龙山水库坝后滑坡与地质原因分析

程守金 王雪霞 唐 恺

（1.山东省临沂市水利勘测设计院 临沂 276001 2.淮河水利委员会治淮工程建设管理局蚌埠 233001）

1 工程概况

龙山水库位于山东省临沂市莒南县坪上镇龙山村北200m 处牛庙河上，控制流域面积10.85km2，水库总库容630 万m3，兴利库容452 万m3，是一座以防洪为主、兼具灌溉、养殖等综合功能的小（1）型水库。水库于1965年9月动工兴建，1966年完成第一期工程，1972年2月正式竣工，竣工后坝顶高程102.90m，1973年大坝加高约2.8m，坝顶高程达到105.20m，2009年完成除险加固工程，坝顶高程降为104.70m。龙山水库设计洪水标准为50年一遇，设计洪水位103.57m，校核标准为500年一遇，校核洪水位104.44m。龙山水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞等组成。大坝全长312m，坝顶高程104.66～104.73m，坝顶宽4m，防浪墙顶高程105.64～105.70m。溢洪道为开敞式，控制断面底高程101.08m。放水洞位于大坝桩号0+209 处，原为浆砌石无压方洞，进口底高程84.56m，2009年除险加固工程内衬钢管，衬管与原砌石廊道之间充填灌浆处理。

2 下游坝坡滑坡及抢险情况

2020年8月14日龙山水库流域17 个小时内降雨量达到327mm，超有记载以来的历史最大日降雨量纪录，水库水位暴涨，最高库水位达102.00m，6时50 分，巡查责任人发现桩号0+082 坝后坡高程96.00m 有渗水现象，并做了标记；7 时13 分，再次巡查时，发现该处约有0.5m2土壤发生软化冒水现象，拍照上传至镇水库微信管理群预警；7 时50 分，发现桩号0+078～0+087 段坝后坡高程95.06～99.50m 土体发生滑坡，滑坡面积约7m×4m，滑坡体最大深度1.6m，滑坡体积约28m3。由于降雨持续不断，坝前水位居高不下，坝坡下游坝壳土壤高度饱和，土体软化冒水现象明显，险情不断加剧，在上述滑坡点同一高度右侧，间隔4～7m 处相继出现3 处坝坡土壤软化冒水点，左侧间隔3～5m 处相继出现2 处坝坡土壤软化冒水点，桩号0+147 横向排水沟右侧0.5m 处出现直径5cm 冒水孔，桩号0+212 横向排水沟间隔出现4 处深0.4m 左右涮底。

险情发生后，及时采取了拓挖溢洪道增大泄量、打木桩垒沙袋、坝体渗流反滤排水、滑坡体固脚排水、塑料薄膜覆盖滑坡体防雨淋液化、沙袋坝坡压重、沙石反滤排水井、导管及薄膜引流渗水、薄膜排水沟铺底防冲等措施，险情得到控制。

3 基本地质条件

龙山水库地处鲁东块隆低山、丘陵区南部，属胶南穹状块隆山地，库区周围四面为低山丘陵，最高海拔高度为库区左岸的小龙山，库区为一相对汇水低洼地。坝址处于两山丘之间，左坝端为小龙山，海拔高度为424.0m，右坝端为丘陵，海拔高度为140～160m，相对高度约60～200m。

坝址区牛庙河河谷为不对称河谷，主河床偏向于右岸，微地貌为河床，河床宽度50～60m，河底高程约为80.50～81.00m，漫滩不发育，河床左岸分布有阶梯状台地，台地面一般高出河床3～8m，右岸岩石裸露。

坝基第四系地层按地层单位分别归属于该区大埠组、沂河组：（1）大埠组（QDb）：岩性为壤土夹薄层粗砂，分布左岸台地。属上更新世，为河流冲洪积相沉积。地质时代为第四纪上更新世。（2）沂河组（QY）：岩性为砾质粗砂，是现代河流冲、洪积产物。属第四系全新统至现代河床相。

坝基基岩为中生代燕山晚期侵入岩，岩性为石英二长岩，烟灰色，似斑状结构，块状构造，主要矿物为钾长石、斜长石、角闪石、石英、黑云母。呈岩株状产出。

4 坝体地质结构特征

龙山水库大坝坝型为宽心墙砂壳坝。防渗体为心墙，分多期填筑至现状，1966年～1967年大坝心墙填筑至高程102.40m，称为“原心墙”，1973年心墙加高填筑至103.46m，2009年心墙加高填筑至104.50m，称为“接高心墙”。原心墙断面呈“梯”形，顶宽约为5.0m，顶高程101.66～102.29m，上下游坡比为1∶2.37～1∶3.00，顶轴线与坝顶轴线不完全重合，稍偏向于上游。原心墙岩性为壤土，壤土粘粒含量为23.6%～35.3%，塑性指数12.2～17.1，压缩系数0.22～0.53，具中等～高压缩性，注水试验渗透系数5.5E-05～7.1E-05cm/s，土料各项指标基本符合规范质量指标技术要求。接高心墙断面大致呈“平行四边形”，断面狭小，宽度2.0～2.5m，顶高程103.16～104.23m，底高程101.69～102.68m，桩号0+000～0+060、0+090～0+130、0+170～0+312 段接高心墙与原心墙未有效结合，夹有强透水性砾质粗砂（风化砂），致使接高心墙失去作用，大坝有效防渗体（原心墙）顶高程仅为101.66～102.29m，高水位时，存在渗漏问题。

