四溝水庫壩基深層抗滑穩(wěn)定分析

劉 釗

（臨汾市水利勘測設(shè)計院，山西 臨汾 041000）

1 概況

四溝水庫位于臨汾市蒲縣城西約11 km薛關(guān)鎮(zhèn)南東昕水河一級支流西河溝上，屬黃河流域，主河道平均坡降20.36‰。壩址以上控制流域面積87.6 km2。設(shè)計總庫容249.65萬m3，設(shè)計正常蓄水位936.00 m，大壩為自密實堆石混凝土重力壩，大壩壩頂全長133.5 m，壩頂高程938.05 m，最大壩高38.5 m，壩頂寬8.0 m，是一座以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮?。樞紐工程由非溢流壩段、泄洪排沙底孔段、灌溉洞壩段等建筑物組成。

2 工程地質(zhì)條件

水庫壩址區(qū)位于西河溝中下游，河谷兩岸岸坡較陡，坡度約 50°～70°，基巖裸露，左岸山頂高程 1029.00～1017.00 m，右岸山頂高程 1020.00～1024.00 m，河底高程901.04～905.96 m。谷底寬25～40 m，河槽寬10～15 m，屬剝蝕侵蝕低中山和山間谷地貌特征。

壩址區(qū)出露地層巖性三疊系下統(tǒng)劉家溝組以厚層、中薄層細砂巖、粉細砂巖，厚層礫巖為主，夾紫紅色薄層砂質(zhì)泥巖、泥巖。巖層傾向左岸偏下游。上覆第四系低液限黏土、低液限粉土、卵石混合土、細砂、混合土塊石。壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，傾角73°～89°。砂巖中裂隙密度為1～3條/m。

壩址區(qū)地震動峰值加速度0.1 g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.45 s，地震設(shè)防烈度為Ⅶ度。

壩址區(qū)地下水類型可分為碎屑巖類裂隙水及松散巖類孔隙水兩類，地下水主要受大氣降水補給，向下游及河谷排泄。

壩址區(qū)左岸強風(fēng)化帶厚度為5.0～5.9 m，主河槽為2.35～2.5 m，右岸為 3.9～12.0 m。

3 壩基滑動產(chǎn)生條件分析

根據(jù)壩基地質(zhì)條件，壩基分布有厚層，中厚層砂巖，砂質(zhì)泥巖，并夾有薄層、微薄層泥巖軟弱夾層。泥巖軟弱夾層是影響壩基穩(wěn)定的主要因素。

4 壩基深層抗滑穩(wěn)定計算

據(jù)鉆孔資料揭露延伸，壩基巖體內(nèi)存在層狀分布的緩傾角泥巖夾層或砂質(zhì)泥巖與泥巖互層，選取7個壩段的7個斷面（分別位于樁號0+010.95，0+031.87，0+048.97，0+066.75，0+083.75，0+100.17，0+118.21）逐層試算，確定控制滑裂面進行抗滑穩(wěn)定計算，采用雙滑動面進行抗滑穩(wěn)定分析。

根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》，壩基深層抗滑穩(wěn)定計算采用等安全系數(shù)法，按抗剪斷強度公式進行計算，采用《理正巖土重力壩設(shè)計軟件》計算。經(jīng)深層抗滑穩(wěn)定計算：在1壩段樁號0+010.95第③砂質(zhì)泥巖與泥巖互層深層抗滑穩(wěn)定雖然滿足規(guī)范要求，但砂質(zhì)泥巖與泥巖互層的存在對壩體構(gòu)成隱患。2壩段樁號0+031.87第⑤砂質(zhì)泥巖層各計算工況下深層滑動安全系數(shù)及4壩段樁號0+066.75第①砂質(zhì)泥巖層基本組合正常蓄水位、設(shè)計洪水位計算工況深層滑動安全系數(shù)分別為2.79，2.97。6壩段樁號0+100.17第④砂質(zhì)泥巖層各計算工況下深層滑動安全系數(shù)和7壩段樁號0+118.21第⑥泥質(zhì)砂巖層基本組合正常蓄水位計算工況深層滑動安全系數(shù)為2.918，這4個壩段的深層滑動安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求。水庫蓄水后易產(chǎn)生深層滑動，為確保大壩安全運行，需采取工程措施。其他層壩基深層抗滑穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

5 處理措施

重力壩承受較大的荷載，對地基承載力要求較高。由于巖體存在不同程度的風(fēng)化和節(jié)理裂隙切割，基巖的整體性較差，降低了基巖強度和抗?jié)B抗滑能力。因此應(yīng)對壩基進行處理。壩基開挖清理覆蓋層及強風(fēng)化巖石，建基面放在弱風(fēng)化中部至上部基巖上，并將左右岸壩基挖成分級平臺。為降低壩基的滲透壓力，減少滲流量，在距壩軸線3.6 m處設(shè)單排防滲帷幕，由于壩基下透水率小于5 Lu底界埋藏較深，帷幕采用懸掛式，深度按0.7倍水頭確定為26～9.8 m，孔距2 m。為增強壩基承載力和整體性，對主河槽整個壩基范圍內(nèi)進行固結(jié)灌漿加錨筋處理，孔距3 m，梅花型布置，孔深6 m。

根據(jù)深層抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果，對壩段不穩(wěn)定巖層采取了以下工程措施：1壩段樁號0+010.95將壩基范圍內(nèi)第③砂質(zhì)泥巖與泥巖互層挖除截斷；2壩段樁號0+031.87壩基開挖成齒槽截斷砂質(zhì)泥巖層；4壩段樁號0+066.75壩基局部砂質(zhì)泥巖層挖除再回填混凝土；6壩段樁號0+100.17壩基開挖成齒槽截斷砂質(zhì)泥巖層；7壩段樁號0+118.21壩基局部泥質(zhì)砂巖層挖除再回填混凝土。經(jīng)計算，采取相應(yīng)措施后壩基深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語

通過對四溝水庫壩基進行穩(wěn)定性分析計算可知，在砂泥巖分布地區(qū)夾有泥巖軟弱夾層壩基，對重力壩抗滑穩(wěn)定起主要因素，對壩基采用開挖成齒槽、固結(jié)灌漿、加錨筋等工程措施后，保證了大壩的正常運行。