【正文】 → 無水 ~ ~ 非穩(wěn)定 滲流 → 無水 ~ ~ b、滲流分析結(jié)論 由表 典型斷面各種工況下的穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流分析計算結(jié)果可得出以下結(jié)論： XX 水庫 大壩為 均質(zhì)土 壩，壩體內(nèi)部滲透比降為 ～ ，填土允許滲透比降[J]= ， 各種 工 況下下游壩坡出逸段滲透最大比降為 ,因此其滲流性態(tài)安全。 （ 4）滲流計算公式 滲流有限元分析基本方程為： ? ? ? ? ? ? ? ?HK H M Qt???? ? ? ?????? 式中： [K]—— 透水系數(shù)矩陣； （ 5）滲流計算結(jié)果 根據(jù)以上確定的參數(shù)及工況 ，經(jīng)計算 得出 各工況下的 結(jié) 果： ① 穩(wěn)定滲流計算 上游正常 水位（ ） 、設(shè)計水位（ ） 和校核 水位 ()，下游無水，壩體浸潤線 (笛卡爾座標(biāo)系，以上游斜墻腳點(diǎn)為座標(biāo)原點(diǎn)，見計算簡圖，下同 )見圖 圖 圖 4。 104 179。 大壩現(xiàn)狀滲流和抗 滑穩(wěn)定分析 滲流分析 1）滲流計算斷面的確定 本次滲流分析計算，根據(jù)工程地質(zhì)勘探鉆資料、土工試驗、大壩建設(shè)和運(yùn)行管理等有關(guān)資料，選取大壩最大壩高斷面進(jìn)行二維有限元滲流分析，斷面形狀見圖 1。 c、 大壩下游壩坡 無 排水棱體 ，兩壩肩無排水溝； 34 d、 因壩基清基不徹底，上壩土料含有碎石，級配不均，夯實(shí)不充分，壩體土質(zhì)和施工質(zhì)量差，壩基接觸面產(chǎn)生滲漏嚴(yán)重。 大壩 為均質(zhì)土壩，壩頂高程 66m，壩頂軸線長 5 6m，壩頂寬 ，最大壩高 ，壩體內(nèi)坡無平臺，坡比 1： 。 3）改建臥管 ，新建公路橋 。工程質(zhì)量認(rèn)定為不合格。 5）工程質(zhì)量情況： 壩體填土以礫質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，土的組成與兩岸山坡殘坡積土基本一致，土質(zhì)均勻性較差，填土局部含水量偏高，干密度小，孔隙比較大。 3）結(jié)構(gòu)情況： 大壩上游壩坡在庫水位聚降時的工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于規(guī)范要求；大壩下游壩坡各種工況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求；大壩施工質(zhì)量差，上游壩坡沒有護(hù)坡，風(fēng)浪淘刷嚴(yán)重，變形較大，輸水涵洞臥管出現(xiàn)開裂與滲漏。 2）滲漏狀況：（ 1）壩體滲漏，有兩處散滲現(xiàn)象，壩體外坡 高程以下散浸面積約 65m2,滲水量達(dá) 3L/s。 ②溢洪道邊墻抗 滑、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù) 根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（ SL2532021）第 、 、 條規(guī)定，選取本工程 4 級建筑物邊墻抗滑、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)列表 。 消能防沖建物物按 30年一遇洪水 標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)計。 (10) 加強(qiáng)施工地質(zhì)工作，有問題及時與設(shè)計聯(lián)系。 (6)新建 排水棱體。由于大壩填土填筑質(zhì)量較差，局部碾壓不密實(shí)，滲透系數(shù)偏大，尤其是分層接合部位及填土與壩基接觸面處理不好，滲 漏較嚴(yán)重，是造成壩體滲漏的主要原因。 (2) 壩基座落于填土及強(qiáng)風(fēng)化基巖之上，填土為溝谷沖積粉質(zhì)黏土、山坡殘積 29 土及少量板巖風(fēng)化碎塊，滲透性較強(qiáng)；基巖巖性為中元古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2），以灰黃色 紫紅色板巖為主，巖體表層強(qiáng)風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石較玻碎。 塊石料 壩址區(qū) 缺乏塊石料，需至外地購買，平均運(yùn)距 大 約 40km。凝聚力 18～ 25KPa，各項指標(biāo)基本達(dá)到土壩填筑用料要求及防滲體土料要求。但由于工程區(qū)處于丘陵區(qū)，儲量豐富的建材產(chǎn)地缺乏，加固所需的天然建筑材料多需外地購進(jìn)。 27 XX 水庫大壩物理力學(xué)指標(biāo)推薦表 表 項 目 物理力學(xué)指標(biāo) 壩體填土 (Ⅰ區(qū) ) 溢洪道 天 然 含 水 量 (%) 物 理 力 學(xué) 指 標(biāo) 天然密度 P 干密度 (g/cm3) 濕密度 (g/cm3) 孔 隙 比 ( e ) 比 重 ( Gs ) 液 限 WL (%) 塑 限 WP ( % ) 塑 性 指 數(shù) ( IP ) 壓縮模量（ MPa) 滲透系數(shù) K(cm/s) 179。 巖土物理力學(xué)參數(shù)建議值 對試驗所獲得的資料用數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行統(tǒng)計，計算均值 X? ，均方 差 ? ，變異系數(shù) cv。 目前，溢洪道完全破壞，現(xiàn)做簡易小路使用。 各建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件 (1)溢洪道 巖土結(jié)構(gòu)及特性 本次于溢洪道堰頂左側(cè)布置鉆孔 1個，經(jīng)鉆孔揭露，溢洪道堰頂以下 為強(qiáng)風(fēng)化層，巖石破碎，裂隙發(fā)育； 以下為弱風(fēng)化層，巖石較完整，裂隙較發(fā)育。大壩填筑過程，對分層填土層面沒有進(jìn)行徹底處理，致使局部分層結(jié)合部位土體較松散而成為壩體滲漏通道。滲透系數(shù)為 ～ 179?？傮w填筑質(zhì)量較差。 壩體工程質(zhì)量及存在的問題 水庫大壩系均質(zhì)土壩，為 5級建筑物，工程于 1958 年 2月動工， 1958 年 11 月竣工后正式投入使用。庫水沿壩基接觸面和強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙滲漏。表層巖石強(qiáng)風(fēng)化，巖石破碎，裂隙發(fā)育。 (5) 壩基填土特征及巖石風(fēng)化特征 ①填土特征 根據(jù)鉆孔揭露及調(diào)查，大壩填筑前發(fā)現(xiàn)該溝谷內(nèi)有泉水涌出，故對壩基位置進(jìn)行大面積開挖后進(jìn)行的回填，填土為就近取土，主要為溝谷稻田土、沖積粉質(zhì)黏土及山坡殘積土，底部含少量板巖風(fēng)化巖塊。 103cm/s 填土 1 ～ 基巖 2 ～ ZK3 壩左 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ ZK1 壩右 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ 從表中可以看出，壩基巖土體滲透性特征為： 壩右岸在壩基接觸面以下約 ，下伏基巖鉆孔壓水試驗透水率值為 ～ ； 以下為弱透水帶，透水率值 。 SW∠ 25～ 32。 W178。 ②基巖強(qiáng)風(fēng)化層：黃色、紫紅色板巖，裂隙發(fā)育，巖芯破碎，塊狀、砂狀，巖石較軟。兩岸覆蓋層薄，地形坡度較陡，坡角 30～ 53176。 ③基巖弱風(fēng)化層：灰色、灰黃色板巖，裂隙較發(fā)育，巖芯較完整，呈短柱狀 柱狀，少量塊狀，巖石較軟。 103 / / 內(nèi)摩擦角 （176。 103 179。 103cm/s。水平滲透系數(shù) 179。 據(jù)統(tǒng)計資料（見表 42），土的天然含水量 ～ %，平均為 %；干密度 ～ ,平均 g/cm3；孔隙比 ～ ，平均 ；固結(jié)快剪摩擦角 176。 