2.3 库区工程地质
2.3.1 库区地质概况
峡江水库正常蓄水位为46.00m时，回水至吉安市井岗山大桥下游约5.0km处。库区地貌单元以构造剥蚀低山丘陵和河流侵蚀堆积地貌为主，不良物理地质作用主要表现为河流侵蚀引起的塌岸。赣江两岸一般分布多级阶地，其中一级、二级阶地发育较完好，三级、四级阶地因后期侵蚀作用，发育不全，一般残留于丘岗顶部。一级、二级阶地后缘接低山丘陵，山体低矮起伏，山顶高程一般为80.00～250.00m。
区内出露主要地层有前震旦系、震旦系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系及印支-华力海西晚期侵入体。其中以震旦系地层分布最广，构成工程区褶皱基底，白垩系地层亦较集中出露。第四系冲积层分布于赣江及支流两岸阶地，一般具二元结构或多层结构，厚度一般为数米至30余米，同江深槽区厚度可达100m。
库区位于武功山-玉华山隆断束构造单元中部，构造形迹基本为第四系地层掩盖。据出露基岩观测，岩层褶皱较强烈，轴向以北东向为主。断裂主要发育三组：北东—北北东向、近东西向和北西向，主要为印支期-燕山期活动产物，库区外围延伸长度一般为数千米至数十千米以上，库区内多为第四系地层掩盖。
库区地下水类型主要以基岩裂隙水、松散岩类孔隙水为主，局部有岩溶水分布。基岩裂隙水主要赋存于断裂破碎带和风化裂隙中，于沟谷或斜坡地带以下降泉的形式排泄于地表。松散岩类孔隙水主要赋存于赣江及其支流第四系冲积砂卵砾石层中，水位埋深较浅，部分地带具承压性，与外河水联系紧密。岩溶水主要赋存于二叠系灰岩中。
2.3.2 水库渗漏
库周阶地后缘低山丘陵地带山体雄厚，不存在低矮垭口，地形封闭条件好，地下水分水岭与地形分水岭一致，且高于水库正常蓄水位。分布于库区的四条区域性断裂规模大，延伸长，斜贯库区至库外，但因其生成较早，属压扭性断裂，断裂带一般胶结较好，被其切割的分水岭雄厚，渗径长。据库区调查，库周沿线低山丘陵地带泉眼、民井和山塘水库，其水位均高于水库正常蓄水位，两岸地下水分水岭高程远高于水库正常蓄水位，基本上不存在以上库区段的水库永久渗漏问题。
同江防护区为宽缓的复式向斜构造区，第四系下伏二叠系和石炭系碳酸盐岩，岩溶十分发育，是区内岩溶水的聚集径流区，天然状态下岩溶地下水排泄于同江河和赣江。水库建成后正常蓄水位为46.00m，高于同江河天然水位（同江河口电排站起排水位为38.00m，同江河水位为36.00m），存在库水向同江防护区渗漏问题。其余防护区同样存在库水向区内低洼地带的渗漏问题。
据以上水库地质条件分析，水库蓄水后存在向同江防护区和其他防护区的渗漏问题，采取相应的工程防渗措施是必要的。其余库区段不存在永久性渗漏问题。
2.3.3 水库淹没与浸没
2.3.3.1 水库淹没与防护
峡江水利枢纽库区位于吉泰盆地，水库影响范围内赣江干流及其支流黄金江、同江河、柘塘水、文石河(樟山水)、乌江两岸为冲积阶地，地势平坦，土地肥沃，人口和耕地集中，沿江现有少量堤防，防洪标准低，洪涝灾害严重，水库淹没损失大。为了减小库区淹没损失，保护库区土地资源，降低淹没投资，研究采取工程措施与非工程措施相结合的方式减少峡江库区淹没是必要的。非工程措施是通过研究和优化水库的调度运行方式，降低峡江坝址上游的洪水位，减少库区淹没范围，以达到减少库区淹没的目的。工程措施则是根据库区内的水系分布、地形地势条件，采取筑堤防护或抬田等工程措施，保护库区沿江两岸的村庄和耕地，以减少库区淹没。
