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【摘 要】 塘头水电站蓄水后，由于水位的升高，对岩（土）质边坡长期浸泡，受风浪影响作用，会逐步引起塌岸现象，对目前已失稳边坡更会加剧坍塌。由于自然地质条件的复杂多变性，迄今为止预测方法多属于经验性或半经验性的，还没有严格的物理和数学方法解决此类问题。通过勘察分析，在本区受影响较大的主要是土质岸坡，且塌岸段主要由松软均值土体如砂土、砂质粘土等组成。通过库区的塌岸类型和地质结构，本文确定采用卡丘金法对塘头库岸进行了塌岸预测。
【关键词】 塘头水电站库岸；塌岸预测；土质岸坡；卡丘金法
引言：
塘头水电站位于广东省乳源县北部与浈江区交界面附近武水河段上，东临省道S248，西邻桂头镇塘头村，距乳源县桂头镇约4km，距乳源县城约36km，距韶关市约26km，交通条件便利。塘头水电站主要是以发电为主，兼有通航等综合效益的枢纽工程。本电站为河床式水电站，主要建筑物有泄水闸、船闸、电站厂房等。规划正常蓄水位（珠基高程）68.00m，设计与校核洪水位分别为71.87m和70.10m，总库容1526万m3。设计坝顶面高程76.50m，装机容量2.0万kW。
1 库区基本地质条件
1.1地形地貌
水库正常蓄水位68m，库区从塘头坝址区回水至桂头镇上游七星墩水电站，全长约为8.0km。库区地形主要呈窄谷弯曲展布，两岸坡多呈不对称的基岩斜坡与较宽平缓阶地，其中在桂头镇地段两岸形成山间冲积小盆地。库区山体主要分布在库尾右岸和库首左岸，山体高程约100～150m，相对高小于100m，属于丘陵地貌；冲积盆地主要分布在塘头村、莫家村、上坝村以及桂头镇镇区等地周边，分布高程约70～85m，属于冲积平原地貌。冲积平原地貌主要呈条带状沿江分布，两岸发育有一级和二级阶地。一级阶地为上迭式堆积阶地，地面平坦，分布广泛，主要分布高程65～75m，阶地前缘陡坎较清晰，前缘临江岸坡坡度约30～60°，局部陡立。二级阶地主要为基座阶地，主要分布高程75～85m，大多地面平坦，部分呈残丘状沿江断续分布，可见其基座岩石出露。
1.2地层岩性
库区出露地层主要为走向近NE30°的石炭系碳酸盐岩层，次为走向近SN的泥盆系碳酸盐岩层和碎屑岩层以及第四系砂土层。由老至新分述如下：
a）泥盆系
1）中下统（D1-2）：紫红色中厚层不等粒石英砂岩、粗粒砂岩夹砂质页岩及砂砾岩、含砾粗砂岩，底部为砂砾岩。
2）中统东岗岭阶下组（D2da）和上组（D2db）
①东岗岭阶下组（D2da）：灰紫色含砾粉砂岩、不等粒石英砂岩、泥质粉砂岩及页岩。地层厚度约48～423m，主要分布在库首右岸三星墩水电站附近。
②东岗岭阶上组（D2db）：深灰色中厚层至厚层状灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩夹薄层灰岩。地层厚度约83～381m，岩层产状340°/NE∠70°，主要分布在库区右岸桂头镇区至七星墩水电站段附近。
3）上統锡矿山阶锡矿山组（D3x）：深灰色中厚层隐晶质灰岩、泥质灰岩、含燧石结核灰岩，下部夹泥质页岩及粉砂质泥岩。地层厚度约273～987m，走向近SN，主要分布在库区左岸大坝村段附近。
b）石炭系
1）下统岩关阶下组（C1ya）和上中组（C1yb+c）
①岩关阶下组（C1ya）：黄褐色叶片状泥岩与暗灰色中厚层灰岩互层。地层厚度约37～234m，岩层产状300°/NE∠40°，主要分布在库区中部桂头镇段两侧残丘山体，部分沿河段出露。
②岩关阶上中组（C1yb+c）：上部灰黑色中厚层粉晶泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、黄绿色钙质泥岩；下部灰黑色厚层泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、钙质泥岩夹泥灰岩。地层厚度约214～569m，岩层产状约350°/NE∠50°，主要分布在库区凰村和塘头砖厂附近，部分沿河段出露。
