吐孜烏達(dá)克支渠渠道滲漏及邊坡穩(wěn)定性的定量評價

□圖爾迪麥麥提·麥麥提（新疆和田地區(qū)墨玉縣水利局）

吐孜烏達(dá)克支渠渠道滲漏及邊坡穩(wěn)定性的定量評價

□圖爾迪麥麥提·麥麥提（新疆和田地區(qū)墨玉縣水利局）

吐孜烏達(dá)克支渠現(xiàn)狀為土渠，主要存在滲漏嚴(yán)重，渠系水利用系數(shù)低，斷面不規(guī)則，輸水效率低下，過流能力不足等問題。工程區(qū)位于喀河沖洪積平原中下部，地形平坦開闊。渠線地層巖性均以低液限粉土為主，局部為含沙粉土。生態(tài)林區(qū)沿線有風(fēng)積沙丘及粉細(xì)砂分布。渠系建筑物未配套，致使項(xiàng)目區(qū)生態(tài)林不能有效灌溉。文章對該渠道滲漏問題及邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析探討，提出吐孜烏達(dá)克支渠渠道堆積壩壩體具有較差的穩(wěn)定性，主要原因是其工程性能較差及其浸潤線較高。

渠道滲漏；邊坡穩(wěn)定性；定量；評價

1　工程概況

項(xiàng)目區(qū)位于喀瓦克鄉(xiāng)?？ν呖肃l(xiāng)南接英也爾鄉(xiāng)，北部深入塔克拉瑪干沙漠與阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣接壤，東隔喀河與和田縣相望，西與闊依其鄉(xiāng)相連。吐孜烏達(dá)克支渠起始于喀瓦克干渠末端和吐孜烏達(dá)克水庫放水渠交匯處，末端位于吐孜烏達(dá)克支渠TZ2#生態(tài)閘，全長9.51 km。本次對吐孜烏達(dá)克支渠0+000～2+200段進(jìn)行防滲改建，設(shè)計(jì)流量4.31 m3/s。

吐孜烏達(dá)克支渠經(jīng)過正式規(guī)劃設(shè)計(jì)，現(xiàn)狀較為順直，且布置合理。目前吐孜烏達(dá)克支渠左右兩側(cè)為生態(tài)林、居民點(diǎn)和已建的伴渠通鄉(xiāng)道路。經(jīng)調(diào)查，在支渠兩側(cè)2 km范圍內(nèi)沒有空地可用來布置新渠線，若新選渠線，需砍伐大量生態(tài)林，會加劇當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的惡化，增加占地補(bǔ)償費(fèi)用，同時尚有些不能明確的因素，因此本次選用老渠線。

2　渠道滲漏及邊坡穩(wěn)定性的定量評價

2.1渠道的滲漏問題

2.1.1引水渠道

吐孜烏達(dá)克支渠全長9.51 km。根據(jù)現(xiàn)場勘察，農(nóng)業(yè)分水閘41座，交通橋7座，共計(jì)48座。通過不同方案的比選，確定吐孜烏達(dá)克支渠全斷面現(xiàn)澆混凝土板防滲，板厚8 cm，采用C20混凝土現(xiàn)澆，渠底及邊坡采用4 cm苯板防凍。自里向外依次為C20現(xiàn)澆混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm，渠底：自上而下依次為C20現(xiàn)澆混凝土板8 cm、中密度苯板4 cm。渠道設(shè)計(jì)底寬B=1～2 m，渠道深度H取值1.90 m，邊坡系數(shù)M取值1.50，堤頂寬D的取值為1 m，在渠頂混凝土邊緣設(shè)置有斷面尺寸為30 cm× 6 cm的C15封頂板。

2.1.2地基土的滲透特性

勘察渠道基本位于相同地形地貌部位，其地形地貌主要表現(xiàn)為低液限粉土和含細(xì)粒土砂為主的地層巖性，此類地層滲透系數(shù)取值均為6×10-4cm/s。根據(jù)滲水試驗(yàn)，滲漏量較大，故而必須做好渠道抗沖刷、抗?jié)B及抗凍脹等方面工作。

2.1.3支渠渠道的滲漏問題

上式中：δ為渠道的單位滲漏損失率（%）；Q為渠道設(shè)計(jì)流量（m3/s）；A為土層透水性系數(shù)，工程中A=3.40；n為土層透水性指數(shù)，工程中n=0.50。

將數(shù)值代入經(jīng)驗(yàn)公式可以求得渠道的單位滲漏損失率δ的取值為1.13%～1.34%。由于工程支渠渠道受到地下水頂托影響較為嚴(yán)重，故而將其取值通過公式加以修正，得δ′=0.46%～0.60%。因此，喀瓦克支渠滲漏量為0.84 m3/s，吐孜烏達(dá)克支渠滲漏量為0.35 m3/s。

2.1.4沿渠線地下水位

此外，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水埋深1.10～2.40 m，由于渠道沿線地基土滲漏性較強(qiáng)，因此需重點(diǎn)做好防滲處理。

2.1.5渠道防滲結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧霞暗匦?、地質(zhì)條件，采用6 cm現(xiàn)澆混凝土板防滲方案（方案一）與6 cm預(yù)制混凝土板防滲方案（方案二）作對比選擇。如表1所示。

