壩基土工程地質(zhì)問(wèn)題分析

□艾合買(mǎi)提江·買(mǎi)買(mǎi)提（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局阿克蘇河上游管理站）

壩基土工程地質(zhì)問(wèn)題分析

□艾合買(mǎi)提江·買(mǎi)買(mǎi)提（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局阿克蘇河上游管理站）

阿克蘇河流域庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程規(guī)模為大（二）型工程，工程等級(jí)為三級(jí)，文章根據(jù)庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸干渠工程勘查研究的工作實(shí)踐，詳細(xì)分析論證了壩基土水文地質(zhì)條件，對(duì)壩基土工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示，庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸干渠工程壩基滲透是不穩(wěn)定的，安全度為C級(jí)，建議進(jìn)行垂直和水平防滲，增長(zhǎng)滲徑，減小滲漏量和滲流比降。

干渠工程；壩基土；工程地質(zhì)

1　工程概況

阿克蘇河流域庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠（上段）位于天山南麓邊緣、塔里木地臺(tái)庫(kù)車山坳陷西端帶，干渠渠線在溫宿縣西北面，工程在溫宿縣境內(nèi)。工程界于東經(jīng)79°36′01″～ 79°54″24″，北緯41°26′～41°34′04″，海拔高程在1600～1200m之間，區(qū)內(nèi)地勢(shì)由北向東傾斜，地形坡度6～9°。

整個(gè)工程區(qū)位于第四系地層內(nèi)，庫(kù)瑪拉克河兩岸發(fā)育有Ⅰ～Ⅳ級(jí)階地，東岸總干渠（上段）位于庫(kù)河左岸Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地及河流左岸的漫灘上，地層巖性主要為Q4al沖積砂卵石、Q3pl洪積含土碎石及Q3al+pl沖洪積砂卵石地層，局部Q4pl洪積含土碎石層?？偢汕?0km范圍內(nèi)較為平靜，屬相對(duì)較穩(wěn)定地段。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。

2　干渠工程壩基土工程地質(zhì)問(wèn)題分析

2.1壩基滲漏

2.1.1壩基滲漏分析

庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程壩基土質(zhì)為沖洪湖積物，根據(jù)勘探情況，壩基土地層巖性主要為沙壤土和粘土兩種類型，在壩基土滲透試驗(yàn)中得到的粘土滲透系數(shù)K=4×10-5cm/s，可見(jiàn)其為弱水層，具備一定的隔水性能，沙壤土的滲透系數(shù)K=2.50×10-3cm/s，也為弱透水層，可作為隔水層。

2.1.2壩基滲漏量的估算

根據(jù)庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程壩基滲透邊界條件，采用無(wú)限透水公式進(jìn)行總干渠工程壩基滲透量的測(cè)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

式中：q為壩基滲漏量；h為壩基滲透流速；H為壩基上下游之間的水頭差；l為壩基半寬；自壩基中點(diǎn)算起的水平坐標(biāo)值用x表示。

表1　無(wú)限厚透水壩基中滲漏量與（x/l）數(shù)值表

表2　壩基滲漏量計(jì)算表

將地下水天然徑流量考慮在內(nèi)的壩基日滲漏總量為16 186.48m3/d，而其年滲透量為590.81萬(wàn)m3/a，故而可以采用年滲透量減去壩基透水?dāng)嗝娴奶烊粡搅髁康姆椒ù_定庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程壩基滲漏量。而壩基透水?dāng)嗝娴奶烊粡搅髁靠梢酝ㄟ^(guò)達(dá)西公式進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

式中：Q為壩基透水?dāng)嗝娴奶烊粡搅髁浚╩3/d）；K為均質(zhì)砂的滲透系數(shù)（m/d）；A為滲流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；J為水力坡度。經(jīng)計(jì)算，庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程壩基透水?dāng)嗝娴奶烊粡搅髁繛?.18萬(wàn)m3/a；壩基滲漏量為584.63萬(wàn)m3/a。

2.2壩基土的滲漏穩(wěn)定

2.2.1壩基土的滲透系數(shù)

