晉浩淼

（山西小浪底引黃工程有限公司，山西 垣曲043700）

1 工程概況

淜頭水電站位于長治市平順縣的北耽車村上游濁漳河干流上，離濁漳河約400 m，裝機3 130 kW，水庫規(guī)模為中型，總庫容2 948萬m3，流域控制面積10 458 km2。工業(yè)供水規(guī)模1 300萬m3，樞紐等別為Ⅲ等。工程任務是控制區(qū)間來水量和上游水庫棄水量，適當調節(jié)來水量的時空分布，利用蓄水水頭增加小水電裝機容量，以提高下游14座徑流式電站的發(fā)電量。

2 地質概況

2.1 區(qū)域地質概況

本區(qū)地形地貌主要為剝蝕構造中山區(qū)，與山前洪沖積、洪積區(qū)兩種地質。區(qū)域內出露地層有古生界寒武系中、上統(tǒng)；奧陶系中、下統(tǒng)；第四系中、上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)。區(qū)域位于呂梁山脈斷塊的太行東南部。總體地層為單斜構造，NW向傾斜。斷裂發(fā)育呈NEE、NE向展布。本區(qū)地震烈度為7度，動反應譜特征周期0.45 s。地下水分為松散巖類孔隙水及碳酸鹽巖類巖溶裂隙水兩種類型，地下水多由兩岸向溝谷流動，主流由上游向下游流動。

2.2 工程地質

2.2.1 工程地質概況

（1）工程地貌地形。濁漳河河谷區(qū)是典型的河流地貌單元，海撥高程為585～997 m，地貌為河谷區(qū)和剝蝕中山區(qū)。河谷寬約35～200 m，河床高程585～595 m。

（2）工程地層巖性

寒武系（∈）：∈2x灰?guī)r、頁巖、泥巖夾鮞狀灰?guī)r，出露厚度為90 m；∈2z鮞狀灰?guī)r夾薄層灰?guī)r，泥質條帶灰?guī)r；∈3g-c泥質條帶灰?guī)r和小竹葉狀灰?guī)r互層夾厚層鮞狀灰?guī)r、泥質條帶灰?guī)r；∈3f粗粒結晶白云巖。奧陶系（O）：O1y白云巖與黃綠色泥質白云巖互層；O1l厚層含隧石條帶白云巖，上部含燧石較少；O2x白云質灰?guī)r、灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r夾泥灰?guī)r。

第四系（Q）：Q2pl低液限粘土及局部少量鈣質結核；Q2pal混合土卵石、卵石混合土、低液限粘土，底部級配不良（良好）礫等；Q3dpl常夾礫石透鏡體，低液限粉土粘土；Q3pal：低液限粉土粘土，混合土卵石、卵石混合土、含礫級配不良（良好）砂；Q4dl：碎石土；Q4del基巖風化巖屑及殘積碎石堆積物；Q41pal：低液限粉土粘土、混合土卵石、卵石混合土；Q42pal：混合土卵石、卵石混合土及低液或夾砂限粉土。

（3）工程地質構造

庫區(qū)斷層走向多為NEE向，構造上位于微子鎮(zhèn)背斜東南翼，巖體有節(jié)理裂隙發(fā)育四組，地層產狀為N70°～85°E/NW∠3°～9°。

（4）工程水文地質

區(qū)域地下水為碳酸鹽巖類巖溶裂隙水和松散巖類孔隙水，區(qū)內地下水由兩岸向河谷運移，從上游向下游流動，庫區(qū)地下水受大氣降水和上游濁漳河水補給。濁漳河水水化學類型為HCO3-SO4-Ca-Mg型，弱硫酸鹽型對混凝土結構具有腐蝕性；對鋼筋及鋼結構具有弱腐蝕性。地下水水化學類型為HCO3-Ca-Mg型，對鋼結構具弱腐蝕性，對鋼筋和混凝土結構不具腐蝕性。

（5）工程物理破壞

工程物理破壞，主要有巖體風化、巖溶及沖溝等。

2.2.2 工程地質問題

（1）庫區(qū)滲漏

正常蓄水的水庫，在近閘段存在F4斷層帶，沿壩址左岸河間地塊，向下游河道滲漏，估算滲漏量為3 357 m3/d，另外庫區(qū)不存在其他向庫外沿兩岸產生的永久性滲漏。

（2）庫岸穩(wěn)定

土質岸坡主要位于庫區(qū)左岸，第四系上更新統(tǒng)洪沖積（Q3pal）的地層巖性為卵石混合土及低液限粘土。正常蓄水位為603.0 m時，庫區(qū)坍岸帶寬度為93.8 m，坍岸估算方量約79.5萬m3。其中，水下坍岸方量約為11.4萬m3，水上坍岸方量約為68.1萬m3，需進行支護、削坡。

