堆积体岸坡库岸再造范围预测：西南地区工程地质实践

7.4.2.1　分析方法

水库蓄水及运行过程中，库岸所处的地质环境将发生显著改变，自然平衡条件遭到破坏，引起岸坡冲刷、剥蚀、坍塌，库岸逐渐后退，直到新的平衡状态为止。目前，水库塌岸预测方法包括类比法、动力法、统计法等三大类，它们都属于半理论、半经验方法，各具特点。

其中工程地质类比可以考虑库岸位置及形态，地层岩性及地质构造，风浪作用，库水的浸泡、涨落、冲刷作用，水库淤积等因素对坍岸宽度的影响，因此类比法预测结果比较接近实际情况。该法主要包括张咸恭法、卡丘金法、佐洛塔寥夫法、王跃敏法等。这些方法实际上都是作图法，主要在起塌点选取、稳定坡角分区及确定以及是否考虑塌岸淤积影响等方面存在差异。其中张咸恭法、卡丘金法应用最多，佐氏法是一种考虑塌岸淤积的方法。堆积体库岸以滑移型塌岸居多，定量分析方法包括极限平衡分析法及数值模拟预测法。

1.一般堆积体岸坡

一般堆积体岸坡天然状态下整体处于稳定状态，对该类堆积体库岸再造范围预测主要根据作图法，并适当参考有关公式(如《水利水电工程地质手册》中的相关公式)进行计算，作图法按野外调查和经验判断，在地质剖面图上，根据调查结果和堆积体物质组成，结合工程经验确定堆积体水下(正常蓄水位以下)及水上(正常蓄水位以上)稳定坡角，以此来确定库岸再造预测范围，对于有居民点、耕园地分布的，应结合具体情况合理确定再造范围。公式计算成果仅在确定范围时参考。

2.滑坡堆积体岸坡

主要根据滑坡体的稳定状况和水库形成后库水位对其稳定性的影响，并结合居民点、耕园地分布情况确定。对于目前正在活动或蓄水后可能进一步活动的，一般按滑坡体分布范围作为失稳区范围(库岸再造范围)，在此基础上结合居民点、耕园地等分布情况合理确定；对于目前处于稳定状态，蓄水后仅前缘部分失稳的，按失稳范围或按一般堆积体库岸来确定库岸再造范围。由于水库蓄水后滑坡范围内除水下部分和再造范围外，其余剩余部分其稳定性不确定，一般将其作为待观区处理。对于水库蓄水对滑坡体稳定影响不大的，按作图法确定库岸再造范围，并根据对库区该类滑坡物质的调查并结合工程类比，综合确定水下稳定坡角及水上稳定坡角。

7.4.2.2　工程实例分析

金沙江梨园水电站下咱日堆积体紧靠坝址左岸上游，厚30～140m，体积约9800万m3。由于下咱日堆积体位于近坝库区，为了保障电站的正常运营，需对下咱日堆积体的塌岸规模及范围进行研究和预测。该段库岸属以冰碛、冲积物为主的混合堆积体岸坡，整体处于稳定状态，密实度好，表部有一定胶结，组成物质以碎块石、卵砾石为主，水库形成后对局部稳定有一定影响。

作图法根据野外调查结果和堆积体物质组成，结合工程经验判断，在地质剖面图上确定堆积体水下(正常蓄水位1618.00m以下)综合稳定坡角为25°，水上(正常蓄水位1618.00m以上)综合稳定坡角为40°，以此确定库岸再造预测范围。

公式法采用卡丘金法岸坡最终塌岸预测计算公式：

式中 S——最终塌岸宽度，m；

N——与岸坡土质类型有关的系数，对于黏土为1.0，亚黏土为0.8，亚砂土为0.75，砂土、砂砾石及碎石为0.5，多种土质岸坡应取加权平均；

A——库水位变化幅度(最高水位与最低水位之差)，m；(www.xing528.com)

hp——波浪冲刷深度，为1～2倍波浪高度；

hb——波浪爬升高度，0.1～0.8倍波浪高度；

hs——最高水位以上岸高；

α——浅滩冲刷后水下稳定坡角；

β——预测岸坡水上稳定坡角；

γ——原始岸坡坡角。各符号的几何含义见图7.7。

根据研究区工程地质条件、岩土力学参数(天然及浸水)及工程类比，计算选取土质系数N=0.3(考虑到构成堆积体的物质胶结较好，且较为密实)，波浪影响深度hp=1.5m，波浪爬升高度hb=0.5m。水下稳定坡角α及水上稳定坡角β分别选取岩土介质在天然及浸水条件下的内摩擦角，即α=33°，β=38°。

计算中分别考虑水位差为8m、16m(正常蓄水位和死水位之差)及92m(水库放空，由死水位1602.00m逐渐降至1510.00m)3种情况下的塌岸预测，且分别选取4条地质剖面进行预测。根据上述计算分析结果，堆积体整体推测最终塌岸宽度分别为：

A=8m时：预测塌岸宽度S=20.5～41.8m；

A=16m时：预测塌岸宽度S=13.8～41.5m；

A=92m时：预测预测塌岸宽度，S=0～41m。

以上公式计算成果仅在确定范围时参考。

通过系统地对下咱日堆积体在水库蓄水后可能发生的失稳模式及塌岸灾害进行预测分析，认为堆积体在水库蓄水后发生整体失稳的可能性很小，从宏观上看来其失稳是分散式及小规模牵引式的坍塌或滑移失稳，不会产生大的塌岸灾害，对水电站正常运营造成灾难性后果的可能性不大。