地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育區(qū)某水庫成庫條件分析

摘" 要：某水庫位于地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育區(qū)，崩塌、滑坡、泥石流發(fā)育會(huì)影響蓄水安全。該文對(duì)水庫區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和主要物理地質(zhì)現(xiàn)象等基本地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析庫區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題。研究表明，庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)庫岸邊坡有一定的影響，蓄水后松散層和風(fēng)化巖岸坡存在塌岸再造現(xiàn)象，但規(guī)模不大。此外，水庫蓄水后不存在永久滲漏問題、浸沒影響較小、誘發(fā)地震可能性小。總體來說，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)庫區(qū)蓄水安全影響不大。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；水庫；成庫條件；坍岸再造；地質(zhì)工程

中圖分類號(hào)：TV62" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）06-0077-04

Abstract： A certain reservoir is located in an area with strong geological disasters. Collapse， landslides， and debris flows develop， affecting the safety of water storage. This paper makes a detailed analysis of the basic geological conditions such as topography， stratum lithology， geological structure， hydrogeological conditions， and main physical geological phenomena of the reservoir area， and on this basis， further analyzes the main engineering geological problems existing in the reservoir area. Research shows that geological disasters in the reservoir area have a certain impact on the bank slopes of the reservoir. After impoundment， the loose layers and weathered rock slopes have bank collapse and reconstruction， but the scale is not large. In addition， there is no permanent leakage problem after the reservoir is stored， the impact of immersion is small， and the possibility of inducing earthquakes is small. Overall， geological disasters have little impact on the safety of water storage in the reservoir area.

Keywords： geological disaster; reservoir; reservoir forming conditions; bank collapse reconstruction; geological engineering

長(zhǎng)塘水庫位于廣西壯族自治區(qū)桂林市永福縣永福鎮(zhèn)、龍江鄉(xiāng)、百壽鎮(zhèn)，壩址位于永福鎮(zhèn)長(zhǎng)塘村西河峽谷出口附近，工程任務(wù)以供水、灌溉為主，結(jié)合防洪，兼顧發(fā)電等綜合利用。壩址以上集水面積1 059 km2，總庫容2.35億m3。建設(shè)內(nèi)容主要為碾壓混凝土重力壩，最大壩高77.5 m。

長(zhǎng)塘水庫庫區(qū)地形地貌條件復(fù)雜，巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，庫區(qū)有崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。

1" 庫區(qū)基本地質(zhì)條件

1.1" 地形地貌

庫區(qū)地貌類型為侵蝕-剝蝕中低山，河谷形態(tài)總體呈“V”型，兩岸山體雄厚，山坡較陡，坡度一般為30～40°，多巖體裸露，植被較好。山頂高程普遍在400 m以上，高差在150 m以上。兩岸各支流河谷形態(tài)、河谷寬度等相差較大。

1.2" 地層巖性

庫區(qū)內(nèi)出露地層包括震旦系（Z），寒武系（∈）和泥盆系（D），泥盆系與下伏震旦系和寒武系呈角度不整合接觸。分布第四系松散堆積物（Q）包括全新統(tǒng)沖洪積、殘坡積和洪坡積物。

1.3" 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)內(nèi)巖體為沉積巖，并經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造十分發(fā)育，有復(fù)式褶皺、斷層、裂隙和層面，巖石存在輕度變質(zhì)現(xiàn)象。庫區(qū)巖層總體走向?yàn)镹WW向，受構(gòu)造影響，傾向和傾角變化較大，以陡傾角為主，傾角一般45～70°，局部區(qū)域巖層傾角20°左右。

1.4" 水文地質(zhì)條件

庫區(qū)地表水網(wǎng)發(fā)育，沿西河干流兩岸有多條較大支流及支溝發(fā)育，且切割深度均較大。切割深度一般50～100 m不等。地表水主要接受大氣降水和表層孔隙潛水的補(bǔ)給，向西河干流排泄。溝內(nèi)一般常年流水，部分小支溝季節(jié)性流水，總體地表水受季節(jié)性影響較大。按賦存條件，水庫區(qū)地下水類型主要為松散堆積物孔隙潛水和基巖裂隙水。