坝后背水坡于高程93.60～95.00m 设戗台，戗台以上坡比为1∶2.14～1∶2.61，以下坡比为1∶2.59～1∶3.11。表层为草皮护坡，下为砂壳，桩号0+077 断面揭露坝后坡砂壳厚度4.2～5.0m，岩性为砾石土、砂质壤土、砾质粗砂，砾石土、砾质粗砂各项指标基本符合规范质量指标技术要求，砂质壤土渗透系数小，不符合规范排水要求。砾石土来源于附近山体风化山皮土，分布于表层，厚度0.20～0.70m，砂质壤土来源于残积物土料，分布于中部，厚度0.90～2.30m，自上而下厚度逐渐增大，砾质粗砂来源于风化料，分布于下部，厚度2.00～3.70m。坝后脚设贴坡排水体，排水体未与砂壳砾质粗砂连通，砂壳砾质粗砂中水流不能及时有效排出。岩土地质结构见图1。

图1 坝后滑坡典型地质剖面图

桩号0+146 断面揭露坝后坡砂壳厚度1.1～3.4m，岩性为砾石土、砾质粗砂，砾石土、砾质粗砂各项指标基本符合规范质量指标技术要求。砾石土分布于表层，厚度0.60～0.80m，砾质粗砂分布于下部，厚度0.5～2.6m。坝后脚设贴坡排水体，排水体与砂壳砾质粗砂连通较好。岩土地质结构见图2。

图2 坝后冒水典型地质剖面图

5 滑坡地质原因分析

龙山水库坝体地质结构不合理，存在安全隐患，是造成坝后滑坡内部因素。坝体接高心墙与原心墙夹有强透水性砾质粗砂，接高心墙失去作用，有效防渗体高程不足，砂壳中砂质壤土渗透系数小，且砂质壤土与心墙壤土、坝基②层壤土相接形成相对封闭包水（阻水）带，坝脚排水体未与砂壳砾质粗砂连通，使得其内砂壳砾质粗砂排水不畅。连续暴雨库水位上涨是造成坝后滑坡外部因素。根据莒南县山洪灾害监测预警平台降雨资料显示：龙山水库雨量站8月1—14日17 时累计降雨量519mm，其中8月14日00：00—8：00 降雨量达到242mm，8：00—17:00 降雨量达到85mm，17 个小时内降雨量达到327mm，超有记载以来的历史最大日降雨量纪录，降雨重现期约300年一遇，水库水位达到102.00m，超过了坝体有效防渗体顶高程最低点101.66m，坝体发生渗漏，渗漏水流越过原心墙进入砂壳砾质粗砂层中，砾质粗砂排水不畅，逐渐饱和，造成其上砂质壤土结合部位土体软化，有效抗剪强度降低，随着渗漏量增加，砂壳砾质粗砂内水位不断上升，下滑力逐渐增大，抗滑力逐渐降低，最终打破平衡，桩号0+078～0+087 段坝后较陡位置（坡比约1 ∶2.14）发生滑坡，滑坡体的最大深度1.6m，也印证了滑坡最开始发生于砂质壤土与砾质粗砂结合面。

另外坝后主河槽段砂壳砾质粗砂厚度不均匀，上部厚处2.6m，中下部薄处0.5m，坝体渗漏水及坡面渗水集中汇流而下，过水断面逐渐变小，且由于纵向排水沟阻隔，砾质粗砂中渗漏水于砾石土薄弱部位集中冒出，桩号0+147 处高程87.35m 出现直径5cm 冒水孔。

6 结语

龙山水库坝后滑坡是坝体结构存在隐患内因与连续暴雨库水位暴涨外因叠加的结果，现场及时采取了扩挖溢洪道降低库水位等措施，使得滑坡得到控制，没有造成更大的险情。

针对龙山水库存在的坝后滑坡问题，建议采取“堵渗排水”处理措施，即全坝段原心墙以上重做接高心墙，提高大坝防洪标准，堵住渗漏通道，桩号0+000～0+130 段坝后脚设置的褥垫式排水、网状排水带等水平排水设施，以保证砂壳砾质粗砂层中渗漏水能自由排出。

2009年龙山水库除险加固设计仅布置了少量探槽，由于探槽位置处接高心墙与原心墙结合较好，未能及时发现隐患。接高心墙与原心墙未有效连接，夹有透水通道几乎是本区土石坝通病，此种隐患日常巡视难以发现，应予以重视，宜采用槽探、钻探等多种勘察手段予以查清