淺論東洱河水庫大壩滲流穩定性分析

陳忠潤 李英

【摘? 要】論文對東洱河水庫大壩滲漏及滲透變形進行分析，大壩左壩肩存在繞壩滲漏，右壩肩山體相對寬厚，但巖體風化強烈，斷層帶內多為全風化，受區域斷裂影響，巖體強度及巖體完整性差，表層岸坡中等穩定，易產生滲透變形。壩基為中等透水帶，存在壩基滲漏現象。根據壩體存在的問題進行壩體防滲設計方案比較，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.

【關鍵詞】水庫;大壩;滲流;穩定性

【Keywords】reservoir; dam; seepage; stability

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

1 主要建筑物的特征水位及流量

水庫樞紐主要建筑物由水庫大壩、新建輸水隧洞、高位輸水涵洞和溢洪道組成。本次除險加固，根據《防洪標準》進行水庫的調節計算，各建筑物特征水位及流量見表1。

2 大壩壩頂高程的確定

根據《碾壓式土石壩設計規范》規定，壩頂高程等于水庫靜水位與波浪爬高及安全超高之和，應按四種運用情況分別計算，取最大值作為壩頂高程。這四種運用情況為：

正常蓄水位+正常運用的壩頂超高;

設計洪水位+正常運用的壩頂超高;

校核洪水位+非常運用的壩頂超高;

正常蓄水位+非常運用條件的壩頂超高+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用情況的壩頂超高及地震安全超高。

①壩頂在靜水位（設計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——最大水面風壅高度（m）;R——最大波浪爬高（m）;A——安全加高（m），設計情況A=0.7m，非常情況A=0.4m。

②最大波浪在壩頂的爬高R。

④計算結果及分析。

經量算，大壩的有效吹程均小于20km，水庫多年平均最大風速為13m/s，風區主射線長度為1000m。壩坡糙率及滲透性系數取0.8，綜合摩阻系數取3.6×10-6，計算成果見表2。

根據表2的計算結果，壩頂高程由校核洪水位（1344.57m）加相應壩頂超高控制，其高程為1345.68m，故現壩頂高程1347.00m、防浪墻頂高程1348.00m滿足規范要求。

3 大壩滲漏及滲透變形分析

大壩下游壩腳設有三角形量水堰對壩體及壩基滲流量進行觀測，從觀測資料分析，滲流量隨庫水位變化而變化，庫水位升高，滲流量增大，壩體實測最大滲漏量為6.01L/s。

庫水位在1340m以下，滲流量在2.7L/s以下;庫水位超過1340m，滲流量增長較快，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225m，壩體滲流量相對較小，與類似工程相比，其滲流量為中等偏小。

地震前，庫水位為1334.94m，滲流量為1.30L/s;地震時，庫水位為1334.88m，滲流量卻突然加大為3.46L/s;地震后，庫水位為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，這說明地震對壩體防滲系統造成了嚴重破壞。右岸坡為玄武巖風化的砂性土及殘坡積土質邊坡，左岸坡有3.5～4.0m的殘坡積層，左、右都會產生滲流變形破壞，下部為F1斷層破碎帶，帶內以斷層泥為主夾少量角礫巖，具良好膠結性，產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、灰紫色細砂巖，粉砂巖及泥巖，傾向北東，巖層外傾，傾角21～25°，巖體全風化帶厚2～5m，強風化帶厚29～34m，岸坡基本穩定，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問題。

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、灰紫色細砂巖，粉砂巖及泥巖，傾向北東，巖層內傾。右壩肩山體相對寬厚，但巖體風化強烈，斷層帶內多為全風化，受區域斷裂影響巖體強度及巖體完整性差，表層岸坡中等穩定，易產生滲透變形。

透水帶根據鉆孔壓水試驗的q值，以q<5Lu為相對隔水層。壩基為中等透水帶，存在壩基滲漏現象。

4 壩體防滲設計方案比較

為防止壩體的滲透破壞，減少壩體滲漏量，對壩體進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：方案一的優點是施工速度快、施工工藝簡單，造價低，對變形的適應性強，與壩基帷幕連接好;方案二的優點是有比較成熟的理論，對地層的適應性較強，其工序檢驗和最終檢驗方法相對成熟，安全可靠，使用有效期長，但施工工藝相對復雜。

從投資概算結果看：方案一投資為562.101萬元，方案二為440.09萬元，方案二較方案一費用低122.011萬元。1992年大壩加固時沿壩軸線曾進行過壩體及壩基單排帷幕灌漿，經多年運行來看，壩體年滲漏量大約為65.98×104m3/a，占擴建后總庫容1070×104m3的6.2%，滲漏較嚴重，防滲效果不好。2007年6月3日寧洱又發生6.3級地震，震后壩體產生了十多條裂縫，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戧臺（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122.011萬元。東洱河水庫所在位置極其重要，若失事將對下游213國道及寧洱縣城帶來不可估量的損失。經綜合比較，選用混凝土防滲墻方案，即采用方案二進行加固處理。

5 結語

東洱河水庫工程在地震前運行中無明顯滲流異常現象，但地震后大壩壩體滲漏量加大，且水流有渾濁現象，大壩壩肩巖體破碎，易產生滲透變形。大壩滲流存在安全隱患。

從大壩變形資料分析成果來看，水庫大壩沉降趨于穩定，但受地震的影響，大壩產生16條縱橫裂縫，大壩繼續產生沉降變形，有危及大壩安全的裂縫產生。

水庫大壩上、下游壩坡在正常運用條件下、非常運用條件下、地震工況下最小抗滑穩定安全系數均不滿足規范要求，大壩存在嚴重的安全隱患，需采取工程措施加以處理。

【參考文獻】

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