夏 峰

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽550002)

實例探析村寨庫岸穩(wěn)定分析和評價

夏 峰

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽550002)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，中國的水利事業(yè)也在不斷前進，水庫的興建對中國水利事業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。水庫的運行對庫岸的穩(wěn)定性會造成很大的影響，嚴(yán)重者還可能誘發(fā)庫岸失穩(wěn)災(zāi)害，所以水庫運行時對岸坡的穩(wěn)定性進行分析評價是必要的。文章以德卷大寨為例，分別對現(xiàn)狀村寨庫岸穩(wěn)定和水庫浸沒影響進行了分析與評價。

村寨;庫岸穩(wěn)定;分析評價;巖土;地質(zhì)

一般來說，庫岸旁的水位漲落幅度較大，水庫蓄水對庫岸邊坡的浸潤和頻繁的水位升降，巖土體產(chǎn)生的滲透壓力對庫岸穩(wěn)定的影響十分顯著。水庫蓄水后會影響到周圍村寨居民的正常生活，帶來嚴(yán)重的危害。

1 庫岸穩(wěn)定性分析

1.1 基本情況

德卷大寨位于龍井街?jǐn)嗔褬?gòu)造南東側(cè)的侵蝕構(gòu)造地貌區(qū)內(nèi)，具體位置為空寨壩址上游約2 km左右的巴拉河左岸，該村寨為苗族聚居區(qū)，民風(fēng)、民俗濃厚。該位置巴拉河山區(qū)河曲地貌特征明顯，河水高程638.00 m±，原河道“蛇”形彎曲嚴(yán)重，河流流向由NE急轉(zhuǎn)SE再急轉(zhuǎn)NW最后流向NE。

1.2 地形

經(jīng)地表地質(zhì)測繪、鉆孔揭露及對河道演變歷史分析，德卷大寨分布區(qū)地形復(fù)雜，該位置地形開闊且山地河曲地貌特征明顯，早期為河道的沖刷岸，從河道演變歷史來看一級階地之下發(fā)育有古河道，同時西側(cè)680.00 m高程以上發(fā)育有深切沖溝，南西側(cè)675.00 m高程以上發(fā)育有淺切沖溝，因此該位置地表不同高程分別受殘坡積、沖溝的沖洪積及河道演變(河漫灘相及河床相堆積)的作用，總體由上至下分別為山坡、山麓坡積裙、二級堆積階地、一級堆積階地地形［1］，地形示意圖見圖1。

圖1 德卷大寨所在位置地形示意圖

1.3 巖土特征

德卷大寨位于侵蝕構(gòu)造地貌區(qū)內(nèi)，該位置原為河道沖刷岸，長期遭受河流沖刷、淘蝕及河岸再造，其巖土成因、成份均較復(fù)雜，自上而下簡述如下:

二級階地地表高程648.00～658.00 m，總體上階面平坦，寬約數(shù)十米，現(xiàn)多為梯狀田地。鉆孔揭露其堆積物成份較復(fù)雜，上部為厚度3 m左右的黏土與碎石混合物，結(jié)構(gòu)較松散;中部為9～10 m厚的殘坡積可塑狀粉質(zhì)黏土夾碎石;下部為3.5～4 m厚的砂卵礫石層，密實度較差;下伏清水江組第一段第一層(Ptq1-1)灰綠、暗灰色中厚層含絹云母粉砂質(zhì)板巖，其強風(fēng)化厚度3～5 m，基巖面起伏不平，最低高程637.50 m，低于現(xiàn)河水面0.5 m左右［2］。

一級階地地表高程653.00～648.00 m左右，距河水面(638.00 m±)相對高差約為5～10 m，階面開闊平坦，現(xiàn)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶耕作水田區(qū)。鉆孔揭露，基巖面起伏不平，堆積物厚度不均，上部為厚度0.6～2.5 m左右的粉質(zhì)黏土與碎石混合物，結(jié)構(gòu)較松散;下部為厚度不均的砂卵礫石層，厚1.7～9.5 m，密實度較差，滲透性強;下伏清水江組第一段第一層(Ptq1-1)灰綠、暗灰色中厚層含絹云母粉砂質(zhì)板巖，其強風(fēng)化厚度2～4 m。

1.4 巖土物理力學(xué)參數(shù)及滲透性指標(biāo)

