郭 凱，王旭銀，徐喜剛

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程區(qū)地質(zhì)概況

該水庫(kù)壩體為均質(zhì)土壩，壩基為基巖，庫(kù)容295萬(wàn) m3。前期初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了大量的原始庫(kù)岸統(tǒng)計(jì)，于2018年建設(shè)完成，經(jīng)過(guò)2 a的試運(yùn)行蓄水，對(duì)庫(kù)岸進(jìn)行實(shí)測(cè)斷面分析并對(duì)塌岸后的穩(wěn)定邊坡進(jìn)行了大量的統(tǒng)計(jì)研究。為后期的正常運(yùn)行提供了可靠的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍。

2 蓄水前預(yù)測(cè)

2.1 岸坡的土質(zhì)分類

根據(jù)庫(kù)區(qū)岸坡土體性質(zhì)不同分兩類， 1類老黃土岸坡(Q2)和2類(Q4)滑坡堆積體及坡積物(見(jiàn)圖1和圖2)。

圖1 1類黃土岸坡 圖2 2庫(kù)區(qū)1#滑坡

2.2 前期塌岸形式及塌岸預(yù)測(cè)參數(shù)的確定

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬塌岸試驗(yàn)，在長(zhǎng)度2 m，寬1 m，深2.5 m的離石黃土試坑內(nèi)進(jìn)行注水試驗(yàn)(見(jiàn)圖3和圖4)，得出如下結(jié)論：

(1)Q2離石黃土水上穩(wěn)定坡角70°～86°，水下穩(wěn)定坡角23°～33°。見(jiàn)表1。

表1 離石黃土現(xiàn)場(chǎng)塌岸模擬試驗(yàn)

(2)黃土區(qū)庫(kù)區(qū)岸坡坍塌前期主要為黃土岸坡表層的崩坡積物及溝口、突嘴等地段的坍塌。后期主要為離石黃土構(gòu)成的岸坡在庫(kù)水的作用下，以坡體濕化、剝落及小規(guī)模坍塌為主。

圖3 平洞Q2離石黃土岸坡坍塌試驗(yàn)3天后 圖4 平洞Q2離石黃土岸坡坍塌試驗(yàn)20天后

2.3 塌岸預(yù)測(cè)分析圖(見(jiàn)圖5和圖6)

圖5 1類-左岸坡斷面圖 圖6 1類 左岸塌岸寬度預(yù)測(cè)圖

3 蓄水后塌岸現(xiàn)狀分析

對(duì)原有預(yù)測(cè)段進(jìn)行了庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)，對(duì)兩岸進(jìn)行全面復(fù)核，得出庫(kù)岸地形地貌、地層巖性對(duì)庫(kù)岸塌岸起著關(guān)鍵作用，下面按不同的地質(zhì)條件類型進(jìn)行分類對(duì)比評(píng)價(jià)。

3.1 地形地貌的影響

岸坡的地形地貌與塌岸有密切相關(guān)，由于芡子溝屬環(huán)江一級(jí)支流，芡子溝發(fā)育于中更新世晚期，經(jīng)上更新世的堆積與現(xiàn)代流水的侵蝕，漸而演變成現(xiàn)代溝道的形態(tài)。

溝道斷面呈“U”形，上口寬500～600 m，底寬60～100 m，溝深230～250 m，兩側(cè)溝坡上緩下陡，上部發(fā)育階梯狀坡，下部溝壁陡立，多懸坡(見(jiàn)圖7～圖10)，底部現(xiàn)代溝床蜿蜒曲折，有小股水流，縱坡比降2%～5%，凸岸發(fā)育Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期2 a的蓄水和消落放水得出：一般而言地形地貌越直立，河流沖刷嚴(yán)重的地方塌岸嚴(yán)重。(1)第四系相同巖性松散堆積物時(shí)，自然邊坡陡峭者比緩坡塌岸嚴(yán)重；(2)相同地形地貌，相同坡度，滑坡擾動(dòng)體，塌岸嚴(yán)重；(3)相同地形地貌，相同坡度，植被綠化較好者，塌岸較輕。

