，最后提出結論及建議。

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，巖性為泥盆系中統斜長片麻巖夾黑云母片巖，產狀305～325°NE∠35°～65°，走向與岸坡走向近。從航衛片及現場測繪綜合分析認為，HP2滑坡體為一古滑坡體，蓄水后發生復活。

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

圖1 滑坡體地貌

2.2 底滑面形態

據水上、水下地面線與前期地形線比對發現，現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緣裂縫貫通，說明該滑坡體具有完整的底滑面。滑坡體未發現明顯的剪出口，綜合分析認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

將地質剖面、滑坡體側緣及后緣三維空間點導入CIVIL3D，軟件根據提供的三維底滑面精確計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滑坡體物理力學性質及參數

根據室內及原位試驗結果：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%；單軸干抗壓強度53.8 MPa～65.7 MPa，飽和抗壓強度55 MPa～64 MPa；飽和抗剪強度C=0.8 MPa～0.9 MPa，Ф=0.90～0.95。

根據本次滑坡體ZK1、ZK2鉆孔揭露底滑面滑動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%。結合《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)附錄E，表E.0.5結構面類綜合判定： 滑坡體HP1底滑面抗剪強度，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滑坡體監測成果

本次滑坡體變形監測采用INSAR干涉雷達、現場監測兩種方法。

3.1 HP2滑坡體INSAR干涉雷達成果分析

為查明2015年8月蓄水前后近壩庫岸位移變形特征，對HP2滑坡體采用INSAR干涉雷達技術對邊坡形變進行分析。本次數據處理以干涉圖堆疊技術和增強型SBAS InSAR集成時序分析為主要技術手段。由于水庫蓄水時間為2015年8月底，本次InSAR數據覆蓋時間段為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個監測點，累計沉降變形量(見圖5)。

圖5 HP2滑坡體P5點時間序列形變圖

經過統計分析，該變形體自2015年12月～2019年10月以來P5監測點沉降量變化可分為三個時段：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。

根據中華人民共和國自然資源部2011-06-13《滑坡的分類》標準，2015年12月以來，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狀態(蠕動型滑坡)。

3.2 HP2滑坡體現場監測成果

本項目為一級滑坡防治工程，根據滑坡體范圍大小，在HP2滑坡體內外共布置2條監測斷面共6個監測點(圖6)。

自2019年10月4日首次監測至2020年10月15日共監測8次。依據監測成果進行分析，HP2滑坡體各監測點水平位移、垂直沉降位移累計變形量，見圖6。

圖6 HP2各監測點位置

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378天以來，HP2各監測點水平位移量、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累計水平位移變形量為125.1 mm～138.3 mm。②累計垂直沉降量為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、中下部累計水平位移量圖

圖8 HP2上、中下部累計垂直沉降量圖

2019年10月4日以來，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狀態(蠕動型滑坡)。

4 結語

(1)HP2滑坡體體積為427萬m3，屬大型滑坡，為巖質深層順層滑坡，近期現場監測滑坡體處于不穩定狀態，屬蠕動型滑坡(緩慢蠕動變形)。

(2)盡快委托有資質的相關單位對HP2滑坡體進行有關的穩定分析，提出對樞紐工程的危害性評價。

(3)持續對HP2滑坡體的現場變形監測；盡快布設自動化監測系統，及時了解掌握滑坡體變形和滑移情況。

(4)針對可能的重大自然災害、庫水位驟降引起的滑坡體發生突發滑移情況時，做好相應的工程安全防護應急預案。