四沟水库坝基深层抗滑稳定分析

刘 钊

（临汾市水利勘测设计院，山西 临汾 041000）

1 概况

四沟水库位于临汾市蒲县城西约11 km薛关镇南东昕水河一级支流西河沟上，属黄河流域，主河道平均坡降20.36‰。坝址以上控制流域面积87.6 km2。设计总库容249.65万m3，设计正常蓄水位936.00 m，大坝为自密实堆石混凝土重力坝，大坝坝顶全长133.5 m，坝顶高程938.05 m，最大坝高38.5 m，坝顶宽8.0 m，是一座以城市及工业供水、农业灌溉为主，兼有防洪等综合利用的小（一）型水库。枢纽工程由非溢流坝段、泄洪排沙底孔段、灌溉洞坝段等建筑物组成。

2 工程地质条件

水库坝址区位于西河沟中下游，河谷两岸岸坡较陡，坡度约 50°～70°，基岩裸露，左岸山顶高程 1029.00～1017.00 m，右岸山顶高程 1020.00～1024.00 m，河底高程901.04～905.96 m。谷底宽25～40 m，河槽宽10～15 m，属剥蚀侵蚀低中山和山间谷地貌特征。

坝址区出露地层岩性三叠系下统刘家沟组以厚层、中薄层细砂岩、粉细砂岩，厚层砾岩为主，夹紫红色薄层砂质泥岩、泥岩。岩层倾向左岸偏下游。上覆第四系低液限黏土、低液限粉土、卵石混合土、细砂、混合土块石。坝址区节理裂隙发育，倾角73°～89°。砂岩中裂隙密度为1～3条/m。

坝址区地震动峰值加速度0.1 g，地震动反应谱特征周期0.45 s，地震设防烈度为Ⅶ度。

坝址区地下水类型可分为碎屑岩类裂隙水及松散岩类孔隙水两类，地下水主要受大气降水补给，向下游及河谷排泄。

坝址区左岸强风化带厚度为5.0～5.9 m，主河槽为2.35～2.5 m，右岸为 3.9～12.0 m。

3 坝基滑动产生条件分析

根据坝基地质条件，坝基分布有厚层，中厚层砂岩，砂质泥岩，并夹有薄层、微薄层泥岩软弱夹层。泥岩软弱夹层是影响坝基稳定的主要因素。

4 坝基深层抗滑稳定计算

据钻孔资料揭露延伸，坝基岩体内存在层状分布的缓倾角泥岩夹层或砂质泥岩与泥岩互层，选取7个坝段的7个断面（分别位于桩号0+010.95，0+031.87，0+048.97，0+066.75，0+083.75，0+100.17，0+118.21）逐层试算，确定控制滑裂面进行抗滑稳定计算，采用双滑动面进行抗滑稳定分析。

根据《混凝土重力坝设计规范》，坝基深层抗滑稳定计算采用等安全系数法，按抗剪断强度公式进行计算，采用《理正岩土重力坝设计软件》计算。经深层抗滑稳定计算：在1坝段桩号0+010.95第③砂质泥岩与泥岩互层深层抗滑稳定虽然满足规范要求，但砂质泥岩与泥岩互层的存在对坝体构成隐患。2坝段桩号0+031.87第⑤砂质泥岩层各计算工况下深层滑动安全系数及4坝段桩号0+066.75第①砂质泥岩层基本组合正常蓄水位、设计洪水位计算工况深层滑动安全系数分别为2.79，2.97。6坝段桩号0+100.17第④砂质泥岩层各计算工况下深层滑动安全系数和7坝段桩号0+118.21第⑥泥质砂岩层基本组合正常蓄水位计算工况深层滑动安全系数为2.918，这4个坝段的深层滑动安全系数均不满足规范要求。水库蓄水后易产生深层滑动，为确保大坝安全运行，需采取工程措施。其他层坝基深层抗滑稳定均满足规范要求。

5 处理措施

重力坝承受较大的荷载，对地基承载力要求较高。由于岩体存在不同程度的风化和节理裂隙切割，基岩的整体性较差，降低了基岩强度和抗渗抗滑能力。因此应对坝基进行处理。坝基开挖清理覆盖层及强风化岩石，建基面放在弱风化中部至上部基岩上，并将左右岸坝基挖成分级平台。为降低坝基的渗透压力，减少渗流量，在距坝轴线3.6 m处设单排防渗帷幕，由于坝基下透水率小于5 Lu底界埋藏较深，帷幕采用悬挂式，深度按0.7倍水头确定为26～9.8 m，孔距2 m。为增强坝基承载力和整体性，对主河槽整个坝基范围内进行固结灌浆加锚筋处理，孔距3 m，梅花型布置，孔深6 m。

根据深层抗滑稳定计算结果，对坝段不稳定岩层采取了以下工程措施：1坝段桩号0+010.95将坝基范围内第③砂质泥岩与泥岩互层挖除截断；2坝段桩号0+031.87坝基开挖成齿槽截断砂质泥岩层；4坝段桩号0+066.75坝基局部砂质泥岩层挖除再回填混凝土；6坝段桩号0+100.17坝基开挖成齿槽截断砂质泥岩层；7坝段桩号0+118.21坝基局部泥质砂岩层挖除再回填混凝土。经计算，采取相应措施后坝基深层抗滑稳定安全系数均满足规范要求。

6 结语

通过对四沟水库坝基进行稳定性分析计算可知，在砂泥岩分布地区夹有泥岩软弱夹层坝基，对重力坝抗滑稳定起主要因素，对坝基采用开挖成齿槽、固结灌浆、加锚筋等工程措施后，保证了大坝的正常运行。