淺論東洱河水庫(kù)大壩滲流穩(wěn)定性分析

陳忠潤(rùn) 李英

【摘? 要】論文對(duì)東洱河水庫(kù)大壩滲漏及滲透變形進(jìn)行分析，大壩左壩肩存在繞壩滲漏，右壩肩山體相對(duì)寬厚，但巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，斷層帶內(nèi)多為全風(fēng)化，受區(qū)域斷裂影響，巖體強(qiáng)度及巖體完整性差，表層岸坡中等穩(wěn)定，易產(chǎn)生滲透變形。壩基為中等透水帶，存在壩基滲漏現(xiàn)象。根據(jù)壩體存在的問(wèn)題進(jìn)行壩體防滲設(shè)計(jì)方案比較，最終選用混凝土防滲墻方案。

【Abstract】This paper analyzes the seepage and seepage deformation of Dongerhe reservoir dam. The left abutment of the dam has seepage by-pass the dam. The mountain on the right abutment is relatively wide and thick， but the rock mass is strongly weathered. Affected by regional fracture， the strength and integrity of rock mass are poor， and the surface slope is medium stable， which is easy to produce seepage deformation. The dam foundation is a medium permeable zone， and the phenomenon of dam foundation seepage exist. According to the existing problems of the dam body， the anti-seepage design scheme of the dam body is compared， and the concrete anti-seepage wall scheme is finally selected.

【關(guān)鍵詞】水庫(kù);大壩;滲流;穩(wěn)定性

【Keywords】reservoir; dam; seepage; stability

【中圖分類號(hào)】TV223.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0191-03

1 主要建筑物的特征水位及流量

水庫(kù)樞紐主要建筑物由水庫(kù)大壩、新建輸水隧洞、高位輸水涵洞和溢洪道組成。本次除險(xiǎn)加固，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行水庫(kù)的調(diào)節(jié)計(jì)算，各建筑物特征水位及流量見(jiàn)表1。

2 大壩壩頂高程的確定

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與波浪爬高及安全超高之和，應(yīng)按四種運(yùn)用情況分別計(jì)算，取最大值作為壩頂高程。這四種運(yùn)用情況為：

正常蓄水位+正常運(yùn)用的壩頂超高;

設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用的壩頂超高;

校核洪水位+非常運(yùn)用的壩頂超高;

正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高+地震安全超高。

前三種情況的安全超高為最大風(fēng)壅水面高度、最大波浪爬高及安全加高之和，第四種情況的超高則包括非常運(yùn)用情況的壩頂超高及地震安全超高。

①壩頂在靜水位（設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位）以上的超高按式（1）確定：

y=R+e+A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，y——壩頂高程（m）;e——最大水面風(fēng)壅高度（m）;R——最大波浪爬高（m）;A——安全加高（m），設(shè)計(jì)情況A=0.7m，非常情況A=0.4m。

②最大波浪在壩頂?shù)呐栏逺。

④計(jì)算結(jié)果及分析。

經(jīng)量算，大壩的有效吹程均小于20km，水庫(kù)多年平均最大風(fēng)速為13m/s，風(fēng)區(qū)主射線長(zhǎng)度為1000m。壩坡糙率及滲透性系數(shù)取0.8，綜合摩阻系數(shù)取3.6×10-6，計(jì)算成果見(jiàn)表2。

根據(jù)表2的計(jì)算結(jié)果，壩頂高程由校核洪水位（1344.57m）加相應(yīng)壩頂超高控制，其高程為1345.68m，故現(xiàn)壩頂高程1347.00m、防浪墻頂高程1348.00m滿足規(guī)范要求。

3 大壩滲漏及滲透變形分析

大壩下游壩腳設(shè)有三角形量水堰對(duì)壩體及壩基滲流量進(jìn)行觀測(cè)，從觀測(cè)資料分析，滲流量隨庫(kù)水位變化而變化，庫(kù)水位升高，滲流量增大，壩體實(shí)測(cè)最大滲漏量為6.01L/s。

庫(kù)水位在1340m以下，滲流量在2.7L/s以下;庫(kù)水位超過(guò)1340m，滲流量增長(zhǎng)較快，在最高水位1344m附近，滲流量在5L/s左右。本工程壩高26m，壩頂長(zhǎng)225m，壩體滲流量相對(duì)較小，與類似工程相比，其滲流量為中等偏小。

地震前，庫(kù)水位為1334.94m，滲流量為1.30L/s;地震時(shí)，庫(kù)水位為1334.88m，滲流量卻突然加大為3.46L/s;地震后，庫(kù)水位為1338.98m，滲流量為5.62L/s，為震前相同水位下滲透流量的兩倍多，這說(shuō)明地震對(duì)壩體防滲系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞。右岸坡為玄武巖風(fēng)化的砂性土及殘坡積土質(zhì)邊坡，左岸坡有3.5～4.0m的殘坡積層，左、右都會(huì)產(chǎn)生滲流變形破壞，下部為F1斷層破碎帶，帶內(nèi)以斷層泥為主夾少量角礫巖，具良好膠結(jié)性，產(chǎn)生管涌破壞的可能性較小。