1.5" 主要物理地質(zhì)現(xiàn)象

庫區(qū)主要為巖質(zhì)岸坡，且以橫向坡為主，斜向坡、反向坡和順向坡次之，受河流沖刷侵蝕、巖體風(fēng)化卸荷和人工開挖活動(dòng)等影響，岸坡巖體易發(fā)生拉裂變形、崩塌破壞。巖體表層一般普遍分布有厚度2～5 m的殘坡積含碎石砂質(zhì)黏土層，因此易發(fā)生淺表層滑坡。根據(jù)調(diào)查，庫區(qū)發(fā)育滑坡31處、崩塌5處。

庫區(qū)發(fā)育溝谷型小型水石流1處，位于庫區(qū)支流大田河左岸，流域面積約0.34 km2，最低處高程212 m，相對(duì)高差389 m。

2" 主要地質(zhì)問題

2.1" 水庫滲漏

庫區(qū)河谷呈“V”字型，兩岸山體高大雄厚，不存在低于正常蓄水位的地形鄰谷。水庫正常蓄水位以下庫周和庫盆巖體主要由寒武系清溪組（∈q）、泥盆系蓮花山組（D1l）砂巖、泥巖、頁巖和硅質(zhì)巖等組成，層狀結(jié)構(gòu)，均為透水性差巖體。

庫尾末端上游約1.5 km局部南北向河段分布少量泥盆系桂林組（D3g）可溶巖（白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r），巖溶形態(tài)主要為零星發(fā)育的溶洞和溶蝕裂隙，無巖溶管道分布。在該河段以南存在一個(gè)垂直于河道的地下分水嶺，該分水嶺封閉了地下巖溶水向南的滲漏通道；東、西兩側(cè)均為碎屑巖體并存在地下分水嶺。由此造成該段河段巖溶水流向北，并最終匯入西河，成為庫區(qū)范圍內(nèi)地表水和地下水補(bǔ)給來源的一部分。

庫區(qū)發(fā)育永福-龍勝斷裂（F2）分支斷層，該斷層在庫區(qū)中游河段與西河支流近平行或呈小角度斜交，角礫巖、糜棱巖和硅化等現(xiàn)象發(fā)育，斷層帶普遍膠結(jié)良好，滲透性差，不會(huì)構(gòu)成管道型的滲漏通道。

庫區(qū)地表泉水出露位置和地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果來看，庫區(qū)兩岸地下水位高于河水位，地下水位向兩岸逐漸抬升，且存在高于正常蓄水位的地下分水嶺。

2.2" 水庫岸坡穩(wěn)定

2.2.1" 庫岸邊坡類型

根據(jù)庫岸地質(zhì)結(jié)構(gòu)、邊坡分布的巖土體、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度及其組合關(guān)系、表生地質(zhì)作用程度等，將庫岸邊坡結(jié)構(gòu)劃分為松散介質(zhì)的土質(zhì)邊坡、層狀結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡及巖土混合邊坡。

1）土質(zhì)邊坡物質(zhì)組成主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積的碎石土或黏土、粉質(zhì)黏土等；結(jié)構(gòu)松散，易受沖刷入庫，一般形成淺表層土質(zhì)滑坡。

2）層狀或互層狀結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡物質(zhì)組成為砂巖及泥、頁巖，夾炭質(zhì)頁巖及硅質(zhì)巖，薄層～中厚層為主，少量的厚層狀構(gòu)造；岸坡變形主要受原生結(jié)構(gòu)面控制。

3）巖土混合邊坡上部主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積的碎石土或黏土、粉質(zhì)黏土等；下伏薄層～中厚層狀的砂巖及泥、頁巖。邊坡破壞形式一般為淺表層覆蓋層首先失穩(wěn)，進(jìn)而牽引下部破碎巖體塌滑。

河段段長(zhǎng)56.4 km，土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡及巖土混合邊坡長(zhǎng)度分別為1.3、52.9、2.2 km，各占岸線總長(zhǎng)度的93.79%、2.30%、3.90%。

2.2.2" 水庫坍岸預(yù)測(cè)

庫區(qū)回水線附近局部分布土質(zhì)岸坡，部分臨河前緣岸坡地形變化較大，部分坡段坡角大，地層主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積碎石土、沖洪積含砂（礫）粉質(zhì)黏土或粉土等，結(jié)構(gòu)松散，抗沖刷能力弱，易發(fā)生坍岸。