峡江库区防护工程措施分为两大部分：①对库区人口密集、土地集中的临时淹没区、浅淹没区、淹没影响区等淹没补偿投资大、但具备防护条件的淹没区，采取修筑堤防的防护工程措施，可防止土地淹没；②对浅淹没区采取抬田工程措施，以减少因水库蓄水而造成的土地淹没。
根据库水淹没影响程度，峡江库区防护工程分为同江、吉水县城、上下陇洲、金滩、柘塘、樟山、槎滩共7个防护区和沙坊、八都、桑园、水田、槎滩、金滩、南岸、醪桥、乌江、水南背、葛山、砖门、吉州、禾水、潭西共15片抬田区。此外，对7个防护区内及周边部分洼地也进行抬田处理。各抬田区均为赣江干流及其支流一级阶地，具二元结构，上部是相对隔水的第四系冲积黏土、壤土、砂壤土层，下部为含透水性较好的砂及砾卵石层，地下水普遍具承压性，不存在不良物理地质现象。
据调查了解，库区淹没区没有可开采价值的重要矿产资源。
2.3.3.2 水库浸没
库周及防护区、抬田区均位于赣江干流及其支流冲积阶地上，地层为第四系河流冲积层，具二元结构，上部为黏土、壤土，为相对隔水层，局部缺失；下部为含透水性较好的砂类土及砾卵石层，地下水普遍具承压性，与赣江干流及其支流水力联系紧密。各防护区地面普遍低于或稍高于水库正常蓄水位，水库蓄水之后，一方面防护区内因降雨形成的地表径流直接进入防护区；另一方面仍有部分库水渗入防护区，两股水量将造成防护区内的地表水和地下水位上升，产生浸没影响。处于水库蓄水位以上0～2m的江岸和抬田区局部存在浸没，主要分布在库水影响范围内赣江沿岸及其支流中下游一级阶地上。
（1）地下水壅高计算方法。目前国内计算地下水壅高模式主要有三种：
1）单一土层结构模式，采用宾杰曼公式（2.3-1）计算地下水上升高度：
式中：h、h1为水库蓄水前在断面1、2处的地下水含水层厚度；y、y1为地下水壅高后在各断面处的含水层厚度；d为两断面隔水层高差，当基岩面水平时，d以0计。
2）二元结构潜水模式，采用卡明斯基公式（2.3-2）计算地下水上升高度，见图2.3-1。
式中：K1为下层含水层渗透系数，m/d；K2为上层含水层渗透系数，m/d；y为水库正常蓄水位，m；yx为地下水壅高后,计算断面上的含水层厚度，m；M为下层含水层厚度，m；h、hx分别为水库蓄水位提高前在断面1、n处的含水层厚，m。
工程实践表明，对南方河槽型水库的一级阶地，按照上述方法计算地下水壅高得出的预测结果偏大。为此国内有些工程对此类情况一般采用经验方法，把正常蓄水位线以上1m（以内）定为农田浸没范围。
3）二元结构具承压水模式计算地下水壅高，采用式（2.3-3）计算初见水位：
图2.3-1 二元结构潜水模式示意图
式中:T为初见水位距下伏含水层顶板距离；H0为由含水层顶板起算的下伏含水层测压水位高度；I0为起始水力坡度。
（2）毛细水上升高度Hk的确定。浸没土层主要为黏性土，根据计算并结合当地工程经验判定，黏性土毛细水上升带的一般高度Hk=0.8m。
（3）浸没安全超高ΔH的确定。根据当地易渍区宜种植水稻的情况，水稻晒田期的安全超高ΔH=0.4～0.6m，考虑浸没区是水库长期不间断蓄水的实际情况，故取安全超高ΔH=0.6m。根据民房地基埋深调查和工程经验，农村民房的安全超高值ΔH=1.0m，城镇民房的安全超高值ΔH=1.2m，公路安全超高值ΔH=1.2m。
（4）浸没临界地下水位埋深Hcr的确定。Hcr按公式（2.3-4）计算。
