五馬水庫庫區(qū)庫岸穩(wěn)定分析及評價(jià)

趙 宇

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程地質(zhì)概況

五馬水庫位于臨汾市古縣縣城西南五馬村東北約1km處，壩址所在河流屬汾河一級支流——洪安澗河南支，俗稱舊縣河。

庫區(qū)位于舊縣河干流下游，庫尾至上游賢腰村附近。河床兩岸大部分基巖裸露，山巒起伏，溝壑縱橫，沖溝較為發(fā)育。左岸地面高程659～789m，右岸地面高程 646～774m，兩岸邊坡自然坡角 30°～55°，并發(fā)育數(shù)條北東走向的沖溝，但延伸較短。河流呈“S”型，總體流向由NE轉(zhuǎn)向SE，河底高程634～690m，河流縱坡約1‰，為基巖河谷，局部有少量卵石混合土及土層，屬侵蝕構(gòu)造為主的低山區(qū)。

庫區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要有風(fēng)化和塌滑體。風(fēng)化主要發(fā)育于基巖表層，其巖性不同，風(fēng)化程度及深度也不同。一般砂巖巖性堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化厚度較大；泥巖巖性軟弱，層內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育較弱，風(fēng)化厚度相對較小?？傮w分析，庫區(qū)巖體強(qiáng)風(fēng)化帶厚度為5～10m。庫區(qū)兩岸岸坡總體較為穩(wěn)定，局部受卸荷、風(fēng)化等外動(dòng)力地質(zhì)作用可見塌滑現(xiàn)象，但其規(guī)模和范圍較小，屬小型塌滑，對水庫影響不大。勘察發(fā)現(xiàn)，庫區(qū)右岸有3處塌滑體，坍塌體積約25.5萬m3，塌滑體 V1位于賢腰村西約0.5km處，塌滑體滑動(dòng)方向S30°W，河谷處為陡崖，塌滑體長170m、寬90m，厚5～10m，塌滑體積約15.3萬m3，其前緣高程740m。塌滑體V2位于賢腰村西約1.5km處，塌滑體滑動(dòng)方向S12°W，河谷處岸坡較緩，塌滑體長130m、寬90～120m，厚2～5m，體積6.8萬m3，其前緣高程690m。塌滑體V3位于大壩東約1.0km處，塌滑體滑動(dòng)方向S71°W，河谷處較為平緩，塌滑體長 160m、寬 60～80m，厚 1～3m，體積3.4萬m3，其前緣高程670m。

2 庫岸穩(wěn)定分析

庫區(qū)內(nèi)以較陡的巖質(zhì)岸坡為主，局部發(fā)育土質(zhì)岸坡。岸坡穩(wěn)定分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡兩種。

2.1 土質(zhì)邊坡

庫區(qū)土質(zhì)岸坡分布于庫區(qū)凸岸及庫尾，巖性主要為第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）低液限黏土，局部夾鈣質(zhì)結(jié)核。在庫區(qū)右岸上游距大壩300m處發(fā)育一較大沖溝，溝內(nèi)地表覆蓋第四系中更新統(tǒng)低液限黏土及低液限粉土層。根據(jù)豎井資料，沖溝上部覆蓋層厚3～5m，向庫區(qū)方向覆蓋層逐漸增厚，厚度8～10m，基巖面高程668～682.5m，比水庫正常蓄水位為682.5m時(shí)低0～14.5m，比水庫正常蓄水位為677.5m時(shí)低0～9.5m。本次勘察取岸坡土層原狀樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，根據(jù)其物理力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)可知，土層抗沖刷能力較差，存在坍岸問題。

當(dāng)水庫處于正常蓄水位，土質(zhì)邊坡在庫水的長期沖刷和淘蝕下，該處土體將產(chǎn)生不同程度的坍岸。

2.1.1 坍岸寬度預(yù)測

由庫區(qū)坍岸地質(zhì)剖面圖可知，基巖面坡角小于水下穩(wěn)定坡角，根據(jù)坍岸剖面實(shí)際形態(tài)，最終坍岸寬度采用《水利水電工程地質(zhì)手冊》如下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：St——經(jīng)修正后的坍岸帶最終寬度，m；

