ALG水库左岸滑坡稳定性初步分析

李伟强

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐830000）

1 工程现状

ALG水库位于新疆托克逊县ALG沟中下游，正常蓄水位944.39m，校核洪水位948.87m，总库容4570×104m3，坝高94.3m，坝型为土石坝。

2016年8月初蓄水至943.0m高程，库区岸坡未见不稳定现象，在后期放水至916.4m高程时，发现坝址上游约800m处左岸岸坡出现岩质滑坡现象；于2017年1月10日至现场采用大疆无人机对滑坡体进行拍摄，滑坡后缘可见多条明显拉裂缝，后缘形成高度大于8m的滑坡壁。滑坡顺河长350～400m，高200～250m，厚100～150m。

2 工程地质概况

2.1 地形地貌

工程区属中低山峡谷地貌，峰峦叠嶂，冲沟发育，两岸山顶高程1000～1300m，相对高度100～300m。两岸地形不对称，冲沟内及缓坡处多为第四系覆盖，其余大部分基岩裸露，山坡陡峻，自然坡度40°～50°。

2.2 地层岩性

区内基岩为上泥盆统天格尔组第二亚组（D3tb），岩性成分复杂，主要为灰黑色凝灰质粉砂岩、凝灰质砂岩与硅质岩夹页岩、淡灰色凝灰岩，凝灰质结构，厚层夹薄层构造，产状330°SW∠40°～70°，岩质坚硬性碎，抗风化能力相对较强。

2.3 地质构造

工程区在大地构造上处于天山褶皱系的博罗科努地槽褶皱带与北天山优地槽带依连哈尔比尕复式背斜两大二级构造单元的近复合部位。区内主要有2条孕震构造：

（1）夏尔嘎天山主干大断裂：位于工程区南部，距坝址最近约6km，呈北西向展布，倾向北东，倾角60°，破碎带宽度数十米，由数条断层组成，长达数百公里。该深大断裂以压扭性为主（本区局部表现为张性），地貌上形成南高北低的陡坎。

（2）祖鲁木台—大河沿断裂：位于工程区东南部，距坝址约7km，呈NE向延伸，倾向NW，倾角45°，破碎带宽度数十米，长近100km，横贯博罗科努地槽与北天山优地槽，属逆掩断层，错断夏尔嘎断裂，并于托克逊西北侧的白杨河附近错断了第四系下更新统砂砾石层，在区内大部被第四系覆盖。

2.4 地震及区域稳定性

夏尔嘎断裂于1983年12月15日在夏格泽曾发生过5.0～5.9级地震，震中距工程区以西约20km；祖鲁木台—大河沿断裂于1990年在红山沟曾发生5.0～5.9级地震，震中距工程区以东约90km。而在工程区18km范围内未发生过中强震（≥5级）。

据1/400万《中国地震烈度区划图》（GB18306-2015），工程区处在地震动峰值加速度值为0.2g区域内，其对应的地震烈度为Ⅷ度，区域构造稳定性较差。

3 计算分析

3.1 稳定性计算

该滑坡属基岩滑坡，顺河长350～400m，高200～250m，厚100～150m，按三角体计算其方量约400×104m3。本次采用二维刚体极限平衡法，对滑坡在正常蓄水位条件以及正常蓄水位遭遇地震2种工况条件下的稳定状况进行分析计算，选取滑坡中轴线剖面作为计算剖面（图1）。

图1 左岸滑坡剖面图

当不考虑侧向阻力及地震影响时采用公式：

当考虑地震因素时采用公式：

式中：Ks——稳定系数；

W——滑体重力，kN/m；

∂——滑面倾角，(°)；

φ——滑面内摩擦角，(°)；

c——滑面粘聚力，kPa；

L——滑面长度，m；

A——地震加速度。

据试验成果，取值c=100kPa，φ=41°，γ=26.2kN/m3，∂=40°，A=0.20g。

因滑坡距离坝址较近，本次计算将边坡的级别定为Ⅰ级。在对该边坡进行稳定性分析时，天然状况、正常蓄水位条件下的安全系数应大于1.25，考虑地震工况条件下的安全系数应大于1.10。