经计算，水稻浸没临界地下水埋深Hcr=1.4m；农村民房浸没临界地下水埋深Hcr=1.8m；城镇民房浸没临界地下水埋深Hcr=2.0m。
(5)浸没范围及处理措施。
1）采用垂直防渗全封闭的防护区，基本截断了防护区内与库水的直接水力联系，区内沟渠水位作为防护区内浸没的分析计算水位，电排站抽排水位的高低决定了防护区的浸没影响范围。目前对同江、陇洲、柘塘、金滩、吉水城防城南片等防护区均采取垂直防渗措施，防护区内采用水渠导排、泵站抽排等措施来抽排降水，可降低区内地表水和降低地下水位，沟渠水位普遍低于现状地面1～2m，以达到防治浸没的目的，基本上不再产生浸没影响。局部低洼地带采用抬田处理，以减少防护区内浸没影响范围。但防护区部分区域抬田后的高程仍然普遍低于水库正常蓄水位1～4m，实际防浸没效果取决于防护堤垂直防渗效果、沟渠导排和泵站抽排能力。
2）采用抬田或局部采用垂直防渗等的防护区，由于未能隔绝防护区内地下水与库水的直接水力联系，库水将经堤基砂砾卵石层径流并向表层黏性土层顶托形成承压水，采用库水位作为防护区内浸没的分析计算水位，电排站抽排水位的高低仅仅影响防护区的浸没程度。目前对槎滩防护区采取防护区内抬田处理；同江防护区万福堤片、樟山防护区三防护片（樟山堤、燕家坊堤、落虎岭堤）采取局部抬田、局部堤段采取垂直防渗措施。防护区内普遍采用水渠导排、泵站抽排等措施来抽排降水，有限地降低区内地表水和局部降低地下水位，不能达到防治浸没的目的。部分区域内的现状地面高程仍然普遍低于水库正常蓄水位0～2.00m，因此，该区域抬田后的实际效果取决于黏性土铺盖防渗效果、库水渗入防护区抬高地下水位的幅度。
3）对于防护区外抬田区，地面高程普遍高于水库正常蓄水位及回水0.80m，库水将经覆盖层中砂砾卵石层径流并向表层黏性土层顶托形成承压水，采用库水位作为防护区内浸没的分析计算水位。主要有沙坊、八都、桑园、水田、槎滩、金滩、南岸、醪桥、乌江、水南背、葛山、砖门、吉州、禾水、潭西15片抬田区以及同江麻塘、陇洲上下符山、樟山井头3片抬田区。该区域抬田后的实际效果取决于黏性土铺盖防渗效果、库水渗入抬田区抬高地下水位的幅度。
4）对于其他非淹没江岸地带，主要为赣江及其支流黄金江、同江河、文石河、住歧水、乌江中下游，地面普遍高于水库正常蓄水位及其回水位1～2m，基本不存在大的浸没问题，但不排除局部存在小范围的浸没影响。
以上防止浸没的工程措施成功实施后，分析认为可以达到减小浸没范围和减轻浸没危害的目标，但也有待于工程运行后的实践检验。
工程防护区采取了垂直防渗工程措施，或多或少地改变了防护区天然地下水的补排关系，新的环境地质问题在所难免，需要予以充分重视，进一步针对具体问题寻求解决方案，研究和落实处理措施。
2.3.4 库岸稳定
2.3.4.1 干流坝址至潭西段
自推荐坝址至潭西（赣CS10水文断面），库段长23.5km。
（1）岩质岸坡库岸长度占本库岸段长度的1/4。该段左岸基岩库岸长11.1km，不连续，山体低矮较缓，主要集中在坝址—吉水县盘谷镇同江村，大部分地段山体较缓，局部山体雄厚，岩体强度较高，抗浪蚀、抗冲刷能力强，库岸稳定性好。右岸基岩库岸场约3km，山体低矮，坡度较缓，库岸稳定性好。