通過實(shí)測(cè)岸坡地形斷面結(jié)合工程地質(zhì)類比和經(jīng)驗(yàn)確定岸坡穩(wěn)定坡角，用圖解法確定最終坍岸寬度。水庫按正常蓄水位蓄水后，變幅帶（死水位170 m～多年平均流量回水位之間岸坡）穩(wěn)定坡角可類比原河道最高洪水位至平水位之間岸坡平均坡角，水上（多年平均流量回水位以上）岸坡自然穩(wěn)定坡角可類比原河道最高洪水位以上現(xiàn)狀穩(wěn)定岸坡的坡角，水下淺灘（死水位170 m以下）坡角根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，碎石土及含砂（礫）粉質(zhì)黏土水下穩(wěn)定岸坡角α在15～20°之間，水上穩(wěn)定岸坡角β在30～35°之間。

經(jīng)計(jì)算，庫區(qū)蓄水后兩岸坍岸岸線長(zhǎng)度約為2.3 km，占岸線總長(zhǎng)的2.04%，土質(zhì)邊坡、巖土混合邊坡分別占43.4%、56.6%。預(yù)測(cè)最終坍岸寬度為29.1～32.3 m，多年平均流量回水位以上坍岸影響面積約為7.06萬m2。

2.2.3" 水庫滑坡

庫區(qū)共發(fā)育31處滑坡，主要分布在公路沿線，多發(fā)生于淺表層，均為小型土質(zhì)滑坡。由于人工開挖導(dǎo)致坡腳破壞，表層松散堆積物剝落或強(qiáng)風(fēng)化巖體沿巖土界線及軟弱結(jié)構(gòu)面向凌空一側(cè)滑動(dòng)，以倒石堆形式堆積在坡面下部和坡腳，雨后滑坡現(xiàn)象尤其明顯。其中6處滑坡位于正常蓄水位（196 m）以下；10處滑坡位于正常蓄水位至校核洪水位（201 m）之間；15處滑坡位于校核洪水位以上。

以庫區(qū)中段典型滑坡H34為例，滑坡位于山坡底部，滑坡頂部為較平坦的林地，滑坡體地面坡度約35～55°，植被以松樹、桉樹和雜草為主，上覆土層為粉質(zhì)黏土，厚約0.5～2.5 m，下伏基巖為寒武系清溪組砂巖，滑動(dòng)面為泥巖層面（圖1），面較為平直光滑，產(chǎn)狀NW300°/SW∠46°，為逆向坡，滑坡前緣位于公路邊，局部坡度35～45°，受人工削坡形成臨空面，滑坡最大寬度約20 m，最大長(zhǎng)度約17 m，深度約0.5～1.0 m，總方量約160 m3，滑坡后緣臺(tái)坎高約0.6 m，局部土層已被人工清理，露出較為光滑的巖層面。該滑坡現(xiàn)狀不穩(wěn)定。

庫區(qū)31處滑坡均具有產(chǎn)生滑動(dòng)的地形、巖土條件及結(jié)構(gòu)面，主要受人工削坡和降水的影響，滑體殘留土層有順著結(jié)構(gòu)面繼續(xù)滑動(dòng)的可能，現(xiàn)狀不穩(wěn)定或穩(wěn)定性差；其中10處滑坡已停滑，現(xiàn)狀基本穩(wěn)定。

水庫蓄水后部分滑坡位于水位變動(dòng)帶附近，極易引發(fā)滑坡的再次發(fā)生，主要威脅對(duì)象為林地及農(nóng)田。

2.2.4" 水庫崩塌

庫區(qū)共發(fā)育5處崩塌，均為小型崩塌，坡高一般6～16 m，坡角60～80°。崩塌處巖石較為硬脆，發(fā)育多組節(jié)理面，在降水及人工擾動(dòng)下，表層風(fēng)化、卸荷巖土體剝落，進(jìn)而發(fā)生崩墜，雨后崩塌現(xiàn)象尤其明顯。崩塌堆積物主要由大塊石及碎石土組成，堆積厚度一般不超過10 m。其中2處崩塌位于正常蓄水位至校核洪水位之間；3處崩塌位于校核洪水位以上。