壩區(qū)地形向南東微傾，地形坡度1/4 000～1/5 000之間，地下水流向與地形坡度基本一致，地下水埋深隨水位的變化而變化，主壩4+000至8+850段距塔里木河800～1 300m，這段地下水補(bǔ)給塔河水，在洪水期受塔河水的頂托地下水壅高，部分地段溢出地表，而主壩局部地段形成水中之壩。本次勘察在枯水期進(jìn)行的，各壩段地下水埋深分別為：主壩0.50～2.50m，北副壩0.70～2.50m，南副壩0.50～2.50m。我們?cè)谝巴庾鰸B水試驗(yàn)，并取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)，確定了壩體各段覆蓋層的滲透系數(shù)。滲透系數(shù)詳見(jiàn)表3。

表3　壩基土的滲透系數(shù)表

2.2.2壩基土的滲漏穩(wěn)定

根據(jù)《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察》規(guī)范，依照壩基巖土的級(jí)配特征，可判定壩基巖土的滲透破壞類型。

壩基粉細(xì)砂層的滲透變形采用粉細(xì)砂顆粒含量（Pc）分析法判定，Pc為土的細(xì)顆粒含量，級(jí)配不連續(xù)土的Pc值，從顆分曲線查得：

根據(jù)規(guī)范中對(duì)土的滲透破壞類型的判別方法，Pc

經(jīng)計(jì)算，粉細(xì)砂的臨界水力比降J臨=0.30。

J允=J臨/2=0.15，粉細(xì)砂管涌的允許水力坡降J允取0.15。

根據(jù)庫(kù)瑪拉克河?xùn)|岸總干渠工程主壩壩基出逸點(diǎn)實(shí)地勘測(cè)資料，主壩段的出逸比降值為0.18～0.20。實(shí)際勘測(cè)滲透比降值大于允許滲透比降值，充分說(shuō)明主壩壩基滲透具有不穩(wěn)定性。

從主壩壩基巖性剖面圖上可看出，主壩0+300～1+800，2+600～3+600，4+000～4+500，9+100～9+900段壩基分布有較厚的粉細(xì)砂層，必須進(jìn)行防滲處理，內(nèi)壩位置淤積的粘土及沙壤土水平層理明顯，滲透系數(shù)K的取值在2.50×10-3～7×10-4cm/s之間，屬于中等透水層，管涌可能性較大。必須考慮對(duì)主壩進(jìn)行必要的防滲處理。

2.3壩基土的壓縮性

為了解壩基土的壓縮性，對(duì)壩基各種土層取原狀樣，進(jìn)行室內(nèi)壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)成果為壓縮系數(shù)a值最大值0.30mPa-1，最小值0.10mPa-1，平均值0.21mPa-1。壓縮模量Es最大值19.21mPa，最小值為4.43mPa，平均值為9.89mPa。根據(jù)規(guī)范，本工程壩基粘性土為中等壓縮性和高壓縮性土，安全度為C級(jí)，需增加壩基的密實(shí)度。

3　結(jié)語(yǔ)

壩基粉細(xì)砂分布較多，滲透性較強(qiáng)，一般在7×10-3cm/s左右。根據(jù)壩基土物理力學(xué)指標(biāo)分析，壩基土滲透破壞型式為管涌，允許水力坡降J允=0.15，而根據(jù)滲流計(jì)算，主壩段在設(shè)計(jì)水位下的最大滲流坡降i=0.23，大于J允=0.15。由此可見(jiàn)，壩基滲透是不穩(wěn)定的，安全度為C級(jí)，建議進(jìn)行垂直和水平防滲，增長(zhǎng)滲徑，減小滲漏量和滲流比降。

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A

1673-8853（2016）08-0113-02

2016-03-23

（責(zé)任編輯：左英勇）

艾合買(mǎi)提江·買(mǎi)買(mǎi)提（1976-），男，工程師，主要從事工程管理工作。

［1］羅興建.重慶市秀山縣隘口水庫(kù)工程壩基工程地質(zhì)條件研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2010（5）.

［2］張強(qiáng)驊,李兄蓮.對(duì)西寧城區(qū)古近系泥巖工程地質(zhì)特性的新認(rèn)識(shí)［J］.中國(guó)煤炭地質(zhì)，2010（1）.