水库除险加固安全评价中坝体渗流的稳定性分析

水库除险加固安全评价中坝体渗流的稳定性分析

郭立平

湖南桃源水电工程建设有限公司 湖南省常德市 415700

摘要：水库除险加固中渗流安全评价是非常重要的内容。在坝与水库失事的事故统计中，约有1/4是由于渗流问题引起的，异常渗流可能导致流土、接触流土、管涌、冲刷、接触冲刷等破坏。因此，深入研究大坝渗流问题，控制渗流是非常重要的。本文对水库除险加固安全评价中坝体渗流的稳定性进行分析，以供参考。

关键词：水库除险加固；安全评价；坝体渗流；稳定性

引言

对水库主坝坝体渗流特征、运行过程中渗漏、渗漏审查计算结果、现场检查和地质调查结果进行综合分析后得出结论，尽管水库主段填方渗透系数不符合要求关于水库的历史运行和现场检查情况，渗漏正常，其他水坝基地、水坝区和河岸边坡没有异常渗漏。分析结果表明，主坝无渗流异常，不影响主坝安全，根据sl 258—2000水库大坝安全评价准则对主坝的渗流安全进行a类评价。

1防渗加固方案

将通过拆除和重建溢洪道下游的翼墙和防护斜坡，改进溢洪道下游斜坡的修复和加固，实现溢洪道的修复和加固。改建后的后坡翼墙底面设计高度为21.8m，翼墙后的填方设计高度为28.7m，翼墙结构设计采用钢筋混凝土墙支撑结构。拆除施工导流洞下游段保护边坡长度63.0m，泥砌体基础层厚度0.3m，碎石基础层厚度0.1m，碎石基础层厚度53.0m， 干砌体基层厚度为0.3m，碎石基层厚度为0.1m。在排放阀下游斜坡面剪切碳化混凝土，厚度约10cm，在表面铺设直径φ5mm的焊接网壳层，立即浇筑。

2水磨沟水库除险加固设计

2.1坝顶高程设计

根据标准，大坝顶部的高程等于静水位和水库超高的总和。对于没有防洪任务的注入罐，按以下顺序计算最大值:常规存储空间中大坝顶部的超高值和常规存储空间中的值；二是常规蓄水位置、非常规应用中大坝顶部超高和地震波高度的价值和价值。水库区地震烈度为ⅱ度，根据水工建筑物抗震设计标准SL203-97的要求，地震的洪水高度为0.5 ~ 1.5米，本工程采用0.5米。注:大坝顶部超高=风波高度+地表高度提高安全高度:水库坝体为四级建筑物，提高正常使用安全高度为0.5m，提高非常使用安全高度为0.3m。计算结果:坝顶高度为505.65m，符合 在挡墙顶部建造挡墙时，可以修改挡墙顶部以要求挡墙顶部，但此时，在正常使用条件下，挡墙顶部在静水位和极端使用条件下必须高于0.5米 因此，可以将水坝顶部的防波堤与防波堤进行比较。坝顶防波堤平面图:1.0米防波堤高度、钢结构、上游防波堤底部、505.65米防波堤顶部高度、504.65米防波堤顶部高度、坝顶下游路肩、坝顶碎石路面。坝顶无保护的波浪墙平面:坝顶高程505.65m，坝顶前后路肩，坝顶碎石路面。根据投资分析，大坝顶部无防护的波浪墙每投资一米低于128元，因此大坝主体采用钢筋混凝土波浪墙方案在大坝顶部，大坝顶部高度为505.65米。

2.2坝体防渗设计

根据上节坝体高度和厚度设计方案，坝体在上游坝坡通板下的旧垫层下复盖低液限粘土，平均厚度为5 m，根据实验室研磨试验结果，渗透系数可达10根据法规要求，倾斜壁底部的宽度不得小于水头的五分之一，水库大坝前水头的最大高度为4米，即不少于0.8米，中间坝体形成厚度为5m。

3现场渗透监测

2008－2020年对大坝进行监测，流田水库大坝渗流压力监测设备共设有4排16支，并进行测压管高程校核，现状水库共设置有4排监测横断面，每个监测横断面间距47.70m。共设置4条监测线;渗压观测仍采用电测水位计进行人工测量。每次水平测读2次，其读数差不大于1cm，渗透监测基本满足《土石坝安全监测技术规范》(SL551－2012)要求。2020年，工程地质勘察工作为收集本地区相关地质资料和以上历史勘察成果，进行实地工程地质调查。野外勘察工作以库区地质测绘和现场取样为主，辅以地表调查，工作重点为对可能出现影响水库安全运行的工程缺陷和病险进行排查。通过渗透监测数据整编图表内容与计算值和预测值进行对比，大坝实测的浸润线与预测值、计算值偏差较小，总体误差在可接受范围内，因此渗透监测数据是可靠的。

