金溝河引水樞紐內(nèi)庫(kù)滑坡變形機(jī)理及治理措施

鄭兆江

（新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)水利局，新疆 和田848000）

邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題在工程建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)，一旦邊坡發(fā)生破壞往往會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失，對(duì)人員安全和構(gòu)筑物的使用產(chǎn)生重大影響［1-2］。在庫(kù)區(qū)，一旦滑坡發(fā)生破壞，滑體以較大的速度涌入庫(kù)區(qū)，將造成難以估量的后果。國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)邊坡穩(wěn)定性情況進(jìn)行分析，取得了較多的成果。

根據(jù)前人研究成果可知，有較多因素可誘發(fā)滑坡，如：降水［3］、地震［4］、人類工程活動(dòng)［5］等。 根據(jù)滑體類型、運(yùn)動(dòng)模式，可將滑坡分為多種類型。影響不同類型邊坡穩(wěn)定性的主要因素也千差萬(wàn)別。目前，在邊坡研究中較為常用的方法包括：數(shù)值模擬［6］、理論分析［7］、物理模擬［8］等。

金溝河引水樞紐建設(shè)過(guò)程中，在內(nèi)庫(kù)發(fā)現(xiàn)滑坡一處，該滑坡一旦破壞將嚴(yán)重影響到水利樞紐的正常使用，堵塞河道，形成淤積，并威脅到下游居民的安全。

1 滑坡地質(zhì)情況

滑坡所在區(qū)域主要地層包括：海河組（E2-3a）泥巖、泥灰?guī)r、砂巖；沙灣組（E3-N1s）泥巖、礫巖、砂巖及火山堆積物和第四系沖洪積層。在工程區(qū)域內(nèi)發(fā)育有霍爾果斯背斜和霍爾果斯斷裂，滑坡巖體在長(zhǎng)期的地質(zhì)活動(dòng)、風(fēng)化侵蝕作用下結(jié)構(gòu)較為破碎。其中F5-1斷裂位于霍爾果斯背斜核部且穿過(guò)內(nèi)庫(kù)左岸滑坡。

2 滑坡變形特征及機(jī)理分析

2.1 變性特征

滑坡后緣壁高6～8m。 滑坡體地面坡度15°～33°，后緣至中部坡度15°～20°，滑坡中部至滑坡前緣25°～33°，滑坡體呈圈椅狀，長(zhǎng)200m，寬110～130m，前緣至后緣高差50m，面積2.4萬(wàn)m2，滑體厚度5～20m，估算滑坡體體積30萬(wàn)～40萬(wàn)m3。現(xiàn)場(chǎng)觀察HP1滑坡曾產(chǎn)生過(guò)多次臺(tái)階狀垮塌，在中部見(jiàn)有多個(gè)平臺(tái)，判定其應(yīng)為不同時(shí)期塌滑下來(lái)的階地臺(tái)坎，同時(shí)在HP1滑坡表面及其后緣階地面上可見(jiàn)有多條長(zhǎng)短不等的張拉裂縫，裂縫與滑坡后緣近于平行，順河長(zhǎng)5～10m不等，張開(kāi)5～15cm，裂縫前緣多呈寬1～4m不等的塌陷臺(tái)地，滑體側(cè)緣也出現(xiàn)不同程度的滑動(dòng)錯(cuò)臺(tái)、變形裂縫，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)初判該滑坡目前處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 內(nèi)庫(kù)左岸滑坡全貌

2.2 滑坡變形機(jī)理分析

滑坡位于上壩左岸凹岸，處在F5-1斷層破碎帶，岸坡出露巖性為砂巖、泥巖、砂礫巖互層，河水對(duì)坡腳的沖刷和掏蝕及更新世的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使河流快速下切形成臨空，為滑坡形成提供了有利的地形條件，同時(shí)也為滑坡的發(fā)生提供了重力勢(shì)能。再加上該段庫(kù)岸岸坡上兩處活火山口的存在，火山噴出物沿階地面流向河床，隨著泥火山的多次噴發(fā)，岸坡基巖受泥火山噴出液沖刷浸泡變軟，導(dǎo)致泥巖在重力及強(qiáng)度降低作用下卸荷，最終導(dǎo)致滑塌，形成現(xiàn)狀的圈椅狀滑坡。

