源神廟水庫大壩質(zhì)量分析與評價(jià)

郭文強(qiáng)

（忻州市水利工程建筑公司，山西 忻州 034000）

1 工程概況

源神廟水庫位于汾河一級支流惠濟(jì)河?xùn)|支中游，地處縣城東南朱坑鄉(xiāng)源神廟村附近，距平遙古城約17km。水庫控制流域面積55km2，總庫容376萬m3，是一座包括供水、灌溉、防洪等綜合功能的?。ㄒ唬┬退畮欤錁屑~工程主要由泄洪輸水洞、溢洪道、大壩及放水涵洞組成。

2 大壩質(zhì)量

2.1 大壩缺陷及分析

源神廟水庫始建于1957年，1958年9月土壩填筑到高16m時(shí)，工程下馬，1959年蓄水運(yùn)行，1971年大壩左端決口，1972—1973年回填并將大壩加高至20m，1976年續(xù)建，大壩加高至當(dāng)前壩高28m。限于當(dāng)時(shí)的歷史背景和技術(shù)條件，大壩工程質(zhì)量得不到保證。目前，大壩存在以下問題：

2.1.1 壩基滲漏及右壩肩繞壩滲漏嚴(yán)重

1957年建庫時(shí)未對壩基進(jìn)行處理，僅在卵石混合土層上填了薄層次生土。大壩直接座落在卵石混合土層上，右壩肩卵石混合土層也未作防滲處理。水庫蓄水后壩基滲漏及右壩肩繞壩滲漏嚴(yán)重。在庫水位956.72～967.72m時(shí)，滲漏量達(dá)0.05m3/s，庫水位959.22m時(shí)，滲漏量達(dá)0.15m3/s，右壩坡腳下游20～30m處有滲水點(diǎn)，下游50m處沼澤化嚴(yán)重。此次勘察期間，庫水位970.22m，是歷史上相對較高和蓄水時(shí)間最長的水位，歷時(shí)4個(gè)月，壩基及壩肩滲漏量明顯增加。為此，對壩下游兩處較大的出溢點(diǎn)用三角堰量測，大壩0+095m的壩腳處滲漏量為0.0018m3/s，其下游104m處的滲漏量為0.012m3/s。折算年滲漏量43.52萬m3，該滲漏量還包括一部分右岸卵石混合土層的滲漏，但足以說明水庫滲漏的嚴(yán)重性。

2.1.2 壩體質(zhì)量差

大壩填筑過程歷經(jīng)20余年，土料中混有含砂量大的土，含水率控制不嚴(yán)，多采用人工壓實(shí)填筑，干密度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，壩體填筑質(zhì)量差。1971年汛期，一場大水使水庫水位迅速抬高，位于大壩右岸的原灰土溢洪道一過水，左壩段就發(fā)生潰壩。潰壩的主要原因是原泄洪涵洞斷面小、質(zhì)量差，泄洪時(shí)洞首先被掏開，導(dǎo)致大壩左段決口長達(dá)30m。1972—1973年修復(fù)大壩時(shí)，在洪水沖刷出露的基巖上重建了泄洪洞，壩體采用人工硪石回填夯實(shí)。

據(jù)資料記載，1989年12月上游壩坡出現(xiàn)一條長46m、寬30mm的縱向裂縫，同期該裂縫上游又出現(xiàn)一條平行的縱向裂縫，這條裂縫延伸至大壩中部折向下游并穿過壩頂，總長160m、寬30mm。對這兩條裂縫進(jìn)行探測，至深度2m時(shí)仍未見閉合。

2.1.3 壩坡?lián)p壞嚴(yán)重

大壩上、下游壩坡為草皮護(hù)坡，僅下游壩坡馬道以下為干砌石護(hù)坡，經(jīng)多年運(yùn)行，干砌石風(fēng)化，局部淘蝕嚴(yán)重，有坍落現(xiàn)象。壩頂無排水設(shè)施，大壩上游壩坡存在鼠洞，下游壩坡右側(cè)高程973m的馬道存在陷坑，影響壩坡穩(wěn)定。

2.1.4 左壩肩滲透變形

左壩肩巖體裂隙發(fā)育，滲透性較強(qiáng)，壩肩滲漏明顯。壩體土為散粒料土，左壩肩基巖可視為剛性體，裂隙巖體的滲透性較壩體土大得多，當(dāng)滲流比降較大時(shí)，壩體土與巖體界面易發(fā)生接觸沖刷。壩體與壩肩基巖接觸帶是相對薄弱的部位，壩體土與左壩肩基巖界面未進(jìn)行特殊處理，界面處壩體填筑質(zhì)量差，故壩體土與左壩肩基巖界面可能發(fā)生界面接觸滲透變形。左壩肩的決口就是發(fā)生了界面接觸滲透破壞，建議對左壩肩壩體與基巖接觸帶進(jìn)行防滲處理。

2.2 壩體質(zhì)量評價(jià)

2.2.1 壩體土的組成與性狀

壩體土用料為大壩左右岸的Q3低液限黏土。壩體土粒度較粗，局部含砂量大，密度較低，含有直徑1～8cm的原土塊，均勻性差，壩體下部相對壩體上部較為密實(shí)，壩體質(zhì)量總體較差。

2.2.2 壩體土物理力學(xué)性質(zhì)

勘察中對其探井土樣與鉆孔土樣的物理力學(xué)性質(zhì)分別進(jìn)行了土工試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，壩體土物理力學(xué)性質(zhì)的填筑質(zhì)量均一性較差，且大壩土體在平面分布和垂向分布上土的物理力學(xué)指標(biāo)均無明顯規(guī)律，故將壩體土看作整體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對探井和鉆孔取樣試驗(yàn)的物理力學(xué)指標(biāo)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)中以探井土樣試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值為主、鉆孔土樣的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值為參考，用3倍標(biāo)準(zhǔn)差法進(jìn)行剔除，得出壩體土的物理指標(biāo)應(yīng)取平均值，土的滲透系數(shù)取大值平均值?？辜魪?qiáng)度以試驗(yàn)值的小值平均值為基礎(chǔ)，結(jié)合抗剪試驗(yàn)和壩體土的密實(shí)度狀況，并與省內(nèi)類似均質(zhì)土壩的相關(guān)資料類比后提出建議值：總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度凝聚力c=5.6kPa，內(nèi)摩擦角φ=10.4°，有效應(yīng)力凝聚力 c′=8.5kPa，內(nèi)摩擦角 φ′=16.0°。

3 結(jié)語

通過對壩體進(jìn)行分析與評價(jià)可知，壩體土密度低，壩體質(zhì)量差，在運(yùn)行過程中發(fā)生過裂縫及決口事故，大壩存在缺陷和安全隱患，建議進(jìn)行灌漿、培厚等加固處理。