滕家沟水库库区工程地质问题分析

侯作民

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

滕家沟水库坝址位于坊城河下游，距大同县城约15 km，其中大同县至米庄有县道通过，米庄至坝址有林间土路通过，交通便利。工程属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等。大坝、溢洪道等主要建筑物为4级，次要建筑物及临时建筑物为5级。设计初步考虑水库大坝坝型为土坝，设计坝高约13 m，设计库容153.00万m3，正常蓄水位963.5 m。

1.1 水文条件

滕家沟水库位于大同县瓜园乡滕家沟村西约1 km坊城河上，坊城河属海河流域永定河水系桑干河二级支流，发源于采凉山南麓，干流长30 km，在马家南坡注入桑干河，流域面积343 km2，坝址以上控制流域面积 98 km2，多年平均径流量 1.09×107m3。

1.2 气象条件

工程区属温带大陆季风气候，年均降水量为391.5 mm，60%的降水量集中在夏季6—8月，年平均气温6.8℃，大同县极端最高气温出现在7月，极端最低气温出现在2月，全年日照时数2 973 h，无霜期125 d左右。

1.3 地形地貌

库区地貌类型为河流山谷地貌，河流两岸山势较陡，两岸高程 996～1 003 m，河谷底高程 958～965 m，相对高差20～45 m，河谷呈开阔“U”形谷展布，宽154～277 m，河流总体流向S44°E，库区内两岸属堆积阶地。

1.4 地层岩性

库区内出露地层均为第四系松散堆积物，主要有下更新统湖积物、上更新统冲积物及全新统洪冲积物。

下更新统湖积物以灰绿、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土为主，局部有高液限黏土，水平层理发育明显，结构密实，夹黄色含砾级配不良砂、粉土质砂层。主要分布于左岸岸坡及右岸中下部。厚度大于30 m。

上更新统洪积物主要以浅黄色低液限粉土为主，夹有中细粒级配不良砂及粉土质砂，厚度10～25 m。主要分布于右岸坡上部，左岸岸坡顶部有零星分布。

全新统洪冲积物为级配不良（良好）砂、含细粒土砂层，结构多呈松散—稍密，主要矿物成份为长石、石英、云母及一些暗色矿物。该层厚度0.5～3.8 m，分布于河床表层。

全新统湖积物灰黑色淤泥质低液限黏土，含砂低液限黏土，厚度0～1.5 m，主要分布于原有库区内。

2 库区工程地质问题

2.1 库区渗漏

水库回水长度约1.5 km，坝前水位抬高约6 m。库区坊城河为该区内较低排泄点，地下水从两岸向库区及下游补给排泄，无相邻低谷分布。库区两岸地层主要为第四系下更新统湖积低液限黏土、级配不良砂组成，低液限黏土为相对隔水层，级配不良砂为含水层。据调查，两岸正常蓄水位高程附近有一层级配不良砂层，沿该层断续有泉水出渗。据坝址钻孔揭露，河床下部下更新统湖积级配不良砂含水层为承压水。

从地形、地层及水文地质条件来看，库区不存在永久渗漏条件。

2.2 库岸稳定

库区两岸岸坡陡立，为土质岸坡，右岸多由上更新统冲积低液限粉土构成，左岸多由下更新统湖积低液限黏土层构成。水库蓄水后，在库水和风浪淘蚀作用下可能会产生局部坍塌现象。

在库区范围内选取5条典型剖面进行坍岸预测，并取原状土样进行了室内土工试验。据取样试验资料，上更新统冲击物黄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，饱和抗剪凝聚力10.7～23.8 kPa，平均值18.2 kPa，内摩擦角19.0°～24.0°，平均值 22.3°。 下更新统湖积物灰白色、蓝灰色低液限黏（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，饱和抗剪凝聚力11.8～29.0 kPa，平均值 17.3 kPa，内摩擦角 23.5°～25.0°，平均值 24.1°。

库区内土质岸坡岩性右岸多由上更新统冲积低液限粉土构成，左岸多由下更新统湖积低液限黏土层构成，故近似按均质岸坡考虑。各剖面中引用公式计算参数取值及计算结果见表1。

表1 代表性地质剖面参数取值及长期预测坍岸宽度计算结果

库区长期预测坍岸方量估算见表2。

表2 长期预测库区坍岸方量估算结果表

由表2可知，当水库正常蓄水位为963.5 m时，库区最终坍岸总方量为7.7万m3，其中水上坍岸方量7.1万m3，水下坍岸方量0.6万m3。

从上述可以看出，库区土质岸坡坍塌量不大，对库容及大坝安全威胁较小。

2.3 淹没与浸没

由于库区两岸岸坡较陡，当水库蓄水至正常蓄水位时，在库区正常高水位以下没有农田、房屋及经济树林，因此水库蓄水后不会造成淹没和浸没问题。

3 结论

本区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震基本烈度为7度。

库区两岸土体较雄厚，岩性多为第四系下更新统湖积低液限黏土、级配不良砂层，两岸地下水位补给河水，不存在永久性渗漏问题，但存在局部坍岸问题。

河床级配不良砂层存在渗漏及渗透变形、地震液化等问题，建议清除，将坝基置于下更新统湖积物低液限黏土层上。两坝肩高程961.0～966.1 m范围存在级配不良砂层，沿该层存在绕坝渗漏及渗透变形问题，建议采取相应的防渗措施。左岸土质边坡存在坍塌问题，建议采取削坡措施。