4流田水库大坝渗流安全评价

大坝两岸基岩裸露，为弱风化，节理裂隙较发育，岩体透水率q值为3.99～4.5Lu，相对不透水;分布在河床冲洪积层之下的碎石土，中密～密实，其渗透系数K值数量级为10－4，透水性中等。但根据运行期大坝逐月渗漏量观测数据显示，每年坝体渗漏量基本是保持稳定的，且坝体渗漏量没有明显的增加，因此坝体渗流还是安全的。据渗透稳定分析计算成果来看，坝体段不会发生渗透破坏，与现场检查结果一致，未发现大坝有渗漏现象。

5渗流计算分析

5.1计算方法及工况

当挡墙计算参数、填满性质、配置等。从实地调查、钻探试验结果和相应的工程经验中收集，在渗漏计算分析过程中，大坝的每个主要段选择其最大断面作为计算段。大坝渗流稳定性分析采用物理-主动渗透分析软件。根据SL274-2020型辊系坝设计标准分析主坝计算工况:工况1为正常水位稳定浸润，水库水位79.91m；操作模式2设计为水位定期渗入，罐壳水位为81.31米；操作模式3是检定水位稳定浸润，罐壳水位81.71米；操作模式4是水库水位急剧下降，从检查水位到死亡，水库水位为81.71米至71.61米。渗漏稳定性的计算应考虑水库操作过程中可能出现的不利因素。计算非稳定损耗的限度条件假定在急剧下降之前发生了稳定损耗，并提出了工作条件4。

5.2渗透稳定分析

根据该安全标识的地质技术研究报告，主坝填方为粘土地面，坝基层由粉土、砂砾砂和强风粉组成。根据计算结果，主坝的最大通径比降低到0.212。首先可以判断主坝填方渗流变形类型为流动土，渗流稳定性分析计算结果为:粒密度2.68、孔比0.778、孔隙率44%、临界水位0.94、安全系数2.0，允许水位下降0.47， 和正常水位、水位设计和水位检查的最大渗透率分别为0.175、0.203和0.212。 大坝主要部分的渗透率低于所有作业情况下允许的湿度，径流不会受到损害。

6加固后渗流效果分析

6.1渗透系数

根据水库险加固大坝的实际运行情况，大坝高压注浆加固处理后，整个工程运行基本稳定。对比大坝内壁6.1×10-7厘米/秒-9.5×10-7厘米/秒的渗透系数值，可以看出水库除险加固大坝处于微渗透性-极微渗透性状态，这意味着大坝的防水强化效果是根据水库除险加固大坝防渗单元质量等级结果，大坝防渗单元质量达标率为100%，优良率为63.6 ~ 100。

6.2大坝坝体断面对比

使用有限元软件绘制水库除险加固工程的横贯剖面图，并对截至2019年8月18日整个横贯剖面的实际浸渍线结果进行分析，结果表明，在正常蓄水位置下， 防洪等级设计和防洪等级验证，大坝防渗坡度从加固前的0.161、0.154和0.176上升到加固后的0.167、0.171和0.183。 简易部分渗透坡度增加的主要原因是下游坡脚处污水头上升趋势的变化和下游干砌体坡度的建造，从而减少了渗透对大坝的破坏。在正常储存位置下，设计的洪水位和验证的洪水位下，下游坝坡加固后排水点高程分别降低0.18米、0.20米和0.32米，流域底部只有一个设施现象，洪泛区高度对应于因此，实施防渗加固措施后坝段渗透面积的减小效果显着。

结束语

通过综合分析水库主坝填料渗透特性、运行过程中的渗流情况、渗流复核计算成果、现场检查情况以及地质勘察成果可知，该水库大坝坝体填土渗透系数满足规范要求，经渗流分析，流田水库大坝渗流稳定安全，不会发生渗透破坏。从分析结果可见，坝体无渗流异常，不影响水库大坝安全，同时结合《始兴县公益性小型水库大坝安全评价项目沈所镇流田水库大坝安全评价报告》中流田水库渗流安全评价的评价结果，流田水库渗流安全评价等级为B级。

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