【正文】 水庫大壩為粘土心墻壩，壩頂高程 米， 壩軸長 132 米，最大壩高 米，壩頂寬 米。屬于湘江涓水支流，水庫控制集雨面積 km2，壩址以上干流長 ，干流平均坡降 ?。 5 2 水文 流域概況 白石水 庫座落在 湘潭 市 湘潭縣白石鄉(xiāng)天平村 ，位于北緯 27176。 溢洪道位于大壩左岸，為岸坡式寬淺式溢洪道，漿砌石結(jié)構(gòu)， 堰項(xiàng)高程 ， 堰頂寬度 。水庫控制流域集雨面積 ，是一座以灌溉為主，兼防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的水利工程。臨 107 國道， 鄉(xiāng)村公路通往壩區(qū)，交通較為便利。 大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程 （黃海高程系 ，以下同 ） ，最大壩高，壩頂寬 5m，壩底寬 84m，壩頂軸線長 132m； 上游坡比為 1:，下游分 2 級坡，坡比分別為 1:、 1:，中間設(shè) ；上游壩坡已有砼護(hù)砌，下游壩坡 不規(guī)整，長有雜 草。隨著大壩的長期運(yùn)行， 壩體 散浸、壩體與壩基接觸界面散浸、壩基滲漏、輸水涵結(jié)構(gòu)老化滲漏等 各種問題逐漸暴露出來，特別是汛期高庫水位運(yùn)行時(shí)險(xiǎn)情不斷，影響工程效益的正常發(fā)揮，工程運(yùn)行狀況差，險(xiǎn)情隱患危及大壩的正常運(yùn)行與安全。 5039。 白石水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水涵洞等永久性建筑物組成。 氣象 水庫所處工程地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，多年平均氣溫 ℃，溫度年際變幅較大，極端最高氣溫為 ℃，極端最低氣溫為 ℃。 徑流 根據(jù)湖南省 水資源 成果 徑流深等值線圖 查得白石水 庫 庫區(qū)多年平均徑流深約 791mm， 則 水庫多年平均來水量 約為 m3。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL25220xx）第 、 、 條、 條及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）第 條、 、 條等相關(guān) 條款的規(guī)定，該水庫為?。á颍┬退畮欤こ痰葎e屬Ⅴ等工程，主要建筑物級別為 5級，次要建筑物級別為 5 級；其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 200年一遇。 5139。 7 表 21 白石水庫設(shè)計(jì)暴雨成果 P（ %） 項(xiàng)目 備 注 KP F= L= J=? H24 點(diǎn) =100mm CV= CS= α= 5 I0=30mm H24 點(diǎn) (mm) H24 面 (mm) n2 n3 H1(mm) H3(mm) H6(mm) H12(mm) R 總 (mm) ψ R 上 (mm) 白石 水庫沒有水文氣象觀測資料，本次洪水復(fù)核的洪水計(jì)算根據(jù)湖南省水利水電廳 1984年編制的《湖南省暴雨查算手冊》進(jìn)行計(jì)算，以下簡稱《查算手冊》 ，采用推理公式推求設(shè)計(jì)洪水。 水庫設(shè)計(jì)洪水參數(shù)及成果如表 22。由表可見，二個(gè) 水庫所在 H24 點(diǎn)均（ mm）點(diǎn)值 相近 ，降雨、徑流條件基本相同，求得的洪峰流量模數(shù) 比較 接近 ，符合湘江水系一般規(guī)律 。由湘潭市水文資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算 ,枯水期 (10 月～次年 3 月 )的最大 24 小時(shí)平均降雨量為， Cv=， Cs=3 CV， Kp=, 5 年一遇枯水期降雨量為 ，查降雨量與徑流系數(shù)相關(guān)圖得徑流系數(shù)為 ，水庫 24小時(shí)產(chǎn)水量為 = m3, 死水位 , 死庫容 m3； 產(chǎn) 11 水量加死庫容為 m3，相應(yīng)水位 。 