摘要：西北口水库地处鄂西山区，水库拦截长江一级支流黄柏河东支中游，大坝为我国第一座百米级的混凝土面板堆石坝。库区右岸距离大坝1公里处，有一风洞峡危岩体，以宜昌西北口水库右岸风洞峡滑坡体为例，在现场地质调查的基础上，通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体物理力学参数，计算滑坡体在不同工况下的安全系数，并推算出危岩体崩塌造成涌浪的高度会否对大坝安全造成影响。
关键词：库水位升降；滑坡；稳定性；涌浪。
1 工程概况
西北口水库工程位于长江一级支流黄柏河东支中游宜昌市夷陵区分乡镇境内，系黄柏河流域梯级开发的主体骨干工程，水库大坝至上游天福庙水库26km，至下游东风渠灌区渠首工程尚家河水库9km，至葛洲坝工程三江上游航道65km。水库以灌溉为主，兼有发电、防洪、拦砂、养殖、宜昌城区生活供水等综合效益。水库承雨面积862km2，总库容1.96亿m3，正常蓄水位322.0m，相应库容1.6亿m3。枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪隧洞、发电放空隧洞和电站等五大建筑组成。大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶长222m，宽8m，坝高95m，为我国第一座百米级的混凝土面板堆石坝。
2 区域地质概况
2.1 地形地貌
工程区位于鄂西山区湖北宜昌市的东缘，邻近河谷地区的山脊高程约400~600m，分水岭地段的高程为1000~1200m。山脉走向大致呈南北向，形成西陡东缓的单面山地形。黄柏河自北流向南，大致沿岩层走向发育。河流湍急，库段内平均坡降约为3.84‰，河谷深切，谷坡多悬崖峭壁，两岸保存有不完整的侵蚀基座阶地，近库坝段，一级堆积阶地地面高程约为258m；二级基座阶地地面高程约为270m；三级基座阶地地面高程约为300m；四级阶地遗迹已不明显，其侵蚀面高程约为400m左右。
2.2 地层岩性
区内广泛分布着寒武-奥陶系碳酸盐类岩石，并且整个寒武系以白云岩或灰质白云岩为主的岩层所构成，而震旦系-下寒武系的碳质、硅质、泥质页岩及志留系的砂页岩等良好隔水层，均分布在分水岭地段。库区出露地层主要为寒武系（∈）的一套沉积相碳酸盐类，岩性描述如下：
①上峰尖组（∈31）
灰、浅黄色中薄层白云岩、泥质白云岩夹页岩，分布于防渗齿墙处地表以下70m左右。
②黑石沟组（∈32）
浅灰色、灰色中-厚层状白云岩，夹少量白云质灰岩和灰质白云岩。层厚大于200m。
③三游洞组（∈33）
灰色厚-巨厚层状白云岩、硅质白云岩和石灰岩，局部夹页岩，厚度大于100m，分布于两岸山头。
2.3水文地质条件及岩溶发育规律
地下水的主要类型为岩溶裂隙水、岩溶水、及第四系孔隙水。坝区钻孔揭露还有裂隙承压水。其化学成分为重碳酸钙镁水，一般地下水以泉水的形式排泄于黄柏河。坝址地下水位长期观测资料表明，地下水的动态与大气降水密切相关。
由于碳酸盐类岩石裸露，岩层中发育着断裂构造，在温和湿润的气候条件下，地下水的运动十分活跃，在各种地质营力的长期作用下，本区发育着各种不同形态的岩溶地貌，主要有溶蚀洼地、岩溶廊道、落水洞、漏斗、溶沟、溶槽、溶孔等。
岩溶发育的一般规律有如下几条：
1、受岩性的控制。寒武系三游洞组、奥陶系南津关组多为厚层-巨厚层白云岩及灰岩，岩溶发育规模较大，如陈家塘、李拐子坡等溶蚀洼地。而寒武系黑石沟组地层岩溶发育规模较小。