2）下统大塘阶石磴子组（C1ds）和测水组（C1dc）
①大塘阶石磴子组（C1ds）深灰色、灰黑色中厚层泥晶粉屑灰岩、生物碎屑灰岩，层间夹薄层炭质灰岩。地层厚度约254～373m，主要分布在库首两岸附近，库首左岸有出露。
②大塘阶测水组（C1dc）：上部灰白色石英砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层；下部灰黑色钙质细砂岩、粉砂岩、泥岩夹泥灰岩。中部常见含砾石英砂岩标志层。地层厚度约103～303m，主要分布在库首东侧。
c）第四系
1）二级阶地冲积层（Q3al）：主要由粘土、砂、砂卵砾石等组成。地层厚度约2～6m，分布高程约75～85m，主要分布在库区凰村上游左岸。
2）一级阶地及河床冲积层（Q4al）：主要由粘土、粉质粘土、粉细砂、泥质中粗砂、砂卵砾石等组成。地层厚度约1～10m，主要分布在河床浅滩及两岸，分布高程约65～75m，主要分布在库区塘头村、莫家村及桂头镇镇区附近。
1.3岩土体物理力学性质
库区岩土体主要为粉质粘土、泥质粉细砂、砂卵砾石、砂岩、灰岩等。通过室内试验结果分析，结合相关工程经验，可得各岩土体的物理力学指标参数，详见下表。
2 蓄水前库岸现状
库岸岩质岸坡主要分布在塘头坝址上游左岸以及库尾七星墩右岸等地段，共计约3km，不到总长20%。岸坡岩性主要为中厚层状弱风化灰岩，裂隙主要顺层面发育，岩石完整性较好，岸坡岩石走向主要与河流流向斜交，表现为斜向谷，局部岩石走向与河流流向平行，为逆向谷或顺向谷，岸坡坡高多小于20m，属于低边坡，边坡坡度30°～60°，其岸坡虽陡，但多稳定，只有局部经外营力作用下产生小量崩塌现象，对水库无大影响。
库岸土质岸坡主要分布在桂头镇、塘头村、七星墩等阶地河岸边，共计约15km，超过总长80%。阶地岸坡坡高大多小于5～10m，为低边坡，边坡坡度约10°～30°，为斜坡，如塘头村附近河岸边坡。部分为悬坡，坡度大于60%，如七星墩电站下游大坝村附近河岸边坡。阶地岸坡土体结构主要为表层粘性土或砂壤土，下部泥质中粗砂或砂卵砾石层，由于库岸边坡周边多种植竹林、杂树，局部有天然杂草护坡，其稳定性尚好，但局部地段如塘头村北右岸、以及大坝村等地边坡陡仍存在一定的坍塌现象。（见下图1）
3 蓄水后库区塌岸类型和预测
3.1库区塌岸类型
在大量的现场地质调查和勘探的基础上，考虑水库库水位的变化及水库库岸变形破坏的机理，塘头水电站库区塌岸类型可分为冲（磨）蚀型、坍（崩）塌型两种类型。
a.冲（磨）蚀型：在库水、地表水及其他外营力的作用下，岸坡表面物质被逐渐搬运带走，从而使岸坡坡面产生缓慢后退的再造形式。一般发生在地形较缓的土质岸坡及基岩岸坡的全～强风化带中。此种再造类型具有缓慢性和持久性，规模一般较小。
b.坍（崩）塌型：岸坡坡脚在库水长期作用下软化或被淘蚀，岸坡上部失去支撑，从而造成局部下错坍塌。此种类型一般发生在地形较陡的土质岸坡及基岩岸坡严重卸荷裂隙发育带内，具有突发性，特别在暴雨期间或库水位急剧变化时最易发生。
3.2库区塌岸预测
水库蓄水后，由于水位的升高，对岩（土）质边坡长期浸泡，受风浪影响作用，会逐步引起塌岸现象，对目前已失稳边坡更会加剧坍塌。在本区受影响较大的主要是土质岸坡。目前预测水库塌岸的经验方法主要有卡丘金法、佐洛塔廖夫法和平衡剖面法三种。由于自然地质条件的复杂多变性，迄今为止预测方法多属于经验性或半经验性的，还没有严格的物理和数学方法解决此类问题。由于本项目库岸主要为自然岸坡，且塌岸段主要由松软均值土体如砂土、砂质粘土等组成。综合比较，确定采用卡丘金法进行塌岸预测。
现将塌岸宽度按短期预测（水库初次蓄水后2-3年）和最终宽度预测分别计算如下：
a）短期预测
以水库初次蓄水后2-3年内为限，塌岸宽度采用下式计算：
以上取值参考塘头村附近土质岸坡断面，计算结果：不稳定土质岸坡塌岸最终宽度St=29.16m。
4 结论