经计算，该滑坡在不考虑地震影响和考虑地震影响时，稳定系数分别为1.03和0.80，2种工况下均不满足岩质边坡稳定性要求，因此会产生整体滑动。

3.2 涌浪计算

假设该滑坡在极端特殊情况下发生整体滑动，当滑坡滑入库区时，可分为引发涌浪和无涌浪2种情况，因此预测计算该滑坡在2种情况下对大坝造成的威胁。本工程设计坝顶高程950.26m，防浪墙顶高程951.46m。

3.2.1 在引发涌浪的情况下。

本次采用根据大量的涌浪试验资料和实际观测成果总结得出的改进水科院经验公式，计算最大涌浪高度和传递至坝前的涌浪高度，其入水初速度采用谢德格尔法计算。

（1）计算入水初速度：谢德格尔法是在能量法的基础上考虑了滑坡体积效应，是对能量法的一种修正：

（2）岸最大涌浪高度可用下式表示：

（3）与滑坡体不同距离（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——滑体重心落差，m；

f——滑面摩擦系数；

c——滑面粘聚力，MPa；

α——滑面倾角，(°)；

K——综合影响系数，取平均值0.12；

n——系数，一般取1.3～1.5；

V——滑坡体入库体积，104m3；

K1——与L（单位为m）有关的系数，K1=0.5（当L≤35m时），K1=6.1274L-0.5945（当L＞35m时）。

根据实际勘测资料，类比相关工程经验，本次计算参数取值如下：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。

通过上述公式计算，结果见表1。

表1 滑坡涌浪计算成果表

计算表明，2种工况下滑坡时传递至坝前的涌浪高度分别为13.8m和13.1m，涌浪高出防浪墙顶，对大坝安全不利。

3.2.2 在无涌浪发生的情况下

当水库蓄水至正常蓄水位（高程944.39m）时，迥水长度为3.1km，水面宽350～450m，假设滑坡发生整体滑动并完全没入水下时，通过计算库区水位将抬升3～4m，在正常蓄水位滑落时抬升库区水位低于设计坝顶高程，对大坝影响不大，但在较核洪水位滑落时库区水位高于防浪墙顶高程，不利于大坝安全。

4 综合分析

经分析，产生滑坡的诱发因素可能由以下几种原因造成：

（1）该段库岸为顺向坡，倾坡外，倾角40°～70°，存在不利结构面组合。

（2）工程区处在地震动峰值加速度值为0.2g区域内，其对应的地震烈度为Ⅷ度，区域构造稳定性较差，受地震影响诱发滑坡形成；

（3）水库骤然放水致使库水位急剧下降，导致岸坡内外动水压力差过大，从而引发边坡发生滑动；

（4）库水淹没坡脚以后，使坡脚部分岩体压重减轻，抗阻滑强度降低，加之上部主滑段岩体容重增加，当库水位升高至一临界值时，就会产生滑动；

（5）水库蓄水后，不利组合结构面达到饱和，粘聚力降低，致使边坡发生变形、破坏。

总之，不利的地质结构面组合、不利的构造条件是滑坡发生的内因，库水位上升所引起的水文地质条件变化和岩体强度的降低则是滑坡发生的诱发因素。

5 结论及建议

本次调查仅利用航拍影像并结合以往地质资料，通过初步计算分析，估算该滑坡方量约400×104m3，稳定性较差。当滑坡发生整体滑动时，可能引发的涌浪高出防浪墙顶，不利于大坝安全；无涌浪发生的情况下，在正常蓄水位滑落时，抬升库区水位低于设计坝顶高程，对大坝影响不大，但在较核洪水位滑落时，抬升库区水位将高于防浪墙顶高程，对大坝安全不利。

建议：

（1）尽快开展地质调查工作，详细调查区内构造条件及滑坡体结构面的延伸情况、发育程度、组合方式等，进一步研究分析该滑坡的稳定性；

（2）水库运行时应控制放水力度，避免急剧放水致岸坡内外产生过大的动水压力差，进而加剧滑坡变形破坏；

（3）布置监测点，对滑坡定期、定点加强监测。

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