以庫區(qū)典型崩塌B09為例，崩塌位于山坡底部，整體地面坡度約55～65°，崩塌下方為縣級(jí)道路（龍福路），因修路開挖形成了高約10～12 m，坡度約70～80°的邊坡，植被以松樹和雜草為主，上覆土層為粉質(zhì)黏土，厚約0.5～1.0 m，下伏基巖為寒武系清溪組砂巖（圖2），巖體較完整，風(fēng)化差異不明顯，地層產(chǎn)狀NW300°/SW∠62°，崩塌寬度約15 m，高度約12 m，厚度約0.5～1.0 m，危巖體總方量約84 m3。倒石堆高約3 m，寬約7 m，塊石含量約75%，最大塊石粒徑約120 cm×60 cm×50 cm。崩塌體以切向坡的層狀基巖碎石崩落為主，局部夾少量的中風(fēng)化塊石，該崩塌已發(fā)生，現(xiàn)狀不穩(wěn)定，進(jìn)一步發(fā)展可能性較大。其主要因修路不當(dāng)挖方造成切角，產(chǎn)生了高陡臨空面，邊坡上的巖土長(zhǎng)期暴露于空氣中，未經(jīng)支護(hù)，風(fēng)化劇烈，受降水的影響，進(jìn)而產(chǎn)生崩塌。

庫區(qū)5處崩塌均具有產(chǎn)生崩塌的地形、巖體條件及結(jié)構(gòu)面，主要受人工削坡和降水的影響，崩塌殘留巖體沿結(jié)構(gòu)面存在繼續(xù)塌滑的可能，現(xiàn)狀不穩(wěn)定或穩(wěn)定性差。

水庫蓄水后部分崩塌位于水位變動(dòng)帶附近，極易引發(fā)崩塌的再次發(fā)生，主要威脅對(duì)象為庫周公路局部路段，對(duì)附近林地亦有不利影響。

2.2.5" 庫岸穩(wěn)定評(píng)價(jià)

根據(jù)庫岸地形地貌特征、地層巖性、巖石強(qiáng)度、巖體風(fēng)化程度、巖體結(jié)構(gòu)特征、坡體變形破壞程度及水文地質(zhì)條件等控制因素，將庫岸穩(wěn)定程度分為4類，其庫岸變形破壞類型分別為：穩(wěn)定庫岸多為中厚層均質(zhì)層狀岸坡、逆向岸坡或橫向岸坡，破壞形式為表層覆蓋層和淺層松動(dòng)巖塊塌滑入庫；基本穩(wěn)定庫岸為斜向坡或順向坡，破壞形式為表層覆蓋層和淺層松動(dòng)巖塊塌滑入庫、局部巖塊受結(jié)構(gòu)面不利組合影響，出現(xiàn)楔形掉塊；穩(wěn)定性較差庫岸為巖土混合岸坡，破壞形式為表層土體塌滑入庫；穩(wěn)定性差庫岸為土質(zhì)岸坡，破壞類型為塌岸。水庫區(qū)現(xiàn)狀條件下，穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性較差的岸坡岸線長(zhǎng)度分別為3.4、107.5、2.2 km，各占岸線總長(zhǎng)度的3.0%、95.1%、1.9%。建庫后，穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性較差和穩(wěn)定性差的岸坡岸線長(zhǎng)度分別為3.4、103.0、4.7和2.0 km，分別占岸線總長(zhǎng)度的3.0%、91.0%、4.2%和1.8%。

水庫建成后，水位上升，部分岸坡的穩(wěn)定性變差。岸坡失穩(wěn)主要是覆蓋層坍岸和陡坡地段小規(guī)模崩塌或滑坡，主要損毀林（耕）地，對(duì)局部路段亦有不利影響，局部岸段坍岸范圍內(nèi)還涉及民房，也為水庫淤積提供物質(zhì)來源。綜上所述，水庫蓄水后庫岸以巖質(zhì)岸坡為主，總體穩(wěn)定—基本穩(wěn)定。局部庫岸岸坡穩(wěn)定性較差—差，存在庫岸再造問題。