（3）水庫淹沒及浸沒

壩址水庫正常蓄水位603.0 m時，淹沒主要涉及平順縣北耽車鄉(xiāng)3個村莊的土地及專項設施，淹沒影響平順華野旅游開發(fā)有限公司1家企業(yè)。河床及兩岸農田、建筑物基本不存在浸沒影響。

3 左岸邊坡防護情況

根據地質提供資料，淜頭水電站左岸擋水壩上游側岸坡為土質岸坡，大部分為低液限粘土，土質較純，庫區(qū)正常蓄水后（正常蓄水位為603.0 m），庫岸抗沖刷能力差，存在坍岸危險。為避免庫區(qū)內近壩左岸岸坡在蓄水后因水流沖刷造成岸坡坍塌的危險，須將庫區(qū)內靠近左岸擋水壩段至辛安泉供水改擴建工程左岸集水廊道末端范圍內，正常水位下邊坡進行必要的防護。

淜頭水電站左岸擋水壩段上游側岸坡進行防護，防護范圍為辛安泉供水改擴建工程左岸集水廊道下游側至距壩軸線25 m區(qū)域內的左岸岸坡（左岸擋水壩段上游側約25 m的范圍，已做防護）。防護措施：將該區(qū)域內現狀岸坡進行局部削坡修整，修整后的坡度為1∶1.25。在高程595.00～605.20 m范圍內坡面采用格賓石籠防護，沿坡高方向每層水平寬度不小于2.0 m，層高0.6 m，長度不小于2.0 m，防護后的坡面坡度為1∶1.5；護坡坡腳線和護底邊線之間的部分，采用格賓石籠護底，厚0.8 m，清基后，以現狀實際地面鋪設；格賓石籠底部下襯反濾料并壓實，厚0.5 m。反濾料采用中粗砂。

岸坡防護高度確定，依據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL 274-2001）要求，淜頭水電站正常蓄水位對應該段的最大水深，護坡高程運行條件按照以下確定：

護坡頂高程：正常需水位加正常運行條件的超高。計算公式采用y（護坡超高，m）=R（最大波浪在護坡上的爬高，m）+e（最大風壅水面的高度，m）+A（安全加高，m）計算。

風浪要素采用莆田公式計算，該區(qū)域多年平均最大風速為16 m/s，設計風速正常運行條件下采用多年平均年最大風速1.5倍；非常運行條件風速采用多年平均年最大風速16 m/s。

計算結果：R=0.95 m，e=0.008 m，A=0.5 m，合計超高為1.45 m，計算防護頂高程為604.45 m，參照擋水壩段頂高程為605.50 m以及單塊格賓石籠高度為0.6 m，最終確定防護頂高程為605.20 m。

圖3 -1防護斷面示意圖

4 左岸邊坡防護穩(wěn)定性評價

防護護坡穩(wěn)定計算，典型斷面選取左岸護坡設計斷面。

計算工況選?。哼x取庫水位的正常蓄水位603.00 m穩(wěn)定期護坡，進行穩(wěn)定計算；庫水位從603.00 m降落到庫底594.00 m，水位降落時的護坡穩(wěn)定計算。護坡填筑材料及原狀土參數見下表1；其中內摩擦角和粘聚力參數采用《工程地質手冊（第四版）》中數據。

表1 護坡穩(wěn)定計算材料參數

護坡穩(wěn)定計算方法：抗滑穩(wěn)定計算采用理正巖土計算6.5PB2版（網絡版）軟件中邊坡穩(wěn)定模塊進行，計算方法為有限元法。邊坡穩(wěn)定采用簡化畢肖普法。計算公式為：

式中：K為抗滑穩(wěn)定系數；W為土條的重量；R為圓弧的半徑；Mc為水平地震慣性力對圓心力矩；c′、Ψ′為土條底面有效應力抗剪強度指標；b為土條的寬度；α為通過此條塊底面中點與條塊重力線的半徑之間夾角；u為作用于土條地面的孔隙壓力；V為水平、垂直地的震慣性力。計算成果如表2。

表2 最小安全系數標準剖面計算表

根據計算成果表，左岸護坡計算的最小穩(wěn)定安全系數均大于規(guī)范規(guī)定的允許安全系數，即護坡穩(wěn)定滿足要求。

5 結語

通過對左岸邊坡的定性分析、定量計算表明，防護工程對岸坡進行削坡和格賓石籠防護后，確保了左岸土質邊坡的穩(wěn)定，保障了水電站庫區(qū)的安全。