滕家溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題分析

侯作民

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

1 工程概況

滕家溝水庫(kù)壩址位于坊城河下游，距大同縣城約15 km，其中大同縣至米莊有縣道通過(guò)，米莊至壩址有林間土路通過(guò)，交通便利。工程屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)，工程等別為Ⅳ等。大壩、溢洪道等主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物為5級(jí)。設(shè)計(jì)初步考慮水庫(kù)大壩壩型為土壩，設(shè)計(jì)壩高約13 m，設(shè)計(jì)庫(kù)容153.00萬(wàn)m3，正常蓄水位963.5 m。

1.1 水文條件

滕家溝水庫(kù)位于大同縣瓜園鄉(xiāng)滕家溝村西約1 km坊城河上，坊城河屬海河流域永定河水系桑干河二級(jí)支流，發(fā)源于采涼山南麓，干流長(zhǎng)30 km，在馬家南坡注入桑干河，流域面積343 km2，壩址以上控制流域面積 98 km2，多年平均徑流量 1.09×107m3。

1.2 氣象條件

工程區(qū)屬溫帶大陸季風(fēng)氣候，年均降水量為391.5 mm，60%的降水量集中在夏季6—8月，年平均氣溫6.8℃，大同縣極端最高氣溫出現(xiàn)在7月，極端最低氣溫出現(xiàn)在2月，全年日照時(shí)數(shù)2 973 h，無(wú)霜期125 d左右。

1.3 地形地貌

庫(kù)區(qū)地貌類型為河流山谷地貌，河流兩岸山勢(shì)較陡，兩岸高程 996～1 003 m，河谷底高程 958～965 m，相對(duì)高差20～45 m，河谷呈開(kāi)闊“U”形谷展布，寬154～277 m，河流總體流向S44°E，庫(kù)區(qū)內(nèi)兩岸屬堆積階地。

1.4 地層巖性

庫(kù)區(qū)內(nèi)出露地層均為第四系松散堆積物，主要有下更新統(tǒng)湖積物、上更新統(tǒng)沖積物及全新統(tǒng)洪沖積物。

下更新統(tǒng)湖積物以灰綠、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土為主，局部有高液限黏土，水平層理發(fā)育明顯，結(jié)構(gòu)密實(shí)，夾黃色含礫級(jí)配不良砂、粉土質(zhì)砂層。主要分布于左岸岸坡及右岸中下部。厚度大于30 m。

上更新統(tǒng)洪積物主要以淺黃色低液限粉土為主，夾有中細(xì)粒級(jí)配不良砂及粉土質(zhì)砂，厚度10～25 m。主要分布于右岸坡上部，左岸岸坡頂部有零星分布。

全新統(tǒng)洪沖積物為級(jí)配不良（良好）砂、含細(xì)粒土砂層，結(jié)構(gòu)多呈松散—稍密，主要礦物成份為長(zhǎng)石、石英、云母及一些暗色礦物。該層厚度0.5～3.8 m，分布于河床表層。

全新統(tǒng)湖積物灰黑色淤泥質(zhì)低液限黏土，含砂低液限黏土，厚度0～1.5 m，主要分布于原有庫(kù)區(qū)內(nèi)。

2 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題

2.1 庫(kù)區(qū)滲漏

水庫(kù)回水長(zhǎng)度約1.5 km，壩前水位抬高約6 m。庫(kù)區(qū)坊城河為該區(qū)內(nèi)較低排泄點(diǎn)，地下水從兩岸向庫(kù)區(qū)及下游補(bǔ)給排泄，無(wú)相鄰低谷分布。庫(kù)區(qū)兩岸地層主要為第四系下更新統(tǒng)湖積低液限黏土、級(jí)配不良砂組成，低液限黏土為相對(duì)隔水層，級(jí)配不良砂為含水層。據(jù)調(diào)查，兩岸正常蓄水位高程附近有一層級(jí)配不良砂層，沿該層斷續(xù)有泉水出滲。據(jù)壩址鉆孔揭露，河床下部下更新統(tǒng)湖積級(jí)配不良砂含水層為承壓水。