2.3" 水庫浸沒

水庫正常蓄水位附近和以上大多為巖體斜坡，局部覆蓋有較薄土層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，含礫粉質(zhì)黏土毛細(xì)水上升高度約為0.5 m，主要農(nóng)作物（砂糖桔、羅漢果等）根系深度一般0.3～0.5 m；依此確定農(nóng)田浸沒Hcr臨界地下水埋深為0.8～1.0 m，因此高程196.8～197.0 m附近存在農(nóng)田浸沒問題。民房多為砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋置深度一般為0.8～1.0 m，依此確定建筑物浸沒Hcr臨界地下水埋深約為1.3～1.5 m，因此高程197.3～197.5 m附近存在建筑物浸沒問題。

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，庫區(qū)兩岸共有8處耕地（其中左岸4處，右岸4處）及23處民居（其中左岸11處，右岸12處）受到浸沒影響，浸沒影響面積共計(jì)約0.035 km2。農(nóng)田及建筑物浸沒程度以輕微為主，僅個(gè)別建筑物為嚴(yán)重浸沒。

2.4" 水庫誘發(fā)地震

工程區(qū)基本地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，相應(yīng)地震烈度為6度，周圍不存在活動(dòng)性斷裂，工程場(chǎng)地區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。因此，水庫區(qū)不會(huì)產(chǎn)生構(gòu)造破裂型誘發(fā)地震。

庫盆巖體普遍為透水性較差的砂巖、泥巖和硅質(zhì)巖，軟、硬巖相間，透水性較差。巖石強(qiáng)度、巖體組成和滲透性都不利于巖體內(nèi)應(yīng)力集中，不利于水庫誘發(fā)地震的產(chǎn)生。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，庫水位最大抬升高度約60 m，形成的水體荷載不大，不利于產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震。

3" 結(jié)論

水庫區(qū)所在河段兩岸山體高大雄厚，不存在低于正常蓄水位的地形鄰谷；庫盆主要由砂巖、泥巖、硅質(zhì)巖等構(gòu)成，巖體滲透性差；穿過庫區(qū)并延伸至庫外的幾條斷層寬度不大，破碎帶結(jié)構(gòu)緊密；兩岸存在高于正常蓄水位的地下分水嶺。水庫蓄水后不存在永久滲漏問題。

庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育，但崩塌、滑坡、泥石流均為小型，未發(fā)現(xiàn)大體積崩塌、滑坡現(xiàn)象。水庫岸坡蓄水后基本穩(wěn)定；預(yù)計(jì)蓄水后松散層和風(fēng)化巖岸坡存在塌岸再造現(xiàn)象，但規(guī)模不大。塌岸主要分布在西河干流庫尾上游部分路段及部分支流回水線附近，塌岸影響范圍內(nèi)主要為農(nóng)田及零星民居。水庫蓄水后會(huì)受到岸坡再造影響。

正常蓄水位附近和以上大多為巖質(zhì)陡坡，居民點(diǎn)和耕地稀少，除局部存在浸沒問題外，不存在大的水庫浸沒問題。

工程區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性好，庫盆主要由滲透性差的砂巖、泥巖和硅質(zhì)巖等構(gòu)成，水庫蓄水后誘發(fā)地震的可能性較小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王世梅，潘宇晨，王力，等.三峽庫區(qū)大坪滑坡變形對(duì)前緣塌岸的響應(yīng)分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2021，29（3）：647-656.

[2] 王仁槐，寇學(xué)文.某水庫庫岸穩(wěn)定性預(yù)測(cè)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2024，14（19）：82-85.

[3] 徐平.三峽庫區(qū)涉水滑坡體穩(wěn)定性的可靠度研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[4] 王康，牛志強(qiáng)，張?jiān)獛?某水庫工程地質(zhì)條件與成庫分析[J].珠江水運(yùn)，2021（23）：76-77.

[5] 鄒賢會(huì).某水庫工程庫區(qū)成庫條件分析評(píng)價(jià)[J].河南水利與南水北調(diào)，2023，52（10）：115-116.

[6] 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范：GB 50487—2008[S].2022.

[7] 蘆建軍，孫治新，玉博.“兩段法”在某水源水庫塌岸預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2023（6）：69-71.

基金項(xiàng)目：水利部重大科技項(xiàng)目（SKS-2022147）

第一作者簡(jiǎn)介：孫翊博（1992-），男，碩士，工程師。研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)勘察與地質(zhì)信息化。