圖7 壩前右岸 圖8 壩前左岸

圖9 庫(kù)區(qū)左岸 圖10 庫(kù)尾

3.2 地層巖性的影響

庫(kù)岸的地層巖性直接影響庫(kù)岸穩(wěn)定，按庫(kù)岸地層巖性分2大類：1類老黃土岸坡(Q2)和2類(Q4)滑坡重力堆積體及坡積岸坡。經(jīng)過(guò)2年的蓄水庫(kù)1類老黃土岸坡(Q2)具有明顯的穩(wěn)定岸坡。

1類庫(kù)蓄水前期發(fā)現(xiàn)塌岸再造速度較快，塌岸范圍稍大，蓄水半年后水下形成較穩(wěn)定的休止角(25°)，經(jīng)過(guò)2 a的蓄水后發(fā)現(xiàn)，塌岸基本趨于穩(wěn)定，只有局部塌岸仍再繼續(xù)，但是已形成水下穩(wěn)定的休止角為(23°～33°)，這種塌岸屬于后期穩(wěn)定岸坡。

2類庫(kù)蓄水前期發(fā)現(xiàn)塌岸再造速度非?？欤斗秶?，蓄水半年后水下未形成較穩(wěn)定的休止角(19°)，經(jīng)過(guò)2年的蓄水后發(fā)現(xiàn)，塌岸還在繼續(xù)，水下穩(wěn)定休止角(19°～20°)，這種巖性很難形成穩(wěn)定的自然休止角。蓄水和放水很容易造成再次塌岸。這種塌岸屬于后期不穩(wěn)定岸坡。

3.3 外部條件的影響

岸坡穩(wěn)定雖然和地形地貌、地層巖性至關(guān)重要，但也受外部因素的影響，受蓄水位的變化，第一次蓄水周期，塌岸較嚴(yán)重，由于該水庫(kù)為注入式水庫(kù)，每次的塌岸量和注入量有很大關(guān)系，注入量越大塌岸越大，放水越大塌岸越大；暴雨影響，由于庫(kù)岸屬于黃土岸坡，大量的雨水對(duì)岸坡上部浸泡軟化，使岸坡穩(wěn)定性變差 ，使得塌岸加速。人類活動(dòng)的影響，由于庫(kù)區(qū)經(jīng)常人工開(kāi)船巡庫(kù)，船快速通過(guò)岸坡附近時(shí)沖起的浪對(duì)岸坡的沖擊，加速岸坡塌岸。

表2 蓄水后塌岸統(tǒng)計(jì)

4 塌岸范圍參數(shù)的確定

(1)1類Q2離石黃土水上穩(wěn)定坡角72°～87°，水下穩(wěn)定坡角23°～33°；2類(Q4)滑坡重力堆積體及坡積岸坡水上穩(wěn)定坡角60°～85°，水下穩(wěn)定坡角19°～25°。

(2)1類Q2離石黃土比2類(Q4)滑坡重力堆積體及坡積土塌岸慢。1類離石黃土構(gòu)成的岸坡在庫(kù)水的作用下，以坡體濕化、剝落及小規(guī)模坍塌為主。2類會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間為較大塌岸。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)經(jīng)過(guò)對(duì)芡子溝水庫(kù)庫(kù)岸前期預(yù)測(cè)與蓄水后分析對(duì)比，總結(jié)得出了影響庫(kù)岸塌岸的主要因素及科學(xué)參數(shù)。

(2)后期蓄水塌岸范圍基本在預(yù)測(cè)范圍 之內(nèi)，經(jīng)過(guò)2年蓄水塌岸未超過(guò)預(yù)測(cè)范圍。

(3)經(jīng)過(guò)前后蓄水比較分析來(lái)看，庫(kù)岸兩側(cè)的地形地貌、地層巖性對(duì)塌岸的發(fā)展起著決定性作用，人類活動(dòng)等外界影響也很重要。

(4)塌岸應(yīng)該從自然環(huán)境、人文影響、地形地貌、地層巖性等各個(gè)方面考慮才能為庫(kù)岸塌岸預(yù)測(cè)提出可靠的塌岸量和相關(guān)計(jì)算參數(shù)。

(5)經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)蓄水?dāng)嗝娴弥?類Q2離石黃土水上穩(wěn)定坡角小于2類滑坡重力堆積體及坡積土；1類Q2離石黃土水下穩(wěn)定坡角大于2類滑坡重力堆積體及坡積土。