塘头水电站蓄水后库岸的稳定直接关系到库区两岸人民生命财产的安全，关系到社会安定。而水库的塌岸过程又是一个系统的十分复杂的开放的地质过程，涉及多个子系统之间的相互作用，准确的塌岸预测显得特别重要和复杂。所以必须根据不同的塌岸类型和地质结构，建立适合的塌岸预测方法，才能较准确的预测塌岸宽度。
【关键词】 塘头水电站库岸；塌岸预测；土质岸坡；卡丘金法
引言：
塘头水电站位于广东省乳源县北部与浈江区交界面附近武水河段上，东临省道S248，西邻桂头镇塘头村，距乳源县桂头镇约4km，距乳源县城约36km，距韶关市约26km，交通条件便利。塘头水电站主要是以发电为主，兼有通航等综合效益的枢纽工程。本电站为河床式水电站，主要建筑物有泄水闸、船闸、电站厂房等。规划正常蓄水位（珠基高程）68.00m，设计与校核洪水位分别为71.87m和70.10m，总库容1526万m3。设计坝顶面高程76.50m，装机容量2.0万kW。
1 库区基本地质条件
1.1地形地貌
水库正常蓄水位68m，库区从塘头坝址区回水至桂头镇上游七星墩水电站，全长约为8.0km。库区地形主要呈窄谷弯曲展布，两岸坡多呈不对称的基岩斜坡与较宽平缓阶地，其中在桂头镇地段两岸形成山间冲积小盆地。库区山体主要分布在库尾右岸和库首左岸，山体高程约100～150m，相对高小于100m，属于丘陵地貌；冲积盆地主要分布在塘头村、莫家村、上坝村以及桂头镇镇区等地周边，分布高程约70～85m，属于冲积平原地貌。冲积平原地貌主要呈条带状沿江分布，两岸发育有一级和二级阶地。一级阶地为上迭式堆积阶地，地面平坦，分布广泛，主要分布高程65～75m，阶地前缘陡坎较清晰，前缘临江岸坡坡度约30～60°，局部陡立。二级阶地主要为基座阶地，主要分布高程75～85m，大多地面平坦，部分呈残丘状沿江断续分布，可见其基座岩石出露。
1.2地层岩性
库区出露地层主要为走向近NE30°的石炭系碳酸盐岩层，次为走向近SN的泥盆系碳酸盐岩层和碎屑岩层以及第四系砂土层。由老至新分述如下：
a）泥盆系
1）中下统（D1-2）：紫红色中厚层不等粒石英砂岩、粗粒砂岩夹砂质页岩及砂砾岩、含砾粗砂岩，底部为砂砾岩。
2）中统东岗岭阶下组（D2da）和上组（D2db）
①东岗岭阶下组（D2da）：灰紫色含砾粉砂岩、不等粒石英砂岩、泥质粉砂岩及页岩。地层厚度约48～423m，主要分布在库首右岸三星墩水电站附近。
②东岗岭阶上组（D2db）：深灰色中厚层至厚层状灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩夹薄层灰岩。地层厚度约83～381m，岩层产状340°/NE∠70°，主要分布在库区右岸桂头镇区至七星墩水电站段附近。
3）上統锡矿山阶锡矿山组（D3x）：深灰色中厚层隐晶质灰岩、泥质灰岩、含燧石结核灰岩，下部夹泥质页岩及粉砂质泥岩。地层厚度约273～987m，走向近SN，主要分布在库区左岸大坝村段附近。
b）石炭系
1）下统岩关阶下组（C1ya）和上中组（C1yb+c）
①岩关阶下组（C1ya）：黄褐色叶片状泥岩与暗灰色中厚层灰岩互层。地层厚度约37～234m，岩层产状300°/NE∠40°，主要分布在库区中部桂头镇段两侧残丘山体，部分沿河段出露。
②岩关阶上中组（C1yb+c）：上部灰黑色中厚层粉晶泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、黄绿色钙质泥岩；下部灰黑色厚层泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、钙质泥岩夹泥灰岩。地层厚度约214～569m，岩层产状约350°/NE∠50°，主要分布在库区凰村和塘头砖厂附近，部分沿河段出露。
2）下统大塘阶石磴子组（C1ds）和测水组（C1dc）
①大塘阶石磴子组（C1ds）深灰色、灰黑色中厚层泥晶粉屑灰岩、生物碎屑灰岩，层间夹薄层炭质灰岩。地层厚度约254～373m，主要分布在库首两岸附近，库首左岸有出露。
