土石壩異常滲漏原因綜合分析

玄 鵬，王春婷

（1.青島市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 青島266100；2.河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京210098）

目前，常用的土石壩滲漏分析方法有勘探分析、綜合物探法、熒光示蹤劑法、大壩滲漏多源信息融合診斷技術(shù)及聯(lián)合運(yùn)用多種新技術(shù)對(duì)大壩滲漏進(jìn)行探測(cè)。

本文借鑒上述多種滲漏分析方法與技術(shù)，以現(xiàn)場(chǎng)滲漏觀測(cè)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)鉆孔、高密度電法探測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等技術(shù)對(duì)山東田莊水庫(kù)壩后異常滲漏明流進(jìn)行了分析，為同類型土石壩異常滲漏分析提供了參考。

1 工程概況

田莊水庫(kù)位于山東省境內(nèi)，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水力發(fā)電、水面養(yǎng)殖、工業(yè)供水等綜合利用的大（2）型水庫(kù)，總庫(kù)容1.31億m3，興利庫(kù)容0.68億m3。異常滲漏明流出現(xiàn)在水庫(kù)北放水洞后，原設(shè)計(jì)北放水洞穿壩涵洞出口與引水干渠相接，同時(shí)分出岔管與放水洞后電站進(jìn)水管相接，后電站廢棄拆除，對(duì)穿壩涵洞進(jìn)行了封堵，隨后北放水洞處于停用狀態(tài)。雖然現(xiàn)狀北放水洞近期多年來未向下游干渠放水，但是放水洞出口處干渠內(nèi)一直存在積水情況，且原電站站址位置出現(xiàn)了明流。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員反映，該情況自水庫(kù)除險(xiǎn)加固前即多年存在，水庫(kù)除險(xiǎn)加固后該問題未顯著改善。

2 滲漏分析

結(jié)合水庫(kù)北放水洞滲漏點(diǎn)情況，初步分析導(dǎo)致該處滲漏明流的可能原因有以下幾方面：北放水洞后出水渠積水滲漏；壩體截滲效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生滲漏；壩基截滲效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生滲漏；左岸壩肩側(cè)向滲漏。

2.1 滲漏量統(tǒng)計(jì)

為探明滲漏量情況，在滲漏點(diǎn)處新建薄壁堰測(cè)流并進(jìn)行了為期兩周的滲漏量觀測(cè)，同時(shí)，觀測(cè)北放水洞后干渠內(nèi)積水水位情況。

從觀測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在觀測(cè)期內(nèi)，水庫(kù)水位維持在307.5~307.9 m左右，該滲漏點(diǎn)滲漏量基本穩(wěn)定，除因降雨導(dǎo)致流量增大外，滲漏量基本穩(wěn)定在27.3 m3/h，北放水洞后出水渠水位穩(wěn)定在298.45 m左右。

經(jīng)過壩體滲流計(jì)算分析，如圖1所示，庫(kù)水位307.8 m時(shí)，北放水洞附近壩段（0+680~0+881壩段）總滲流量約為0.17 m3/h，遠(yuǎn)小于當(dāng)前觀測(cè)到的27.3 m3/h。

圖1 北放水洞壩段壩體滲流計(jì)算結(jié)果圖

2.2 北放水洞出水渠積水原因分析

北放水洞出水渠積水水位基本保持穩(wěn)定，受降雨影響很小，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解，該處積水多年存在且水位較穩(wěn)定，無明顯補(bǔ)給水源，推測(cè)此處水位與庫(kù)水位相關(guān)。查詢大壩相鄰測(cè)壓管觀測(cè)斷面（0+680斷面）觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)水庫(kù)水位位于307.8 m左右時(shí)，位于下游壩腳處的測(cè)壓管水位基本位于298.80 m左右，與出水渠積水水位（298.45 m）相近，據(jù)此推斷出水渠積水水位與壩體浸潤(rùn)線基本一致，此處積水水位為大壩下游正常水位，與異常滲漏關(guān)系不大。

2.3 壩體滲漏分析

北放水洞附近的壩體截滲主要依靠塑性混凝土防滲墻。根據(jù)大壩0+680滲流觀測(cè)數(shù)據(jù)，防滲墻后較墻前水位降幅較大，至下游壩腳處水位低于地面2 m左右，顯示壩體截滲效果良好。

同時(shí)，根據(jù)高密度電法對(duì)0+700~0+828壩段探測(cè)成果，防滲墻墻體連續(xù)，無大規(guī)模滲漏現(xiàn)象，表明壩體截滲體系完整可靠。

另外，選取0+800斷面進(jìn)行注水試驗(yàn)，根據(jù)注水試驗(yàn)結(jié)果，該處防滲墻滲透系數(shù)9.30×10-7cm/s，滿足設(shè)計(jì)要求。綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)、物探成果及注水試驗(yàn)結(jié)果，壩體防滲效果良好，基本不存在壩體滲漏問題。

2.4 壩基滲漏分析

壩基截滲方式為帷幕灌漿，帷幕灌漿與壩體防滲體結(jié)合形成完整的大壩防滲體系。選取北放水洞壩段（樁號(hào)0+769）進(jìn)行地質(zhì)鉆孔取樣分析。

從地質(zhì)剖面圖看出，大壩基巖為石灰?guī)r，分布較均勻，無斷層、破碎帶等滲漏通道。另對(duì)0+759.2及0+784.5壩段進(jìn)行基巖透水率壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，0+759.2壩段基巖透水率0.91~1.98Lu，0+784.5壩段基巖透水率0.43~1.39Lu，均滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，因此壩基滲漏導(dǎo)致北放水洞后異常滲漏明流的可能性較小。

2.5 壩肩繞滲分析

根據(jù)高密度電法探測(cè)壩體成果，如圖2所示，大壩樁號(hào)0+880~0+900附近有一處低阻異常帶，向下延伸，推測(cè)此處為斷裂切割基巖并充水導(dǎo)致的低阻異常帶。

圖2 0+700~0+950壩段物探成果圖

同時(shí)，該水庫(kù)的設(shè)計(jì)資料顯示0+881~0+980壩段基巖并未進(jìn)行帷幕灌漿處理，大壩壩基位于奧陶系灰?guī)r上，巖溶裂隙較為發(fā)育，基巖內(nèi)極易產(chǎn)生滲漏通道，導(dǎo)致壩后滲漏。北放水洞后滲漏點(diǎn)所在位置地勢(shì)較低，壩肩位置地勢(shì)較高，滲水會(huì)通過壩基巖溶裂隙自高處向低處匯集，分析此處滲漏帶為壩后異常滲漏的主要通道。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)水庫(kù)壩后異常滲漏明流現(xiàn)象，本文以現(xiàn)場(chǎng)滲漏觀測(cè)及大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)鉆孔、高密度電法探測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等技術(shù)，對(duì)壩體滲漏、壩基滲漏、壩肩繞滲等分別進(jìn)行了分析，經(jīng)分析認(rèn)為壩肩繞滲為產(chǎn)生該處異常滲漏的主要原因。

根據(jù)滲漏觀測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)前年滲漏總量約為25萬m3，僅占興利庫(kù)容的0.37%，考慮該處滲漏已多年穩(wěn)定存在，滲漏量較小，滲水為清水，未見土顆粒析出，未對(duì)壩體安全及蓄水安全造成影響。

受水庫(kù)整體調(diào)度影響，本文采用的滲漏量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅為水庫(kù)水位穩(wěn)定在307.8 m左右時(shí)采集，在條件合適時(shí)應(yīng)進(jìn)一步研究不同水庫(kù)水位情況下的滲漏變化。