大壩分區(qū) 據(jù)野外地質(zhì)測繪、鉆探原位測試綜合分析，按大壩工程地質(zhì)特征分為兩個區(qū)：Ⅰ區(qū)一壩體；Ⅱ區(qū)一排水棱體。一般埋藏較淺，主要由大氣降水補(bǔ)給，沿裂隙分散排泄，水量貧乏，地下水隨季節(jié)動態(tài)變化明顯。新構(gòu)造運(yùn)動表現(xiàn)為地殼的間歇性上升為主。 庫區(qū)內(nèi)是山區(qū)，植被較好、降雨豐富，灌溉區(qū)為低矮丘陵，植被較差，水源短缺，旱災(zāi)頻繁。 累計完成主要勘察工作量見表 。 為了查明 壩體及壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，分析工程隱患產(chǎn)生的原因和發(fā)展變化趨勢，為大壩除險加固提供地質(zhì)依據(jù)，提供必要的巖土物理力學(xué)參數(shù)。 18 大壩下游壩坡 無 排水棱體。目前工程存在的主要問題有： 一）大壩 大壩上游坡未護(hù)坡，使壩體沖涮嚴(yán)重。溢洪道位于 右 岸壩肩。 樞紐 主要有大 壩 、灌溉輸水涵管、放水臥管 及 溢洪道，控制集雨面積 , 設(shè)計蓄水位 ，相應(yīng)庫容 萬 m3。 20′ ,北緯 27176。 （ 2） 壩頂高程 16 經(jīng)調(diào)洪演算，設(shè)計洪水、校核洪水情況下相應(yīng)的設(shè)計洪水位、校核洪水位分別為： 、 ,計算大壩所需的壩頂高程 m,現(xiàn)狀壩頂高程 m,能滿足規(guī)范要求 。 ② 風(fēng)壅水面高度水面超出原庫水位的高度，按下式計算： ?cos22mgHDKWe ? 式中： e—— 計算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度（ m）； K—— 綜合摩阻系數(shù)，取 k=179。 2） 校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高。 13 XX 水庫調(diào)洪計算成果表 表 56 黃海高程 頻率 （ %） 洪峰流量 （ m3/s） 最大泄量 （ m3/s） 最高庫水位 （ m） 相應(yīng)庫容 （萬 m3） 23 1 22 10 （ 2）調(diào)洪復(fù)核 XX 水庫本次調(diào)洪成果見表 。容積曲線見表 — 1。本次計算采用無泄量控制的方式，基本過程是：從正常蓄水位 起調(diào)，當(dāng)入庫流量大于溢洪道的泄洪能力時，庫水位上漲，水庫滯洪；至入庫洪水流量等于溢洪道的泄流能力時，水庫水位達(dá)到該次洪水的最高水位；隨后，入庫洪水流量小于溢洪道的泄流能力，庫水位下降。 XX 水庫建成于1956 年，原設(shè)計采用資料系列較短，本次計算資料系列較原設(shè)計更具有代表性，推薦采用本次計算的設(shè)計洪水成果。 （ 2） 設(shè)計洪水過程線的推求 壩址洪水過程由本流域的地面徑流過程與地下徑流過程線疊加而成。計算公式如下： 5 FRQ tm ?? ?2 7 )/( 4/13/1 mQJmL ???? 式中： Qm— 地表最大洪峰流量（ m3/s） F— 流域面積（ km2） Rt/t— 時段凈雨強(qiáng)度 τ — 匯流時間 L— 流域長度 （ km） J— 干流平均坡降 m— 流域匯流系數(shù) θ — 流域地理參數(shù) XX 水庫暴雨一致區(qū)為 2 區(qū)，產(chǎn)流為 Ⅰ 區(qū) ， I0＝ 30mm，地 表徑流系數(shù) ψ 根據(jù)不同頻率在 ～ 之間取值。 消能防沖建物物按 30年一遇洪水 標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)計。 徑流 XX 水庫所在的流域無水文實(shí)測資料，也沒有開展水文觀測，本次分析計算主要依據(jù) 《 湖南省暴雨洪水查算手冊 》 ,采用公式推理法計算 ,精度能滿足工程設(shè)計要求。 極端最高氣溫 ℃（ 1971 年 7 月 21 日），極端最低氣溫 ℃ （ 1972 年 2 月 9日），多年平均日照時數(shù) 1665h，多年平均相對濕度 81%，多年平均降雨量 ，多年平均蒸發(fā)量，多年平均風(fēng)速 ，最大風(fēng)速 （ 1979 年 4 月 12日），相應(yīng)風(fēng)向 WNW。