②大塘阶测水组（C1dc）：上部灰白色石英砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层；下部灰黑色钙质细砂岩、粉砂岩、泥岩夹泥灰岩。中部常见含砾石英砂岩标志层。地层厚度约103～303m，主要分布在库首东侧。
c）第四系
1）二级阶地冲积层（Q3al）：主要由粘土、砂、砂卵砾石等组成。地层厚度约2～6m，分布高程约75～85m，主要分布在库区凰村上游左岸。
2）一级阶地及河床冲积层（Q4al）：主要由粘土、粉质粘土、粉细砂、泥质中粗砂、砂卵砾石等组成。地层厚度约1～10m，主要分布在河床浅滩及两岸，分布高程约65～75m，主要分布在库区塘头村、莫家村及桂头镇镇区附近。
1.3岩土体物理力学性质
库区岩土体主要为粉质粘土、泥质粉细砂、砂卵砾石、砂岩、灰岩等。通过室内试验结果分析，结合相关工程经验，可得各岩土体的物理力学指标参数，详见下表。
2 蓄水前库岸现状
库岸岩质岸坡主要分布在塘头坝址上游左岸以及库尾七星墩右岸等地段，共计约3km，不到总长20%。岸坡岩性主要为中厚层状弱风化灰岩，裂隙主要顺层面发育，岩石完整性较好，岸坡岩石走向主要与河流流向斜交，表现为斜向谷，局部岩石走向与河流流向平行，为逆向谷或顺向谷，岸坡坡高多小于20m，属于低边坡，边坡坡度30°～60°，其岸坡虽陡，但多稳定，只有局部经外营力作用下产生小量崩塌现象，对水库无大影响。
库岸土质岸坡主要分布在桂头镇、塘头村、七星墩等阶地河岸边，共计约15km，超过总长80%。阶地岸坡坡高大多小于5～10m，为低边坡，边坡坡度约10°～30°，为斜坡，如塘头村附近河岸边坡。部分为悬坡，坡度大于60%，如七星墩电站下游大坝村附近河岸边坡。阶地岸坡土体结构主要为表层粘性土或砂壤土，下部泥质中粗砂或砂卵砾石层，由于库岸边坡周边多种植竹林、杂树，局部有天然杂草护坡，其稳定性尚好，但局部地段如塘头村北右岸、以及大坝村等地边坡陡仍存在一定的坍塌现象。（见下图1）
3 蓄水后库区塌岸类型和预测
3.1库区塌岸类型
在大量的现场地质调查和勘探的基础上，考虑水库库水位的变化及水库库岸变形破坏的机理，塘头水电站库区塌岸类型可分为冲（磨）蚀型、坍（崩）塌型两种类型。
a.冲（磨）蚀型：在库水、地表水及其他外营力的作用下，岸坡表面物质被逐渐搬运带走，从而使岸坡坡面产生缓慢后退的再造形式。一般发生在地形较缓的土质岸坡及基岩岸坡的全～强风化带中。此种再造类型具有缓慢性和持久性，规模一般较小。
b.坍（崩）塌型：岸坡坡脚在库水长期作用下软化或被淘蚀，岸坡上部失去支撑，从而造成局部下错坍塌。此种类型一般发生在地形较陡的土质岸坡及基岩岸坡严重卸荷裂隙发育带内，具有突发性，特别在暴雨期间或库水位急剧变化时最易发生。
3.2库区塌岸预测
水库蓄水后，由于水位的升高，对岩（土）质边坡长期浸泡，受风浪影响作用，会逐步引起塌岸现象，对目前已失稳边坡更会加剧坍塌。在本区受影响较大的主要是土质岸坡。目前预测水库塌岸的经验方法主要有卡丘金法、佐洛塔廖夫法和平衡剖面法三种。由于自然地质条件的复杂多变性，迄今为止预测方法多属于经验性或半经验性的，还没有严格的物理和数学方法解决此类问题。由于本项目库岸主要为自然岸坡，且塌岸段主要由松软均值土体如砂土、砂质粘土等组成。综合比较，确定采用卡丘金法进行塌岸预测。
现将塌岸宽度按短期预测（水库初次蓄水后2-3年）和最终宽度预测分别计算如下：
a）短期预测
以水库初次蓄水后2-3年内为限，塌岸宽度采用下式计算：
以上取值参考塘头村附近土质岸坡断面，计算结果：不稳定土质岸坡塌岸最终宽度St=29.16m。
4 结论
塘头水电站蓄水后库岸的稳定直接关系到库区两岸人民生命财产的安全，关系到社会安定。而水库的塌岸过程又是一个系统的十分复杂的开放的地质过程，涉及多个子系统之间的相互作用，准确的塌岸预测显得特别重要和复杂。所以必须根据不同的塌岸类型和地质结构，建立适合的塌岸预测方法，才能较准确的预测塌岸宽度。