表1　渠道防滲結(jié)構(gòu)的選擇表

①輸水效率：現(xiàn)澆混凝土板和預(yù)制混凝土板襯砌的糙率均為0.02，混凝土板輸水效率優(yōu)于漿砌石。②施工：兩種材料施工都比較簡單，但預(yù)制混凝土板施工質(zhì)量易于控制、現(xiàn)澆混凝土板的施工質(zhì)量難于控制，從施工質(zhì)量控制方面講，預(yù)制混凝土板優(yōu)于現(xiàn)澆混凝土板。③使用壽命：現(xiàn)澆混凝土板襯砌渠道使用壽命30-50 a，預(yù)制混凝土板襯砌渠道使用壽命20-30 a，現(xiàn)澆混凝土板優(yōu)于預(yù)制混凝土板。④防沖能力：現(xiàn)澆混凝土板襯砌渠道板優(yōu)于預(yù)制混凝土板。

綜合上述分析比較，方案一優(yōu)于方案二，即梯型斷面采用6 cm現(xiàn)澆混凝土防滲優(yōu)于梯形斷面采用預(yù)制混凝土板防滲，因此方案一推薦為設(shè)計(jì)方案。

2.2渠道邊坡穩(wěn)定性的定量評價

2.2.1穩(wěn)定性分析

根據(jù)巖土物理力學(xué)指標(biāo)，結(jié)合工程地質(zhì)比擬法及灌區(qū)老渠運(yùn)行情況，建議開挖邊坡：壤土1：1.25，砂壤土1：1.50，粉細(xì)砂1：2。

進(jìn)行支渠渠道穩(wěn)定性計(jì)算過程中，必須采用總應(yīng)力法按照飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行地下水滲透力的計(jì)算，通過計(jì)算并結(jié)合實(shí)際觀測結(jié)果求出浸潤線埋深。通過計(jì)算可知，該支渠渠道在飽和狀態(tài)（現(xiàn)狀狀態(tài)）條件下的運(yùn)行是基本處于穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的，經(jīng)計(jì)算，支渠渠道堆積壩安全系數(shù)取值為1.22，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值相比已經(jīng)近似于不穩(wěn)定狀態(tài)，但是結(jié)合本工程實(shí)際考慮，仍然基本符合堆積壩最小安全系數(shù)的要求。

2.2.2邊坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)土樣的物理力學(xué)試驗(yàn)成果灌區(qū)的低液限粉質(zhì)粘土，抗剪強(qiáng)度：φ取值范圍為19～21°，C取值范圍為27～33 kPa，壓縮模量取值范圍為3.37～4.38 MPa；低液限粉土：抗剪強(qiáng)度：φ取值范圍為21～23°，C取值范圍為17～24 kPa，壓縮模量取值范圍為3.36～6.31 MPa；粉土質(zhì)砂：抗剪強(qiáng)度：φ取值范圍為24～25°，壓縮模量取值范圍為5.28～8.30 MPa；砂礫石：抗剪強(qiáng)度：φ=40°。根據(jù)巖土物理指標(biāo)及巖性采用工程地質(zhì)比擬法，建議容許開挖邊坡低液限粉質(zhì)粘土為1：1.25，低液限粉土、砂礫石為1：1.50，粉土質(zhì)砂為1：1.75。堆積壩的浸潤線非常高，同時該堆積壩坡率約為1：2.50，邊坡較陡，在當(dāng)前情況下尚能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，但是長此以往，壩體內(nèi)積水無法排除，浸潤線則會繼續(xù)升高，最終便會造成潰堤的危險。建議其各段渠道邊坡取值1：1.50～1：1.75。

2.3滑坡治理措施

常用的邊坡治理措施包括削坡、抗滑樁、錨桿、噴混凝土及擋墻等等，由于本工程邊坡多為高陡頁巖質(zhì)順向邊坡，頁巖裂隙發(fā)育成熟，坡頂有幾十戶居住用房和輸電鐵塔等建筑物，所以在采用治理措施時必須注意。出于支渠實(shí)際情況考慮，可以采用分區(qū)綜合加固治理措施，既可達(dá)到治理效果又能節(jié)省大量人力物力。

3　結(jié)語

項(xiàng)目區(qū)在構(gòu)造單元上屬于塔里木地塊和田坳陷西部，遠(yuǎn)離控制性斷裂，據(jù)“中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖”（GB18306-2001），工作區(qū)位于地震基本烈度VI度區(qū)，因此，區(qū)域穩(wěn)定性較好。渠道沿線地層為弱透水的粉土層和含細(xì)粒土砂層，渠道滲漏補(bǔ)給地下水，所以應(yīng)采取防滲、防沖刷措施。經(jīng)過分析比對，主要是由于壩體浸潤線較高而引起邊坡安全系數(shù)降低，尤其是在雨季或洪水期則會使浸潤線“水漲船高”，所以必須對工程現(xiàn)有的排水設(shè)施進(jìn)行清理與維修，以降低浸潤線，增強(qiáng)工程的穩(wěn)定性。

［1］王靜，盧曉春.渠道邊坡的穩(wěn)定性分析及加固治理［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì).2010，（12）.

［2］宋勝武，向博宇，楊靜熙.錦屏一級水電站復(fù)雜地質(zhì)條件下壩肩高陡邊坡穩(wěn)定性分析及其加固設(shè)計(jì)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報.2010，29（3）.

（責(zé)任編輯：左英勇）

S274

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1673-8853（2016）07-0115-02

圖爾迪麥麥提·麥麥提（1974-），男，本科，高級工程師，從事水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)及建設(shè)管理工作。

2016-03-29