德卷大寨房屋及小學(xué)主要分布在山麓坡積裙和斜坡地形上，絕大部分以第四系覆蓋層作為基礎(chǔ)持力層，據(jù)科研成果及經(jīng)驗類比，巖土物理力學(xué)參數(shù)及滲透性指標(biāo)見表1。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造

f1斷層:為龍井街逆斷層之次級構(gòu)造，位于德卷大寨北西側(cè)，其地表出露位置距德卷大寨＞400 m。斷層走向 N40°E 左右，傾向 SE，傾角 60°～70°，上盤(南東盤)為清水江組第一段地層，下盤(北西盤)為清水江組第二段地層;斷層破碎帶寬0.5～2 m，沿破碎帶可見糜棱巖、角礫巖發(fā)育，角礫巖中可見白云巖巖成分，地層斷距不明顯。

f2斷層:為龍井街逆斷層之次級小斷層，位于德卷大寨南東西側(cè)，其地表出露位置距德卷大寨＞50 m。走向約 N30～40°E，傾向 NW，傾角 60°～70°，斷層破碎帶不明顯，局部可見砂泥質(zhì)膠結(jié)之角礫巖且有石英團塊發(fā)育，主要表現(xiàn)為斷層兩盤巖層產(chǎn)狀不一致，推測為一壓性小斷層。

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)及滲透性指標(biāo)

1.6 水文地質(zhì)

經(jīng)取水進行水質(zhì)化學(xué)分析，德卷大寨分布區(qū)地表水、地下水水質(zhì)類型為［C］NaⅠ，即為碳酸鹽鈉質(zhì)水;根據(jù)相關(guān)規(guī)范中環(huán)境水對混凝土腐蝕評價，河水對混凝土結(jié)構(gòu)物有無一般酸性型、碳酸型、重硫酸碳酸型、鎂離子型和硫酸型等腐蝕性。水質(zhì)分析表見表2。

表2 水質(zhì)分析統(tǒng)計表 mg/L

1.7 不良物理地質(zhì)現(xiàn)象

德卷大寨分布區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)為堆積階地及山麓坡積裙覆蓋層較深厚，總體上不良物理地質(zhì)現(xiàn)象弱發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)崩塌—危巖體、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面沉降現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害。

2 德卷大寨庫岸穩(wěn)定評價

2.1 現(xiàn)狀庫岸穩(wěn)定評價

經(jīng)地表地質(zhì)測繪及現(xiàn)狀調(diào)查，德卷大寨庫岸地形由上至下總體上由山坡、山麓坡積裙、二級堆積階地及一級堆積階地地形組成。山坡地形及“孤島”狀山體主要由基巖組成，巖層產(chǎn)狀 N65°～75°E/NW∠30°～35°，其巖質(zhì)邊坡為橫～逆向坡，整體邊坡結(jié)構(gòu)屬穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)，構(gòu)造不發(fā)育，無大型不利結(jié)構(gòu)面組合，不利結(jié)構(gòu)面等級低;據(jù)地表地質(zhì)測繪及調(diào)查，村寨及其附近未發(fā)生過山體滑坡、巖體大規(guī)模崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，建于強風(fēng)化巖體上的房屋未發(fā)生過開裂或變形等現(xiàn)象，同時地表未見崩塌-危巖體、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面沉降等現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，因此巖質(zhì)自然邊坡整體穩(wěn)定。

山麓坡積裙、二級堆積階地及一級堆積階地地表主要由較厚覆蓋層組成，地形上總體較開闊平緩，現(xiàn)多為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶耕作區(qū)和房屋建筑區(qū)，除德卷小學(xué)教學(xué)樓基礎(chǔ)開挖1.5～2 m后置于可塑狀黏土上之外，其余大部分房屋基礎(chǔ)均未開挖，或采取砌石整平地面房屋置于砌石上，或直接整平地面后置于其上，房屋均未發(fā)生過因地基變形產(chǎn)生開裂或變形等現(xiàn)象，同時地表未見崩塌—危巖體、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面沉降等現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，土質(zhì)自然邊坡整體穩(wěn)定。各工程地質(zhì)剖面圖見圖2～4。綜上所述，德卷大寨分布區(qū)地表未見崩塌—危巖體、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面沉降等現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害，德卷小學(xué)、村寨房屋等建筑物未發(fā)生過因地基變形產(chǎn)生開裂或變形等現(xiàn)象，現(xiàn)狀庫岸土質(zhì)、巖質(zhì)自然邊坡整體穩(wěn)定。

