摘要:本文根據新豐水庫大壩的運行現狀和地質勘測資料,利用有限元法對壩體滲流進行了計算,分析了大壩存在的滲漏問題,并提出除險加固措施.經過計算復核表明,大壩采用復合土工膜+基礎帷幕灌漿防滲,壩基壩肩采用砼壓漿板+帷幕灌漿進行處理可以有效改變壩體滲流狀況、提高壩體的穩定性.其成果可為本工程的大壩安全鑒定和除險加固設計提供參考依據。
　　關鍵詞:水庫大壩，壩體滲流，除險加固
　　1．引言
　　新豐水庫屬長江流域青弋江水系，水庫工程位于黃山市黃山區新豐鄉新豐河上游安居村境內。黃山區地處安徽省南部，水庫集雨面積為3.06km2,屬于小（一）型水庫，正常蓄水位319.00m，設計洪水位320.50m,校核洪水位321.20m，總庫容為204萬m3。攔河大壩為分區土石壩，最大壩高24.5m，壩頂寬度7.0m，壩頂軸線長度172.0m，壩頂高程322.15m，大壩迎水坡邊坡在高程312.00m以上為1∶3.0，以下為1∶2.5，背水坡邊坡在高程316.00以上為1：1.7,316.00m～305.50m之間為1：2.25，305.50m以下為干砌石體支撐,外坡為1：1.0。迎水坡高程321.60m～306.00m之間及背水坡316.00m以下均為干砌塊石護坡，其他部位均為土坡.大壩斷面圖(見附圖1)
　　
　　附圖1大壩斷面圖
　　
　　2。存在問題
　　勘察期間，進行鉆孔注水試驗，其中大壩填土風化砂土的滲透系數K=6.21×10-4-9.33×10-4，屬中等透水。大壩填土砂壤土的滲透系數K=1.21×10-4-3.68×10-5，屬中等透水-弱透水。因此判定，該壩體填筑土料風化砂土及砂壤土防滲均達不到規范要求.大壩迎水坡干砌石護坡多處沉陷，無反濾料層，砂土隨退水帶出跡象明顯。樁號0+000～0+030段高程314.50m～316.00m處、0+130～0+150段314.00m～316.00m高程處塌陷面積達100m2；大壩左右壩肩及壩腳滲漏較嚴重，出逸點偏高，再加上壩體、斜墻土質差，施工時填筑質量差，存在滲透變形隱患。左壩肩樁號0+068～0+080段滲漏出逸點高程在310.0m～311.0m之間；右壩肩0+125～0+135段在高程312.0m～313.5m之間曾發生管涌，滲流量為0.3～1.0L/s。根據《水庫大壩安全鑒定導則》有關規定，經小型水庫大壩安全技術認定專家組評定,新豐水庫大壩屬三類壩。
　　
　　3．加固防滲措施
　　大壩壩頂寬度7.0m，壩頂軸線長194m，壩頂高程322.15m，壩頂采用C20混凝土路面澆筑；大壩迎水坡采用C20預制砼六角塊護坡；背水坡采用C20砼網格護坡，網格內種植草皮；壩體采用堆石棱體排水；大壩防滲采用復合土工膜防滲+基礎帷幕灌漿，壩基防滲處理采用砼壓漿板+帷幕灌漿進行處理。在大壩迎水坡297.65m高程處澆筑砼壓漿板，板底進行帷幕灌漿；為解決復合土工膜與壩肩兩岸山坡的連接和岸坡防滲，在兩岸山坡接頭處增設砼壓漿板，板底進行帷幕灌漿，板上部預埋螺栓，復合土工膜的錨固采用槽鋼夾接、螺栓固定在防滲體頭部，同時，為適應變形，槽鋼間襯以止水橡皮，涂抹SR止水材料，雙面反包，以增加滲徑.灌漿設計排數為一排，孔距2.0m，要求深入相對隔水層（q≤7lu）以下2m。帷幕頂高程為壓漿板底，與壓漿板相接，使壩體與基礎灌漿帷幕形成壩基防滲整體。灌漿中心線為壓漿砌中心線一致，范圍為全壩段194m；兩側岸坡300m；左壩肩向山體延伸各34m（暫定），右壩肩向山體延伸20m（暫定），帷幕總長1299m，最大孔深13.6m。
　　4.滲流穩定分析
　　（1）計算方法
　　滲流計算分析采用北京理正軟件設計研究院編制的滲流分析軟件（5.11版）按有限元法進行計算。
　　對二向穩定滲流而言，它的解實際上可歸結為滿足某特定邊界條件下求解下列方程，即：
　　
　　（2）計算參數
　　計算模型取用壩體最大斷面，見圖1，壩體及壩基各材料的滲透系數采用安全指標見表1。
　　表1滲流計算壩體及壩基材料特性指標表
　

　　（3）滲流計算工況及計算結果
　　按以下四種工況計算：
　　工況一：正常蓄水位319.0m+下游無水
　　工況二：設計洪水位320.33m+下游無水
　　工況三：校核洪水位321.00m+下游無水
　　工況四：校核洪水位驟降至正常蓄水位（即321.00m降至319.0m）
　　計算結果見表2及圖2～圖5。
　　表2各種工況滲流計算結果
　　　　從上表可知，壩體砂壤土最大滲透比降為0.42，風化砂土最大滲透比降為0.13，防滲墻最大滲透比降為16.00，出逸點處的最大滲透比降為0.36。
　　（4）滲流量計算成果
　　①水庫滲漏量分析：
　　水庫滲漏量損失主要表現為壩體漏水、壩基和壩肩滲水、庫底向較低的透水層的滲流，以及周邊向庫外滲水等幾方面。
　　本次分析滲漏水不參照有關資料，以年滲漏量占水庫蓄水庫容比例估算。水庫滲漏量為壩體與壩基滲水，壩體長度按194m計算，結果見表3。
　　表3大壩各工況滲流量分析表
　　

　　②出逸點高程分析
　　經計算：上述四組工況下游邊坡的出逸點高程均在排水棱體以下，壩體的浸潤線以及壩體下游邊坡處的出逸點位置滿足規范要求。
　　③滲透比降分析
　　表4大壩各土層滲透比降分析表
　　　　根據《碾壓式土石壩設計規范》條文說明第6.2.7節，一般砂壤土取3；風化砂土臨界坡降按《水利水電工程地質勘察規范》GB50287-99（M.0.3-2）公式：
　　
　　式中：Jcr—土的臨界水力坡降；
　　k¬—土的滲透系數，取k=8.4×10-4cm/s；
　　n—土的孔隙率，取n=0.429；
　　d3—占總土重的3的土粒粒徑，取d3=0.0016mm。
　　經計算，臨界坡降J允=0.65，風化砂土允許坡降為土的臨界坡降除以1.5~2.0的安全系數，本工程取1.5，即J=0.43。
　　根據表4顯于結果可知，大壩各分區的滲透比降和出逸點比降均滿足壩體各分區材料的允許比降。
　　圖2大壩正常蓄水位流網圖
　　
　　
　　圖3大壩設計洪水位流網圖
　　
　　
　　
　　圖4大壩校核洪水位流網圖
　　
　　
　　
　　圖5大壩水位驟降期（321.20m～319.00m）流網圖
　　
　　
　　5.結論
　　本文結合小型水庫除險加固工作,對新豐水庫大壩不同庫水位情況下滲漏及穩定等問題進行了計算和分析,計算結果為解決水庫大壩滲漏和穩定等問題提供了科學依據.提出的新豐水庫大壩工程除險加固處理防滲處理措施的效果可行.
　　參考文獻:
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