（2）土质边坡主要为赣江两岸一级、二级阶地，库岸长约为36.0km。一级阶地阶面高程为40.00～44.00m，宽度一般为300～3500m。二级阶地受剥蚀，平缓起伏，阶面高程一般为46.00～54.00m。当水库正常蓄水位为46.00m，死水位为44.00m，除同江防护区、陇洲防护区和水田抬田区外的一级阶地基本被淹没，其余库段现有居民点均后迁，库岸由坡度平缓低矮岗丘组成，稳定性较好。
2.3.4.2 干流潭西至库尾段
各防护区及抬田区组成岸坡土层为第四系冲积层，具二元结构，上部为黏土、壤土，局部为砂壤土或粉细砂等，下部为砂及砂卵砾石。岸坡土层水下稳定坡角按15°～20°计，预测蓄水后一级阶地水下塌岸宽度为22.0～26.0m，危及抬田区安全，该段库岸蓄水前需做护岸处理。
干流左岸塌岸段主要集中在：吉水县金滩镇柘塘村至吉水县赣江大桥，长度约为9.0km；吉水县赣江大桥至吉州区文石村，长度约为8.0km；吉安市码头往上游至吉安市井冈山大桥，长度约为3.0km。右岸塌岸段主要集中在：吉水县醪桥镇槎滩村一带，长度为4.5km；吉水县醪桥镇元石村至吉水县县城，长度约为11.0km；吉水县文峰镇水南背一带，长度约为2.0km；吉水县文峰镇砖门村上游至吉安市井冈山大桥，全长约11.0km。
2.3.4.3 库区防护区岸坡段
库区各防护堤及抬田区地处赣江一级阶地，组成岸坡土层为第四系冲积层，具二元结构，上部为黏土、壤土，局部为砂壤土或粉细砂等，下部为砂及砾卵石。岸坡土层水下稳定坡角按15°～20°计，预测蓄水后一级阶地水下塌岸宽度为22～26m，危及防护区和抬田区安全，建议此类库岸段蓄水前作护岸处理。防护区堤防则位于库水位变幅区，河道两岸将由堤防组成，存在稳定问题，设计考虑了堤防工程的护坡固脚处理，可以满足稳定要求。
库区支流河段的防护区堤基岸坡存在浪蚀作用破坏的区段，按干流防护区同类岸坡考虑采取护岸工程措施，可以满足稳定要求。
2.3.4.4 主要支流库岸
（1）同江河岸段。同江河回水长度为17.54m。组成岸坡土层为粉质黏土、重壤土，局部为砂壤土或粉细砂等，底部一般为砂卵砾石。塌岸主要存在吉水县阜田镇至吉安县万福镇汗背头村一带长约3km的同江河两岸。其余河岸坡度较缓，基本不存在库岸稳定问题。
（2）樟山文石河段。文石河回水长度约8.0km。岸坡上部为粉质黏土、重壤土，局部为砂壤土或粉细砂等，底部一般为砂卵砾石。赣江河口至庙前村左岸上段设有燕家坊堤和落虎岭堤，堤防位于库水位变幅区，存在稳定问题；下段为岩质缓坡，基本不存在库岸稳定问题。右岸设置樟山堤，堤防位于库水位变幅区，存在稳定问题，应对堤防进行护坡、固脚处理。庙前村至樟山镇两岸须设堤防，预测蓄水后水下塌岸宽度为20.0～24.0m，危及两岸堤防安全，蓄水前须作护岸处理。
（3）乌江河段。乌江河回水长度为7.5km，阶地上部为粉质黏土、重壤土，局部为砂壤土或粉细砂，底部一般为砂卵砾石。目前两岸设有炉下、井头、鱼梁等防护堤，堤外滩地宽为5～30m。预测蓄水后水下塌岸宽度为10.0～15.0m，危及两岸堤防安全，蓄水前须做护岸处理。
2.3.5 水库诱发地震
库区分布地层较全，晚古生代以来泥盆系至第三系地层均有发育，以震旦系、寒武系地层为基底。地层岩性主要以浅变质岩、砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等为主，少量分布石炭系、二叠系灰岩，印支-华力西晚期侵入岩基本无分布。控块断裂活动不甚明显，库区无活动性断裂，不存在孕震或发震构造。水库建成运行后，抬升水头低，地应力改变极小。据以上地质背景分析，水库建成后诱发地震的可能性极小。