表 24 白石水庫庫容曲線表 水位 (m) 庫容 (萬方 ) 備注 水位 (m) 庫容 (萬方 ) 備注 0 27 36 43 正常蓄水位 49 58 白石水庫水位庫容曲線40455055600 20 40 60 80庫容(萬立方)水位(米) 圖 22 白石水庫水位庫容關(guān)系曲線 12 泄流曲線 白石水庫的泄水建筑物形式為寬頂堰式溢洪道，其泄流曲線按照 《 溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范 》推薦的公式 2302 HgmBQ ? 計(jì)算 。 q— 出庫流量（ m3/s）； v? — 蓄水變量（萬 m3）； t? — 計(jì)算時(shí)段長（ s）； 水庫調(diào)洪演算，就是通過水量平衡方程求得不同設(shè)計(jì)入庫流量過程情況下的出庫流量，從而求出相應(yīng)設(shè)計(jì)入庫流量情況下的最高庫水位以及相應(yīng) 的庫容和下泄流量。 表 27 白石水庫調(diào)洪演算結(jié)果 頻 率 P(%) 最高水位 Zm(m) 相應(yīng)庫容 Vm(104m3) 相應(yīng)泄量 qm(m3/s) 起調(diào)水位（ m） 10 5 水庫抗洪能力復(fù)核 根據(jù)《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（ SL25820xx）的有關(guān)規(guī)定，抗洪能力復(fù)核主要是對水庫擋洪建筑物頂部高程進(jìn)行復(fù)核。 16 3 地質(zhì) 區(qū)域地質(zhì)概況 地形地貌 工程區(qū) 屬丘陵地貌單元 ， 山體呈 近 NE 向分布，山脊 較寬， 兩岸地形呈較對稱的 斜 向 “U” 型谷。壩頂高程 ，寬 ~。 強(qiáng)風(fēng)化帶厚度 5~12m，強(qiáng)風(fēng)化后呈粉黃色、粉紅色，巖石風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育。粘土含量不均一，結(jié)構(gòu)松散，為中等透水；碎石、塊石的母巖為石英砂巖、砂巖風(fēng)化碎塊，礫的粒徑一般 2~5cm，個(gè)別達(dá) 10cm 以上，性脆，呈棱角狀 ~次棱角狀。 壩區(qū)巖層產(chǎn)狀 N44176。壩區(qū)主要發(fā)育 兩 組節(jié)理： 第 ① 組，產(chǎn)狀 N80176。 W,SW∠ 50~60176。 基巖裂隙水分布于 基巖 的風(fēng)化、構(gòu)造裂隙中，接受大氣降水補(bǔ)給，壩址區(qū)均以濕地泉的形式向河 床 排泄，動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化，枯水期干涸， 含 水量 較貧乏 。 壩區(qū)各鉆孔 注水試驗(yàn)成果見表 ， 各鉆孔 壓水試驗(yàn)成果見表 。上部巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差。 粘土含量不均一，結(jié)構(gòu)松散， 為中等透水；碎石、塊石的母巖為石英砂巖、砂巖風(fēng)化碎塊，礫的粒徑一般 2~5cm，個(gè)別達(dá) 10cm 以上，性脆，呈棱角狀 ~次棱角狀。 強(qiáng)風(fēng)化帶厚度 ~，巖 石呈粉紅色 ~肉紅色，性脆， 節(jié)理裂隙較發(fā)育 ，節(jié)理面附大量褐色鐵錳質(zhì)氧化物膜，鉆孔取樣呈碎塊夾柱狀，巖體完整性差，透水性較強(qiáng)。 壩體中部厚度大，兩側(cè)厚度小 。 天然含水量 ~%，均值 %，干密度 ~， 孔隙比 ~，均值 ，壓縮系數(shù)~，均值 ，塑性指數(shù) ~，均值 。因 壩體施工主要由當(dāng)?shù)鼐用裢瓿?，施工設(shè)備缺乏；主要靠人工夯實(shí)，且由于施工人員素質(zhì)低、無專業(yè)技術(shù)人員，以致大壩填土質(zhì)差夯壓不密實(shí)，填筑 質(zhì)量 差 。鉆孔巖心 獲得 率 60%~80%， RQD 為 34%~49%。 該區(qū)應(yīng)作為壩基重 點(diǎn)防滲部位。