庆阳黄土区芡子沟水库蓄水前后的塌岸评价

2021-11-10王旭银徐喜刚

地下水 2021年5期

郭凯，王旭银，徐喜刚

(甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃兰州 730000)

1 工程区地质概况

该水库坝体为均质土坝，坝基为基岩，库容295万 m3。前期初步设计阶段进行了大量的原始库岸统计，于2018年建设完成，经过2 a的试运行蓄水，对库岸进行实测断面分析并对塌岸后的稳定边坡进行了大量的统计研究。为后期的正常运行提供了可靠的重点监测范围。

2 蓄水前预测

2.1 岸坡的土质分类

根据库区岸坡土体性质不同分两类， 1类老黄土岸坡(Q2)和2类(Q4)滑坡堆积体及坡积物(见图1和图2)。

图1 1类黄土岸坡图2 2库区1#滑坡

2.2 前期塌岸形式及塌岸预测参数的确定

通过现场模拟塌岸试验，在长度2 m，宽1 m，深2.5 m的离石黄土试坑内进行注水试验(见图3和图4)，得出如下结论：

(1)Q2离石黄土水上稳定坡角70°～86°，水下稳定坡角23°～33°。见表1。

表1 离石黄土现场塌岸模拟试验

(2)黄土区库区岸坡坍塌前期主要为黄土岸坡表层的崩坡积物及沟口、突嘴等地段的坍塌。后期主要为离石黄土构成的岸坡在库水的作用下，以坡体湿化、剥落及小规模坍塌为主。

图3 平洞Q2离石黄土岸坡坍塌试验3天后图4 平洞Q2离石黄土岸坡坍塌试验20天后

2.3 塌岸预测分析图(见图5和图6)

图5 1类-左岸坡断面图图6 1类左岸塌岸宽度预测图

3 蓄水后塌岸现状分析

对原有预测段进行了库区实测，对两岸进行全面复核，得出库岸地形地貌、地层岩性对库岸塌岸起着关键作用，下面按不同的地质条件类型进行分类对比评价。

3.1 地形地貌的影响

岸坡的地形地貌与塌岸有密切相关，由于芡子沟属环江一级支流，芡子沟发育于中更新世晚期，经上更新世的堆积与现代流水的侵蚀，渐而演变成现代沟道的形态。

沟道断面呈“U”形，上口宽500～600 m，底宽60～100 m，沟深230～250 m，两侧沟坡上缓下陡，上部发育阶梯状坡，下部沟壁陡立，多悬坡(见图7～图10)，底部现代沟床蜿蜒曲折，有小股水流，纵坡比降2%～5%，凸岸发育Ⅰ、Ⅱ级阶地。

经过长期2 a的蓄水和消落放水得出：一般而言地形地貌越直立，河流冲刷严重的地方塌岸严重。(1)第四系相同岩性松散堆积物时，自然边坡陡峭者比缓坡塌岸严重；(2)相同地形地貌，相同坡度，滑坡扰动体，塌岸严重；(3)相同地形地貌，相同坡度，植被绿化较好者，塌岸较轻。

图7 坝前右岸图8 坝前左岸

图9 库区左岸图10 库尾

3.2 地层岩性的影响

库岸的地层岩性直接影响库岸稳定，按库岸地层岩性分2大类：1类老黄土岸坡(Q2)和2类(Q4)滑坡重力堆积体及坡积岸坡。经过2年的蓄水库1类老黄土岸坡(Q2)具有明显的稳定岸坡。

1类库蓄水前期发现塌岸再造速度较快，塌岸范围稍大，蓄水半年后水下形成较稳定的休止角(25°)，经过2 a的蓄水后发现，塌岸基本趋于稳定，只有局部塌岸仍再继续，但是已形成水下稳定的休止角为(23°～33°)，这种塌岸属于后期稳定岸坡。

2类库蓄水前期发现塌岸再造速度非常快，塌岸范围大，蓄水半年后水下未形成较稳定的休止角(19°)，经过2年的蓄水后发现，塌岸还在继续，水下稳定休止角(19°～20°)，这种岩性很难形成稳定的自然休止角。蓄水和放水很容易造成再次塌岸。这种塌岸属于后期不稳定岸坡。

3.3 外部条件的影响

岸坡稳定虽然和地形地貌、地层岩性至关重要，但也受外部因素的影响，受蓄水位的变化，第一次蓄水周期，塌岸较严重，由于该水库为注入式水库，每次的塌岸量和注入量有很大关系，注入量越大塌岸越大，放水越大塌岸越大；暴雨影响，由于库岸属于黄土岸坡，大量的雨水对岸坡上部浸泡软化，使岸坡稳定性变差，使得塌岸加速。人类活动的影响，由于库区经常人工开船巡库，船快速通过岸坡附近时冲起的浪对岸坡的冲击，加速岸坡塌岸。