校核洪水位 ，總庫容 萬 m3；正常蓄水位 ，正常庫容 萬 m3。 （ 3） 溢洪道 完全破壞，現(xiàn)做簡易小路使用 ，無消力池。 （ 5） 大壩左右岸繞壩滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重。 主要工程現(xiàn)狀 為 ： 2 1）大壩 （ 1） 大壩上游壩坡無護(hù)砌沖刷嚴(yán)重。 設(shè)計灌溉面積 260 畝，實(shí)際灌溉面積 畝。 大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程 ，最大壩高 ，壩頂軸線長 56m，壩頂寬5m；上游坡坡比為： 1:；大壩下游坡坡比自上而下為 1:、 1:，平臺共 1級，寬度為 2m。 104 m3；校核洪水重 現(xiàn)期 300 年，洪峰流量 ，洪水總量 179。 1 1 綜合說明 工程概況 XX 水庫壩址位于醴陵市栗山壩鎮(zhèn)上湖村，屬湘江水系淥江支流，集雨面積； XX 水庫是一座具有防洪、灌溉（設(shè)計 260 畝，有效 260 畝，最大實(shí)灌 260畝，供水量 179。主要建筑物為 4 級，水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期，設(shè)計按 30年，洪峰流量 ，洪水總量 179。 樞紐建筑物由大壩、溢洪道、涵洞等建筑物組成。 (m)，進(jìn)口底高程 ，輸水流量 。工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，資金投入嚴(yán)重不足，加上后期管理工作也沒很好跟上，致使工程存在重大缺陷，雖然經(jīng)過多次局部處理，至今仍未徹底解決問題。 （ 4）壩體土質(zhì)和施工質(zhì)量差，壩基接觸面呈帶狀滲漏， 。堰體有多條橫裂縫貫穿上下游堰體。主壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程 ，最大壩高 ，壩頂軸線長56m，壩頂寬 ，上游壩坡坡比（從上至下） ，下游壩坡坡比（從上至下） ；。 采用醴陵市氣象站（ 1956— 1995）統(tǒng)計資料，醴陵市多年平均氣溫 ℃。 3～ 8 月降水量占全年的 %； 4～ 6月三個月降水量占全年降水量的 %； 9 月～次年 2月降水量僅占全年降水量的 %。 （ 2）洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核 本工程地處山區(qū)、丘陵地帶，壩型為均質(zhì)土壩 ,查詢《標(biāo)準(zhǔn)》表 中的有關(guān)規(guī)定，因考慮到本工程的最大壩高只有 ，故取下限，即： 設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為 30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 300 年一遇 。 XX 水庫 年最大 24h 設(shè)計暴雨成果 表 南省 單位： mm 統(tǒng)計參數(shù) 頻率 備注 均值 Cv Cs/Cv % 1% % 10% 279 252 188 160 本次計算 用推理公式推求設(shè)計洪水 （ 1） 洪峰流量的計算 本次 XX 水庫設(shè)計洪水按《湖南省暴雨洪水查算手冊》中的推理公式計算。由表可得 XX 水庫 10 年一遇設(shè)計洪水 m3/s， 30年一遇設(shè)計洪水 ， 100年一遇設(shè)計洪水 m3/s， 300 年一遇設(shè)計洪水 m3/s。 均大于原有設(shè)計洪水成果。 10 調(diào)洪演算 水庫調(diào)度原則 XX 水庫溢洪道采用溢流道溢流方式。 （ 2） 庫容曲線 XX 水庫容積曲線在過去進(jìn)行過多次量算，成果可靠；且?guī)靺^(qū)植被條件良好，水土流失情況較小，庫內(nèi)淤積無明顯特征，故本次仍采用原安全鑒定設(shè)計成果。