N——與土的顆粒大小有關(guān)的系數(shù)；

A——庫水位變化幅度，m，其值為正常蓄水位與死水位差值；

hp——波浪沖刷深度，m；

hB——波浪爬高，m；

H——正常蓄水位以上岸坡高度，m；

α——淺灘沖刷后水下穩(wěn)定坡角，°；

β——岸坡水上穩(wěn)定坡角，°；

γ——原始岸坡坡角，°。

計(jì)算參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果見表1。當(dāng)正常蓄水位為682.5m時(shí)，庫區(qū)最終坍岸寬度為62.6m；當(dāng)正常蓄水位為677.5m時(shí)，庫區(qū)最終坍岸寬度為17.4m。

表1 參數(shù)取值及預(yù)測坍岸寬度計(jì)算結(jié)果表

2.1.2 坍岸方量估算

根據(jù)工程地質(zhì)平、剖面圖，估算該段庫區(qū)的坍岸方量，見表2。

當(dāng)正常蓄水位為682.5m時(shí)，最終坍岸總方量為1.24萬m3，其中水上坍岸方量0.38萬m3，水下坍岸方量0.86萬m3。當(dāng)正常蓄水位為677.5m時(shí)，最終坍岸總方量為0.18萬m3，其中水上坍岸方量0.12萬m3，水下坍岸方量0.06萬m3。

表2 庫區(qū)坍岸方量估算結(jié)果表

庫區(qū)該段土質(zhì)岸坡坍岸影響范圍內(nèi)無村莊和工礦企業(yè)，主要是由坍岸造成的固體物質(zhì)使水庫部分地段淤積而侵占庫容。

2.2 巖質(zhì)邊坡

庫區(qū)河流為山區(qū)峽谷型河流，總體流向N60°W。庫區(qū)大部分地段基巖裸露，岸坡較陡。出露地層巖性為三疊系下統(tǒng)劉家溝組（T1l）和二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh）灰紅色、灰紫紅色中—薄層細(xì)粒長石砂巖及薄層狀紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層。自然邊坡坡度在10°～65°之間，為單斜巖層，地層產(chǎn)狀為N20°～30°W/SW∠8°～15°。

庫區(qū)左岸基巖岸坡自然岸坡在10°～60°之間，岸坡多傾向NE，與巖層傾向相反，為逆向岸坡，巖體總體較為穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定巖體存在。

庫區(qū)右岸岸坡大部分為巖質(zhì)岸坡，自然坡角在20°～65°之間，上緩下陡，接近河面部位多呈直立狀，陡立面高5～20m。岸坡坡向SW，與巖層傾向大致相同，為順向岸坡，坡角大于傾角。局部地段節(jié)理裂隙發(fā)育，由裂隙與巖層組合將局部巖體切割成塊狀，在水庫正常蓄水運(yùn)行后，可能產(chǎn)生局部邊坡失穩(wěn)及小規(guī)模的塌滑，但不影響水庫的正常運(yùn)行。

庫區(qū)發(fā)育三個(gè)小規(guī)模塌滑體均位于右岸，編號分別為 V1，V2，V3，塌滑體分布位置較高，僅 V3有少量滑塌體位于水庫正常蓄水位以下，V1，V2均高于水庫正常蓄水位。

三個(gè)塌滑體均沿坡面堆積，表層為第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）淡黃色低液限黏土，厚4～8m，下部為混合土碎石，厚 2～3m。水庫蓄水后，V1，V2因前緣高程高于水庫正常蓄水位，故不受水庫蓄水影響，僅V3因前緣有少量塌滑體位于水庫正常蓄水位之下，蓄水后有可能因庫水淘刷而產(chǎn)生部分坍塌，但規(guī)模較小，方量不大，不會(huì)對水庫正常運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。

3 結(jié)語

五馬水庫庫區(qū)大部分地段基巖裸露，土層分布范圍不大，距大壩300m處庫區(qū)右岸處，有一土質(zhì)岸坡，估算坍岸方量小，對水庫影響小?；鶐r庫岸大部分地段較為穩(wěn)定，庫區(qū)右岸發(fā)育三個(gè)小型塌滑體，僅V3前緣高程低于水庫正常蓄水位，其規(guī)模很小，對水庫運(yùn)行影響不大。