阿爾塔什水利樞紐工程壩址區左岸滑坡穩定性分析

李偉強

（新疆水利水電勘測設計研究院，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下游河段的控制性水利樞紐工程，是葉爾羌河干流梯級規劃中“兩庫十四級”的第十一個梯級，在保證向塔里木河生態供水3.3×108m3的前提下，工程承擔防洪、灌溉、發電等綜合利用任務。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，電站裝機容量730MW，設計年發電量23.32×108kW·h，屬大(1)型Ⅰ等工程。

2 邊坡工程地質條件

壩址區河谷呈不對稱寬“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，由于巖層走向與現代河谷正交，坡面順層方向小沖溝較發育，沖溝切深一般5～20m不等，個別切深達43m，使坡面地形較凌亂。

左岸邊坡出露巖性主要為上石炭統塔合奇組（C3t）灰巖、白云質灰巖組成，產狀為345°～355°SW∠70°～85°，走向與河谷基本正交，傾角陡。

邊坡受構造作用影響，主要發育層間錯動帶、層內錯動帶、斷層和裂隙，裂隙主要發育3組，優勢方向為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，強風化層中多有泥質充填；

③組 270°～290°SW∠30°～60°，扭性結構面，延伸長一般10～20m。

根據歷史地震統計資料，壩區50km范圍內未發生過4.0級以上地震，80km范圍內未發生過6.0級以上地震。根據《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 巖體結構特征

在構造應力作用下，邊坡巖體結構面主要由層間錯動帶、層內錯動帶、斷層和一系列基體裂隙組成。左岸邊坡發育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向錯動帶構成底滑面，NE－NNE向陡傾角裂隙或小斷層構成后緣裂面，從而共同形成NW向拉裂和NE－NNE向的后緣拉裂現象NE或NW向陡傾角斷裂和緩傾角錯動帶組合成為不穩定塊體，隨著河谷下切，逐漸向臨空方向發生蠕滑，累積到一定量值后，岸坡塊體發生快速崩塌破。

左岸變形破裂現象主要表現為以下2種類型：

第一種類型：“正常卸荷”，多沿順河方向的構造結構面發育，松弛帶寬度較大，帶內巖塊存在著較明顯的松動架空現象，充填有碎塊石、巖屑及次生泥質。

第二種類型：沿SW向、NE-NNE向中陡傾角結構面發育，松弛張開明顯，裂縫下窄上寬，充填次生泥質。

3.2 巖體風化、卸荷特征

（1）壩址巖體的風化受巖性、結構面及地形的控制，從巖性條件看，白云質灰巖抗風化能力最強，地形上多呈凸起山梁或陡壁；從構造條件看，壩區巖體裂隙發育，為風化營力侵入并向深部擴展提供了條件，風化層深度變化較大，陡坡及河床處風化層深度較淺，沖溝底和緩坡處風化層深度相對較大，斷層帶及其交匯處常形成囊狀風化。

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

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

表1 左岸邊坡的巖體風化深度

弱風化帶：白云質灰巖裂隙普遍發育，但短小，以整體式風化為主，裂面呈鐵銹色或強風化；含泥質粉晶灰巖和生物碎屑灰巖順層裂隙比較集中，且長大，以裂隙型風化為主，地震縱波速度一般2000～2400m/s。

微風化巖體：白云質灰巖和粉晶細晶灰巖地震縱波速度2200～3500m/s；含泥質粉晶灰巖和生物碎屑灰巖地震縱波速度一般2000～2500m/s。

（2）壩址區河谷深切，兩岸岸坡陡峻，左岸沖溝發育，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構決定了壩址區巖體的卸荷、傾倒與崩塌現象普遍分布。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，據平硐揭露，平行河谷的卸荷裂隙切割深約15m；沖溝兩側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發育的緩傾角節理裂隙形成不利組合，易產生塌滑及崩塌。

3.3 滑坡的分布

根據壩址地質測繪及邊坡穩定性調查，上壩址區左岸分布有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，產狀55°SE∠45°。該2處滑坡體的兩側均受沿邊坡傾向發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。邊坡穩定分析計算，采用極限平衡理論。

當不考慮地震影響時采用公式：

當考慮地震因素時采用公式：

式中：Kc、Kc′——安全系數；

φ——內摩擦角；

C——內聚力；

S——底滑面面積；

Q——滑體重量；

KH——水平向地震系數（Ⅷ度區KH=0.2）。

根據底滑面（斷層帶）為巖屑夾泥型，按經驗值取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。安全系數計算結果如下：

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

安全系數計算結果如下：

從計算結果可知：兩滑坡體在不考慮地震影響時，安全系數均大于1.25，滿足巖質邊坡穩定要求；當考慮地震因素時，HP1滑坡安全系數大于1.25，滿足巖質邊坡穩定要求；HP2滑坡安全系數小于1.25，不能滿足巖質邊坡穩定要求，建議清除或采取加固處理措施。

5 結語

根據進場區地震構造評價，影響壩址區的最大烈度為Ⅷ度，因此在邊坡穩定分析計算時需考慮地震因素的影響。從計算結果可知，HP2滑坡體對壩址區有一定的影響，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的危害極大，因此在工程建設活動當中要引起足夠的重視，并應用可行有效的方法對其進行檢測和防治。