大壩左壩肩分布地層為K1m1：紫紅色、灰紫色細(xì)砂巖，粉砂巖及泥巖，傾向北東，巖層外傾，傾角21～25°，巖體全風(fēng)化帶厚2～5m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚29～34m，岸坡基本穩(wěn)定，壩后坡因侵蝕切割，使左岸坡（肩）山體單薄，于0～50m深度范圍形成中等透水帶，存在繞壩滲漏是左岸主要工程地質(zhì)問(wèn)題。

右壩肩巖層上部為β6喜山期玄武巖;下部為斷層泥及K1m1紫紅色、灰紫色細(xì)砂巖，粉砂巖及泥巖，傾向北東，巖層內(nèi)傾。右壩肩山體相對(duì)寬厚，但巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，斷層帶內(nèi)多為全風(fēng)化，受區(qū)域斷裂影響巖體強(qiáng)度及巖體完整性差，表層岸坡中等穩(wěn)定，易產(chǎn)生滲透變形。

透水帶根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)的q值，以q<5Lu為相對(duì)隔水層。壩基為中等透水帶，存在壩基滲漏現(xiàn)象。

4 壩體防滲設(shè)計(jì)方案比較

為防止壩體的滲透破壞，減少壩體滲漏量，對(duì)壩體進(jìn)行了兩種垂直防滲方案的比較：方案一為帷幕灌漿防滲方案，見(jiàn)圖1，在壩體、壩基及兩壩肩布置單排帷幕灌漿孔，孔距1.5m，壩體灌漿最大深度27.8m，平均深度21.3m;方案二為混凝土防滲墻防滲及兩壩肩帷幕灌漿方案，見(jiàn)圖2，在大壩壩體及壩基采用混凝土防滲墻，防滲墻平均深度24.8m，最大深度31.0m，兩壩肩帷幕灌漿平均深度15.2m，最大深度18.5m。

兩種防滲方案的壩體及壩基防滲的工程量見(jiàn)表3。

從壩體的以上兩種防滲方案比較可以看出：方案一的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、施工工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，對(duì)變形的適應(yīng)性強(qiáng)，與壩基帷幕連接好;方案二的優(yōu)點(diǎn)是有比較成熟的理論，對(duì)地層的適應(yīng)性較強(qiáng)，其工序檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)方法相對(duì)成熟，安全可靠，使用有效期長(zhǎng)，但施工工藝相對(duì)復(fù)雜。

從投資概算結(jié)果看：方案一投資為562.101萬(wàn)元，方案二為440.09萬(wàn)元，方案二較方案一費(fèi)用低122.011萬(wàn)元。1992年大壩加固時(shí)沿壩軸線曾進(jìn)行過(guò)壩體及壩基單排帷幕灌漿，經(jīng)多年運(yùn)行來(lái)看，壩體年滲漏量大約為65.98×104m3/a，占擴(kuò)建后總庫(kù)容1070×104m3的6.2%，滲漏較嚴(yán)重，防滲效果不好。2007年6月3日寧洱又發(fā)生6.3級(jí)地震，震后壩體產(chǎn)生了十多條裂縫，大部分與壩軸線平行，主要分布于上游壩坡壩頂防浪墻以下至第一級(jí)戧臺(tái)（高程1342.00m）之間，壩體再采用帷幕灌漿難以取得好的效果，投資概算也比方案二高122.011萬(wàn)元。東洱河水庫(kù)所在位置極其重要，若失事將對(duì)下游213國(guó)道及寧洱縣城帶來(lái)不可估量的損失。經(jīng)綜合比較，選用混凝土防滲墻方案，即采用方案二進(jìn)行加固處理。

5 結(jié)語(yǔ)

東洱河水庫(kù)工程在地震前運(yùn)行中無(wú)明顯滲流異?，F(xiàn)象，但地震后大壩壩體滲漏量加大，且水流有渾濁現(xiàn)象，大壩壩肩巖體破碎，易產(chǎn)生滲透變形。大壩滲流存在安全隱患。

從大壩變形資料分析成果來(lái)看，水庫(kù)大壩沉降趨于穩(wěn)定，但受地震的影響，大壩產(chǎn)生16條縱橫裂縫，大壩繼續(xù)產(chǎn)生沉降變形，有危及大壩安全的裂縫產(chǎn)生。

水庫(kù)大壩上、下游壩坡在正常運(yùn)用條件下、非常運(yùn)用條件下、地震工況下最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均不滿足規(guī)范要求，大壩存在嚴(yán)重的安全隱患，需采取工程措施加以處理。

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