2、沿断裂构造发育。如灭水洞、桃子园等落水洞及岩溶廊道等，就是沿北东、北西及近东西向三组断裂发育。灭水洞规模较大，其洞内支洞较多，有的形成宽高数十米的厅堂式的岩溶廊道与泉水相连。坝区如K5、K6等溶洞是沿缓倾角断裂发育，规模较小。
3、各种岩溶形态在垂直方向上可以分为五带：
第一带高程246~280m；第二带高程310~365m；第三带高程490~520m；第四带高程550~600m；第五带高程620m以上。
一~三带以溶洞为主，四、五带以溶蚀洼地和落水洞为主图。
坝址地下水位长期观测资料表明，地下水的动态与大气降水密切相关。三、四、五带高出设计正常高水位，与工程关系不大；出露在第一带的泉水，低于设计正常高水位，与本工程关系密切的有二泉、三泉。
二泉位于坝址下游三泉溪口，高程246m，流量稳定，流水清澈，常见流量为200-300L/s，雨后流量500-600L/s，水稍浑浊，是沿寒武系黑石沟组缓倾角断裂带出露。主要受三泉溪流域的地下水，而与上游库内无联系。
三泉位于距三泉溪口上500m的公路旁的陡崖下，高程256m，旱季之间一潭静水，水位253m，雨季终日有水外流，一般流量0.2-0.3m3/s，暴雨后约3小时，泉水流量猛增，流水浑浊。1983年6月份一次暴雨，洪水位258.23m，泉水流量估算达30 m3/s。
二、三泉补给示意图
二、三泉的补给源来自棠垭附近的灭水洞，该洞承纳了近16平方公里封闭洼地的地表水流，于高程400m处跌入地下约20余米，经岩溶廊道潜流至三泉，并部分补给二泉。
3 风洞峡危岩体工程地质条件及评价
库区右岸距离大坝1公里处，有一风洞峡危岩体。1971年长办三峡区测队在地质报告中指出：“无影响大库容的坍岸。”但是，西北口属峡谷型水库，两岸多悬崖峭壁，由于各种构造结构面破坏了岩体的完整性，在地质营力的长期作用下，边坡发生不同程度的崩塌，陡崖下崩塌堆积体即属于这种成因类型。
危岩体岸坡高程310m以下由黑石沟组第一层白云岩夹薄层泥质白云岩及页岩组成，310m高程以上为黑石沟组白云岩及灰质白云岩。岩体中主要结构面及自然边坡产状。
床临空方向缓慢滑移，岩体沿高角度的裂隙拉裂，形成“迷宫式”裂缝，顺坡向张开裂隙有好几条宽数米至十多米，深达数十米，估计变形山体约150余万方。若考虑滑移面的摩擦系数为0.3，不计C值，则在赤平投影图上可以看出，作为滑移面的层面投影，临近由摩擦圆和边坡面组成的新月形危险区的边缘，目前处于暂时稳定状态，但稳定程度不高。水库蓄水后，水文地质条件发生变化，滑坡体下伏泥质白云岩、页岩软化程度加重，软弱面的力学强度随之降低。在水库高水位时，危岩体受到库水压力作用保持稳定，一旦水位下降或陡降，水头向库内补给，滑坡体受到过水带迁移作用，使斜坡发生新的变形与破坏的可能性是存在的。
4 结论和评价
风洞峡危岩体在水库蓄水后，水文地质条件发生变化，下伏泥质白云岩、页岩软化程度加重，软弱面的力学强度随之降低，在库水位骤降的条件下，危岩体存在倾倒的可能，对坝体及库区居民点产生安全威胁。建议对此危岩体进行长期观测，确定变形与破坏的程度，同时加强水库调度，必要时可采取工程处理措施。
参考文献
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论文作者:吕康桥,杜治洲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/4
标签：白云岩论文; 高程论文; 岩溶论文; 黄柏论文; 水位论文; 水库论文; 页岩论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;