3 滑坡體穩(wěn)定性分析及處理

該滑坡位于金溝河引水樞紐工程內(nèi)庫(kù)左岸，該引水樞紐建成后，內(nèi)庫(kù)水位壅高3.7m。蓄水后，滑坡坡腳將位于水位以下，這將對(duì)滑坡的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，一旦滑坡失穩(wěn)將會(huì)對(duì)上壩段的安全產(chǎn)生極大威脅，因此，分析滑坡的穩(wěn)定性并提出治理措施十分必要。

3.1 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡所在區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)較為破碎，地質(zhì)活動(dòng)較為強(qiáng)烈，是滑坡等地質(zhì)災(zāi)害極易發(fā)生的區(qū)域［9-10］。Geo-studio軟件具有建模簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確、計(jì)算效率高等特點(diǎn)，在流固耦合等巖土體穩(wěn)定性問(wèn)題研究中較為常用。依據(jù)圖2的剖面，建立數(shù)值模擬模型，分析蓄水前后現(xiàn)狀滑坡的穩(wěn)定性情況。數(shù)值模擬計(jì)算參數(shù)依據(jù)室內(nèi)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)確定，計(jì)算參數(shù)如表1。

圖2 內(nèi)庫(kù)左岸滑坡剖面

表1 滑坡穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)

根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果可知，在蓄水前滑坡處于基本穩(wěn)定性狀態(tài)，在蓄水過(guò)程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低，直至水位達(dá)到3.7m時(shí)，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)降為最低值，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該滑坡主要變形位置位于基巖面之上的覆蓋層，該層巖土體極為破碎，強(qiáng)度較低且堆填厚度較大，在自重作用下發(fā)生較大的位移，在蓄水后，滑坡坡腳位于水面以下，滑坡鎖固段抗滑力大幅度降低，下滑力不變的情況下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)降低，滑坡產(chǎn)生破壞。

3.2 滑坡治理措施研究

滑坡的破壞主要原因是滑床以上滑體厚度大、強(qiáng)度低，下滑力較大，因此考慮采用削坡減載的方式對(duì)滑坡進(jìn)行治理。治理斷面如圖3，按照1∶2的坡比進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖兩級(jí)坡面，設(shè)置兩級(jí)平臺(tái)，寬度分別為6.0m和7.0m。同樣使用Geo-studio軟件分析治理后的邊坡穩(wěn)定性情況，計(jì)算結(jié)果如表2。

圖3 處理方案典型斷面

表2 邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，采用削坡減載的治理措施后，不同工況下，該滑坡的穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。開(kāi)挖工程量共計(jì)8.1萬(wàn)m3。采用削坡減載方式，改變了該滑坡的應(yīng)力分布情況，降低了斜坡的下滑力，在庫(kù)水軟化坡腳的情況下，仍然能保持較高的安全系數(shù)。同時(shí)，采用該治理措施，減少了滑坡治理過(guò)程中抗滑樁、錨索等工程措施的使用，以及工程對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的擾動(dòng)，開(kāi)挖的土石方可在金溝河水利樞紐工程主體工程建設(shè)過(guò)程中加以使用，大大降低了經(jīng)濟(jì)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）金溝河引水樞紐工程內(nèi)庫(kù)左岸滑坡位于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)域，巖體結(jié)構(gòu)極為破碎，在蓄水后滑坡坡腳將位于水面以下，造成滑坡穩(wěn)定性降低，覆蓋層發(fā)生較大的變形，嚴(yán)重威脅水利樞紐工程的安全。

（2）通過(guò)分析滑坡變形機(jī)理，采用削坡減載的治理方式，降低滑坡下滑力，治理后滑坡的變形得到了較好的控制，滑坡穩(wěn)定性情況較好，可為類似滑坡治理工程提供參考。