從地形、地層及水文地質(zhì)條件來(lái)看，庫(kù)區(qū)不存在永久滲漏條件。

2.2 庫(kù)岸穩(wěn)定

庫(kù)區(qū)兩岸岸坡陡立，為土質(zhì)岸坡，右岸多由上更新統(tǒng)沖積低液限粉土構(gòu)成，左岸多由下更新統(tǒng)湖積低液限黏土層構(gòu)成。水庫(kù)蓄水后，在庫(kù)水和風(fēng)浪淘蝕作用下可能會(huì)產(chǎn)生局部坍塌現(xiàn)象。

在庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)選取5條典型剖面進(jìn)行坍岸預(yù)測(cè)，并取原狀土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)。據(jù)取樣試驗(yàn)資料，上更新統(tǒng)沖擊物黃褐色低液限粉土天然含水率5.4%～11.2%，平均值 9.2%，天然密度 1.58～1.78 g/cm3，平均密度 1.66 g/cm3，干密度 1.47～1.60 g/cm3，平均值1.52 g/cm3，孔隙比 0.680～0.826，平均值 0.768，飽和抗剪凝聚力10.7～23.8 kPa，平均值18.2 kPa，內(nèi)摩擦角19.0°～24.0°，平均值 22.3°。 下更新統(tǒng)湖積物灰白色、藍(lán)灰色低液限黏（粉）土天然含水率3.2%～15.9%，平均值10.2%，天然密度 1.67～1.90 g/cm3，平均密度 1.80 g/cm3，干密度1.59～1.67 g/cm3，平均值1.64 g/cm3，孔隙比0.624～0.724，平均值0.663，飽和抗剪凝聚力11.8～29.0 kPa，平均值 17.3 kPa，內(nèi)摩擦角 23.5°～25.0°，平均值 24.1°。

庫(kù)區(qū)內(nèi)土質(zhì)岸坡巖性右岸多由上更新統(tǒng)沖積低液限粉土構(gòu)成，左岸多由下更新統(tǒng)湖積低液限黏土層構(gòu)成，故近似按均質(zhì)岸坡考慮。各剖面中引用公式計(jì)算參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 代表性地質(zhì)剖面參數(shù)取值及長(zhǎng)期預(yù)測(cè)坍岸寬度計(jì)算結(jié)果

庫(kù)區(qū)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)坍岸方量估算見(jiàn)表2。

表2 長(zhǎng)期預(yù)測(cè)庫(kù)區(qū)坍岸方量估算結(jié)果表

由表2可知，當(dāng)水庫(kù)正常蓄水位為963.5 m時(shí)，庫(kù)區(qū)最終坍岸總方量為7.7萬(wàn)m3，其中水上坍岸方量7.1萬(wàn)m3，水下坍岸方量0.6萬(wàn)m3。

從上述可以看出，庫(kù)區(qū)土質(zhì)岸坡坍塌量不大，對(duì)庫(kù)容及大壩安全威脅較小。

2.3 淹沒(méi)與浸沒(méi)

由于庫(kù)區(qū)兩岸岸坡較陡，當(dāng)水庫(kù)蓄水至正常蓄水位時(shí)，在庫(kù)區(qū)正常高水位以下沒(méi)有農(nóng)田、房屋及經(jīng)濟(jì)樹(shù)林，因此水庫(kù)蓄水后不會(huì)造成淹沒(méi)和浸沒(méi)問(wèn)題。

3 結(jié)論

本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，地震基本烈度為7度。

庫(kù)區(qū)兩岸土體較雄厚，巖性多為第四系下更新統(tǒng)湖積低液限黏土、級(jí)配不良砂層，兩岸地下水位補(bǔ)給河水，不存在永久性滲漏問(wèn)題，但存在局部坍岸問(wèn)題。

河床級(jí)配不良砂層存在滲漏及滲透變形、地震液化等問(wèn)題，建議清除，將壩基置于下更新統(tǒng)湖積物低液限黏土層上。兩壩肩高程961.0～966.1 m范圍存在級(jí)配不良砂層，沿該層存在繞壩滲漏及滲透變形問(wèn)題，建議采取相應(yīng)的防滲措施。左岸土質(zhì)邊坡存在坍塌問(wèn)題，建議采取削坡措施。