好漢泊水庫(kù)壩體填筑土滲透穩(wěn)定分析

宋 揚(yáng)

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

好漢泊水庫(kù)壩體填筑土滲透穩(wěn)定分析

宋 揚(yáng)

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

好漢泊水庫(kù)發(fā)現(xiàn)壩后低洼處地面存在滲水現(xiàn)象，主要是壩基滲漏及滲透穩(wěn)定問(wèn)題，將影響水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行，需采取適當(dāng)?shù)臐B漏處理工程措施。文中通過(guò)對(duì)壩體填筑土顆粒組成及結(jié)構(gòu)的分析，判別壩體可能發(fā)生滲透破壞的類(lèi)型，確定抗?jié)B比降和允許比降。

滲透穩(wěn)定;滲透比降;穩(wěn)定性;管涌;好漢泊水庫(kù)

1 工程概況

好漢泊水庫(kù)位于尚志市亞布力鎮(zhèn)西南25 km處，行政區(qū)劃分隸屬尚志市管轄。好漢泊水庫(kù)始建于1994年6月，是一座以冬奧會(huì)生活用水、大冬會(huì)造雪供水為主，兼顧旅游、改善環(huán)境的綜合利用小(1)型水庫(kù)。為滿(mǎn)足第24屆世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)人工造雪及生活等用水需求，對(duì)水源工程進(jìn)行增容擴(kuò)建，水庫(kù)增容擴(kuò)建工程于2006年9月16日開(kāi)工建設(shè)，2007年6月下閘蓄水。

2 水庫(kù)滲漏狀況

2008年6月—8月間，當(dāng)庫(kù)水位蓄至 383.58 m后，先后發(fā)現(xiàn)壩后低洼處地面、消力池右側(cè)邊墻分縫處及閘閥控制室的西南角外墻壁有滲水現(xiàn)象，隨著庫(kù)水位升高，壩下滲流量不斷加大。2009年7月14日當(dāng)好漢泊水庫(kù)庫(kù)水位分別達(dá)到390.50 m高程后，先后發(fā)現(xiàn)390 m高程出水點(diǎn)和左壩肩山體下游側(cè)有散浸的滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響水庫(kù)運(yùn)行安全。

此外，水庫(kù)還存在右壩肩和供水洞滲漏，樁號(hào)0+067處有滲水通道，供水洞鋼筋外露、裂縫，泵站廠(chǎng)房裂縫、離鼓空洞、蜂窩麻面等問(wèn)題。

由于水庫(kù)滲漏，水庫(kù)無(wú)法滿(mǎn)足正常的供水任務(wù)，且滲漏逐步發(fā)展將會(huì)影響水庫(kù)安全。因此，為滿(mǎn)足水庫(kù)正常的供水任務(wù)，消除工程隱患，盡快對(duì)好漢泊水庫(kù)進(jìn)行滲漏應(yīng)急處理是十分必要的。

3 壩體地質(zhì)條件

壩體滲透破壞是一個(gè)較復(fù)雜的工程地質(zhì)現(xiàn)象，其破壞類(lèi)型與諸多因素有關(guān)，包括填筑土的組成成分、粒徑大小、級(jí)配程度、密實(shí)度及滲透性等地質(zhì)特征。其直接影響大壩的安全運(yùn)行，尤其是在降雨量驟然變大或者是洪水情況下，造成庫(kù)水位急劇升高，壩上下游水頭突然增大，壩體經(jīng)常會(huì)發(fā)生滲透破壞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致潰壩等重大安全事故。好漢泊水庫(kù)已經(jīng)出現(xiàn)滲透破壞問(wèn)題，故應(yīng)及時(shí)確定滲透破壞類(lèi)型，并為壩體安全處理提出建議。本文結(jié)合好漢泊水庫(kù)應(yīng)急處理工程勘察的實(shí)際情況對(duì)好漢泊水庫(kù)壩體進(jìn)行分析，工程在壩體兩處進(jìn)行鉆探(鉆孔編號(hào)為ZK1、ZK2)，經(jīng)查壩體主要為全風(fēng)化花崗巖填筑，多呈砂、礫狀，并且?jiàn)A有黏土及碎石。

壩體填筑土的具體顆粒組成見(jiàn)表1。

表1 壩體填筑土顆粒組成統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出，土樣中所含粉粒占細(xì)粒含量50%以上，為粉土質(zhì)粗砂。

4 壩體填筑土允許滲透比降確定

在行業(yè)內(nèi)可根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287—2008》或水利水電工程地質(zhì)手冊(cè)來(lái)確定滲透破壞類(lèi)型及滲透比降。本文僅根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287—2008》確定。

關(guān)于滲透破壞類(lèi)型判定原則及公式如下，以此為根據(jù)計(jì)算堤基滲透變形類(lèi)型及允許比降。

4.1 判斷土的滲透變形類(lèi)型

土的滲透變形類(lèi)型通過(guò)不均勻系數(shù)來(lái)判別，計(jì)算公式為：

式中：Cu≤5的土可判別為流土;對(duì)于Cu＞5的土采用以下判別方法：

1)流土：P≥35%。

2)過(guò)渡型取決于土的密度、粒級(jí)和形狀：25%≤P＜35%。

3)管涌：P＜25%。

通過(guò)計(jì)算得出壩體填筑土Cu值均＞5，所以應(yīng)用2)的判別方法得出：P=23，為管涌型。

4.2 臨界水力比降Jcr的確定

根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范，管涌型可用公式：

式中：K為土的滲透系數(shù)，P為土的細(xì)粒顆粒含量，以質(zhì)量百分率計(jì)，%。其中：由于此次勘探過(guò)程中所取的19組樣中僅有兩組為級(jí)配不連續(xù)土，所以按級(jí)配連續(xù)的土的界限粒徑df計(jì)算，d70、d10分別為小于該粒徑的含量占總土重70%、10%的顆粒粒徑，mm;Gs為土粒比重，n為土的孔隙率;d5、d20分別為＜該粒徑的含量占總土重5%、20%的顆粒粒徑，mm?？紫堵蕁為經(jīng)驗(yàn)值。在勘探過(guò)程中壩體鉆孔處沒(méi)有做注水(壓水)實(shí)驗(yàn)，故利用前期鉆孔的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。個(gè)別鉆孔滲透系數(shù)較大，不具代表性，因此K值取前期壩體鉆孔滲透系數(shù)的平均值。允許水力比降的確定方法以計(jì)算值除以安全系數(shù)給出(安全系數(shù)一般取1.5～2.0，考慮本工程重要程度，結(jié)合壩體填筑土巖性粉土質(zhì)粗砂安全系數(shù)取2.0)。

表2 滲透變形計(jì)算成果表

5 結(jié)論及建議

綜上所述，好漢泊水庫(kù)壩體填筑土存在滲透變形問(wèn)題，破壞類(lèi)型為管涌型?？赡苡捎谇捌趬误w在塑性混凝土防滲墻施工期間，防滲墻未達(dá)到設(shè)計(jì)底高程而留下隱患造成滲漏通道，形成壩后滲漏。因此建議對(duì)壩體斜孔進(jìn)行帷幕灌漿處理，以減少壩體填筑土的滲透壓力。

［1］水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院.水利水電工程地質(zhì)手冊(cè)［S］.北京：水利水電出版社，1985.

［2］水利部湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院SL55—2005中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

［3］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.GB50287—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

［4］工程地質(zhì)手冊(cè)編寫(xiě)委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)：第四版［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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1007-7596(2012)03-0115-02

2011-12-08

宋揚(yáng)(1984-)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。