該帶 巖體透水率 一般q=~， 屬于 弱透水 帶，為壩基相對隔水層。按照《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（ SL25820xx）對 Ⅵ 度 (含 Ⅵ 度 )以下的工程可不進(jìn)行抗震復(fù)核。散浸主要原因： 填筑料不均一，空隙大， 施工質(zhì)量差、 分層界面多， 夯壓 不密 實(shí)、碾壓后土的滲透系數(shù)達(dá) 不到 土壩的防滲技術(shù)要求，導(dǎo)致壩體外坡存在 較 嚴(yán)重的散浸問題 。汛期滲漏量有呈現(xiàn)明顯增大的趨勢，對壩體穩(wěn)定不利 。壩基滲漏的主要原因： 壩基上部為強(qiáng)風(fēng)化巖體，節(jié)理裂隙發(fā)育且互相切割， 巖體破碎 ， 完整性差 ，透水性較強(qiáng)，施工時(shí)壩基未作防滲處理，加之巖層層間裂隙 順河向 發(fā)育，庫水在高水頭作用下 沿裂隙網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生 滲漏 ，當(dāng)滲流將裂隙中充填物帶走后，滲流加劇。 其它建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件評價(jià) 溢洪道 溢洪道位于大壩左岸，為岸坡式寬淺式溢洪道，漿砌石結(jié)構(gòu)，堰項(xiàng)高程 ，堰頂寬度 3m。 ， 走向與溢洪道軸線局部平行，大部斜交，未見不利區(qū)域斷層通過，主要發(fā)育兩組 節(jié)理 裂隙，第 ① 組，產(chǎn)狀N80176。 W,SW∠ 50~60176。溢 洪道無襯砌，側(cè)壁巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，存在局部小規(guī)模的掉塊和垮塌現(xiàn)象，導(dǎo)致局部堵塞。 24 建議對溢洪道進(jìn)行翻修 加固，對兩側(cè)邊坡采取加固處理措施，增設(shè)消能設(shè)施 。 試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表見表 。 土料 土料場 為天平村料場， 為第四系殘坡積黃褐色含少量 碎石 的粉質(zhì)粘土，呈 可 ~硬塑狀態(tài)， 粘粒含量 40%~60%， 剝離層 ， 有用層厚度 3m~，分布 高程 65~75m， 面積較廣， 上有少量樹林，儲(chǔ)量約 210 4m3。建議外購，陸運(yùn)方便，有公路可直達(dá)工程區(qū)，運(yùn)距20Km。按照《水庫大壩安全評價(jià) 導(dǎo)則》（ SL25820xx）對 Ⅵ 度以下 （含 Ⅵ 度 ） 的工程可不進(jìn)行抗震復(fù)核。壩區(qū)地下水類型有松散層的孔隙水與基巖裂隙水 ，含水量貧乏，壩基強(qiáng)風(fēng)化巖體屬于弱 ~中等透水帶。 底板 和側(cè)墻 開裂現(xiàn)象普遍 ，進(jìn)出口淤積較嚴(yán)重，汛期滲水嚴(yán)重 ， 不能發(fā)揮正常作用 。建議將原泄洪洞改造成溢洪隧洞，將現(xiàn)溢洪道邊坡襯砌段以上巖 石松動(dòng)部分清除。 工程現(xiàn)狀及存在的問題 ① 、 大 壩滲漏： 1） 、 土料 粗顆粒含量較高，且土質(zhì)較差，碾壓后滲透系數(shù)與壩體外殼差別不大，屬中等透水帶， 導(dǎo)致壩體外坡 存在 滲漏問題 。 3） 、強(qiáng)風(fēng)化帶巖體較為破碎、節(jié)理裂隙與層理發(fā)育且張開，施工 時(shí) 對強(qiáng)風(fēng)化帶破碎巖體未作專 防滲處理， 庫水 沿強(qiáng)風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙運(yùn)移形成壩基滲漏。 ⑥ 排水棱體破損 ⑦ 水庫管理所，年久失修，墻體開裂。 表 白石 水庫大壩勘探斷面滲透系數(shù)分區(qū)指標(biāo) 分 區(qū) 滲透系數(shù) (cm/s) 1 2 3 4 4 壩體填土 壩基粉質(zhì)粘 土 排水棱體 壩基強(qiáng)風(fēng)化 板巖 壩基弱風(fēng)化 板巖 Kx(水平 ) 104 104 102 1 106 1 106 Ky(垂直 ) 1 104 3 104 102 1 106 1 106 （ 2） 計(jì)算程序簡要說明 本次計(jì)算分析采用二維滲流有限元計(jì)算方法。 （ 3） 滲流計(jì)算參數(shù)的確定 根據(jù)水文復(fù)核情況可知 ，正常蓄 水位為 ，設(shè)計(jì)洪水位為 ，校核洪水位為 。 表 白石水庫大壩勘探斷面正常蓄水位浸潤線 () X Y 0 ②、上游設(shè)計(jì)洪水位 ，下游無水時(shí) ,壩體浸潤線見表 ，滲流運(yùn)行情況見圖 。大壩滲漏量較大，壩基和壩肩巖體不能滿足防滲要求。形成一個(gè)整體防滲結(jié)構(gòu)。 3）灌漿帷幕的走向及帷幕的深度 本工程灌漿帷幕的走向主要考慮壩基灌漿帷幕與左右兩岸抗?jié)B線相接時(shí)其工程投 資較省且方便施工為原則，根據(jù)地形、地質(zhì)情況，灌漿帷幕的走向選擇呈“一”字形方向延伸至左、右岸壩肩方向， 與 壩肩抗?jié)B線相交 封閉。根據(jù)本工程的地質(zhì)情況結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，灌漿帷幕孔孔距為 ， 第一段 灌漿壓力初定 ，第二段灌漿壓力為 。壩基帷幕灌漿總體布置詳見《 大 壩 壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)圖》。 （ 2）大壩壩體防滲處理 沿原壩軸線布設(shè)一排孔，處理范圍從 0+000～ 0+132 樁號，孔距 ，孔深伸入基巖以下 。本次大壩壩體高壓旋噴灌漿總進(jìn)尺為 841m，共布置鉆孔 108 個(gè)。 表 高壓旋噴灌漿參數(shù)表 項(xiàng)目 控制范圍 相應(yīng)要求 備注 鉆孔 孔距 ，孔徑 110～ 130mm 誤差小于 % 孔斜率小于 1％ 高壓水 壓力 20～ 40Mpa， 排量 65～ 150L/min 噴嘴直徑 2～ 兩個(gè) 壓縮空氣 壓力 ～ ， 排量 ～ ～ 3mm 噴嘴小 壓力高 漿液 比重 ～ ，漿壓 ～ ， 排量 60～ 160L/min 新鮮普通 425水泥 回漿比重不小于 噴管提升速度 基礎(chǔ) 6cm/min，填筑土 8cm/min 慢 防滲體均勻 施工形式 旋速 10～ 20 轉(zhuǎn) / min 漿量旋大 注： 高壓旋噴灌漿實(shí)施前須進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，各參數(shù)須根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。 e、施灌次序 本工程高壓噴射灌漿分兩序進(jìn)行，同序孔距 ，最終孔距 。 g、封孔回填灌漿 封孔回填灌漿是保證防滲體頂部質(zhì)量的關(guān)鍵。 本次 設(shè)計(jì) 對 下游坡面 進(jìn)行整修 和 草皮護(hù)坡 ，并增加壩坡排水溝 ；草皮 護(hù)坡范圍從 壩頂 至 排水棱體頂部 ，左右兩端均與山體搭接。 2)溢洪道水力復(fù)核計(jì)算 ① 根據(jù)洪水復(fù)核成果見下表 表 加固后非穩(wěn)定滲流期大壩上游壩坡最小安全系數(shù)表 頻 率 P(%) 最高水位 Zm(m) 相應(yīng)庫容 Vm(104m3) 相應(yīng)泄量 qm(m3/s) 10 5 ② 泄槽水力復(fù)核計(jì)算 由于溢洪堰后為泄槽陡坡，其臨界水深按 水力學(xué)計(jì)算手冊 公式進(jìn)行。因此，泄槽首斷面水深可取為臨界水深。 hb＝ (1+ξ v/100)h 式中： h、 hb—— 泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深。 本計(jì)算采用計(jì)算機(jī)編程試算，成果見下表。 自由水躍共軛水深 h2可按下列公式計(jì)算： ? ?? ?121 221121 1 1hh 1 8 F r 12F r V g h/??? ? ?????? 式中： Fr1—— 收縮斷面佛汝德數(shù)； h1 —— 收縮斷面水深 (m）； v1 —— 收縮斷面流速 (m/s）。