2.2 水庫浸沒影響評價

空寨水庫設(shè)計校核洪水位659.33 m，正常蓄水位658.00 m，德卷大寨直淹區(qū)標(biāo)志性建筑物為德卷小學(xué)籃球場。水庫蓄水后受影響庫岸邊坡為正常蓄水位以上地帶，尤其是設(shè)計校核洪水位附近的庫岸邊坡，正常蓄水位以上為山麓坡積裙和山坡地形。

水庫岸邊的浸沒發(fā)生在土質(zhì)庫邊的地形平緩區(qū)，山麓坡積裙地表分布高程約658.00～665.00 m，地表第四系松散堆積物覆蓋，為平均地形坡度≤10°的土質(zhì)緩坡，因此其為浸沒區(qū)。水庫蓄水后庫區(qū)水位上升，周圍地下水潛水位隨之發(fā)生變化，引起庫邊地下水位壅高而產(chǎn)生浸沒，浸沒引起土質(zhì)軟化、強度降低，承載力下降，導(dǎo)致房屋破損或倒塌，同時引發(fā)土質(zhì)邊坡失穩(wěn)，發(fā)生滑坡和崩岸。

其次浸沒對農(nóng)田的影響主要有2個方面:①地下水位上升引起土地沼澤化;②對稻田冷浸引起作物減產(chǎn)。

圖2 A-A’工程地質(zhì)剖面圖

圖3 B-B’工程地質(zhì)剖面圖

圖4 C-C’工程地質(zhì)剖面圖

山麓坡積裙以上為山坡地形及“孤島”狀山體，主要為自然坡度28°～40°左右的巖質(zhì)斜～陡邊坡，為邊坡結(jié)構(gòu)屬穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)的橫～逆向坡，自然邊坡穩(wěn)定，其分布位置較高，受水庫蓄水影響較小，不存在浸沒問題，蓄水后邊坡整體穩(wěn)定。但由于其下部山麓坡積裙土質(zhì)邊坡蓄水后將失穩(wěn)，受其影響局部將產(chǎn)生強風(fēng)化巖體的滑塌。

綜上所述，658.00～665.00 m高程的山麓坡積裙為第四系松散堆積物覆蓋形成的土質(zhì)緩坡，現(xiàn)多為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶耕作區(qū)和房屋建筑區(qū)，水庫蓄水后將會產(chǎn)生浸沒問題，引發(fā)土質(zhì)邊坡失穩(wěn)，為保護村民的生命財產(chǎn)安全建議該分布高程的村寨住戶應(yīng)搬遷或作護岸工程;而665.00 m高程以上僅局部會產(chǎn)生強風(fēng)化巖體滑塌，該分布高程以上村寨住戶可不搬遷，但必須進行護岸工程以保護村寨安全。

3 結(jié)語

水庫庫岸失穩(wěn)是水利水電工程中常見的邊坡變形方式。由于水庫蓄水，水位上漲，引起地下水位升高，巖土體內(nèi)的斷層、裂隙和空隙中的水壓力發(fā)生變化，使巖土體的強度指標(biāo)弱化，將可能引起古滑坡體復(fù)活或促成新的不穩(wěn)定滑體。

庫岸是人類生存和工程活動最基本的地質(zhì)環(huán)境之一，開展對庫岸特別是城鎮(zhèn)、村寨庫岸的穩(wěn)定性研究，具有重要的現(xiàn)實意義。

［1］李曉，張年學(xué)，廖秋林，等.庫水位漲落與降雨聯(lián)合作用下滑坡地下水動力場分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2004，23(21):3714-3720.

［2］王志旺，楊健，張保軍，等.水庫庫岸滑坡穩(wěn)定性研究［J］.巖土力學(xué)，2004，25(11):1837-1840

Exa mple Study on Bank Stability Analysis and Evaluation of Chunzai Reservoir

XIA Feng
(Guizhou Province Water Conservancy＆ Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Guiyang 550002，China)

Along with the econo mic develop ment and social progress，China's water conservancy is in advance，reservoir construction has a very important significance in China's water conservancy develop ment.The reservoir operation will cause great influence on reservoir bank stability，severe cases may also induce bank instability disaster，and therefore the analysis and evaluation of reservoir bank stability are necessary.Taking Chunzai reservoir as an exa mple，effects of reservoir bank stability and the status of Chunzai reservoir are analyzed and evaluated.

Chunzai;reservoir bank stability;analysis and evaluation;rock and soil;geology

TV223

A

1007-7596(2014)07-0048-03

2013-12-08

夏峰(1972-)，男，湖北孝感人，高級工程師，從事水利水電地質(zhì)勘察工作。