【導(dǎo)讀】XX縣XX水庫震損除險(xiǎn)加固。XX水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)

　　

【正文】 2～ 4 米，弱風(fēng)化 3～6 米。崩塌：區(qū)內(nèi)中厚層砂巖也有一定的分布，此類巖石常裸露于地表后，易形成陡坡或陡巖，由于風(fēng)化，卸荷及人 為破壞，塊體狀砂巖極易崩塌，常在坡腳形成崩塌堆積體，其厚度達(dá)數(shù)米至十余米。 26 第二節(jié) 庫區(qū)工程地質(zhì)條件 滲漏條件 構(gòu)成庫岸和庫盆的巖層主要為中生界白堊系下統(tǒng)蒼溪組 (K1c)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粘土巖，巖層風(fēng)化裂隙及層間裂隙較發(fā)育。砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和粘土巖強(qiáng)風(fēng)化帶以下裂隙不發(fā)育，透水性隨深度增加而減弱。 水庫左、右岸山體雄厚，雖然巖石風(fēng)化裂隙較發(fā)育，但僅為淺表層分布。庫岸透水途徑較長(zhǎng)，裂隙不連通，又無單薄分水嶺，不會(huì)產(chǎn)生鄰谷滲透。 庫岸條件 庫內(nèi)兩岸斜坡自然坡 度較陡，主要由砂巖、粘土巖和泥質(zhì)粉砂巖及少量組第四系坡殘積粘性土及少許粉質(zhì)粘土巖組成，植被分布良好，巖石較完整，未見大的滑坡及崩塌，庫內(nèi)巖石岸坡穩(wěn)定性良好。 第三節(jié) 大壩工程地質(zhì)條件 壩址地質(zhì)構(gòu)造特征 壩區(qū)屬九龍山的背斜東南翼，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見斷裂構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀平緩、走向北東 30~60 度，傾向東南，傾角 1~4 度左右，巖性單一。因受構(gòu)造應(yīng)力影響，巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育。在壩區(qū)砂巖中，一組構(gòu)造裂隙走向北西 45 度，傾向北東，傾角 80 度左右，裂隙寬 1~10 毫米，充填物為粘土及巖屑等碎屑物。另一 組構(gòu)造裂隙走向北東 60 度，傾向北西，傾角 70 度左右，此組裂隙垂直或斜交于溝心方向，兩組裂隙切割巖體，使巖體呈菱形塊體，破壞了巖體的完整性，也形成壩肩巖體滲漏的主要通道。 地層及巖性 區(qū)內(nèi)出露巖層為中生代白堊系蒼溪組（ K1c）地層，覆蓋層為新生代第四系全新統(tǒng)、坡殘積層（ Q4）。白堊系地層屬于內(nèi)陸河湖相沉積碎屑巖，巖相不穩(wěn)定，縱橫變化較大。 壩址巖性為 K1c 層砂巖，灰白色，青灰色，厚層塊狀，致密堅(jiān)硬，中至細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，巨厚層狀 ~塊狀。上部巖性軟弱，此層夾有薄層黃褐色礫巖。下部層理發(fā)育，厚 30~60 米。 大壩壩體為人工填筑粘土，厚度不等，最厚處達(dá) ，壩體土物理、力學(xué)指 27 標(biāo)建議值見附表 31。 大壩滲漏及評(píng)價(jià) 壩基基巖為砂巖，大壩基礎(chǔ)開挖已清除覆蓋土層及強(qiáng)風(fēng)化巖石，截流齒槽已伸入較完整不透水巖層內(nèi)，壩基基本上滲漏不大。兩岸坡的截流槽開挖深度較小，開挖見裂隙縱橫，極為發(fā)育，因此壩肩滲漏嚴(yán)重。 水庫壩區(qū)共有發(fā)現(xiàn)四處漏水點(diǎn)，其中右壩右岸坡結(jié)合部一處，出水點(diǎn)高程 米；右壩基一處，出水點(diǎn)高程 米；右壩左岸坡結(jié)合部一處，出水點(diǎn)高程為 米。據(jù)觀測(cè) 4 處滲漏點(diǎn)最大 滲流量為 升 /秒，最大日滲漏水量 931 立方米。根據(jù)壩址地形、地質(zhì)情況、滲漏出逸點(diǎn)位置及滲漏流量觀測(cè)分析，壩區(qū) 4 處漏水點(diǎn)均屬巖層裂隙漏水。 壩體土經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，滲透系數(shù) K 為 ～ 106m/s，屬微透水；壩基壓水試驗(yàn)測(cè)得巖石透水率為 5～ 8Lu，屬弱透水層，截流齒槽伸入較完整的不水巖層內(nèi)，因此壩基滲漏較?。汇@孔壓水試驗(yàn)表明，右?guī)斓膬蓧渭缂白髱斓挠覊渭缭诨鶐r深度15～ 25m 范圍內(nèi)，巖石透水率為 45～ 86Lu，屬中～強(qiáng)透水層。因此繞壩滲漏是壩址的主要滲漏問題，同時(shí)繞壩滲漏會(huì)對(duì)壩端的壩體產(chǎn)生接觸沖刷，帶 走土體的細(xì)小顆粒，形成流土，危及大壩的安全，建議采用帷幕灌漿處理。 大壩穩(wěn)定及評(píng)價(jià) XX 水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程 米，壩高 米，壩內(nèi)坡： 1:、1： 、 1:，壩外坡： 1:、 1： 。 右壩 1979 年 6 月及 1995 年 6 月發(fā)生過嚴(yán)重內(nèi)坡滑動(dòng)，后經(jīng)翻挖部分滑坡體，重新碾壓回填、拋石壓腳、放緩壩坡等措施進(jìn)行整治，現(xiàn)基本穩(wěn)定。 經(jīng)鉆探查明，壩體土為紫褐色粘土、粉質(zhì)粘土、很濕～飽水，一般為硬塑狀，局部為可塑狀，土質(zhì)不均，夾少量砂巖、粘土巖碎塊。 為滿 足病害整治設(shè)計(jì)，鉆探中采取了壩體原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。 該水庫左、右壩同時(shí)間施工，土料來源、施工方式一致，壩體土性質(zhì)相近，因此試驗(yàn)成果一并參與統(tǒng)計(jì)。 試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 。 試驗(yàn)資料表明：壩體土塑料指數(shù)為 ～ ，砂粒為 ～ %，粉粒為～ %，粘粒為 ～ %，液限 ～ %，為含粗粒細(xì)粒土，屬中液 28 限粘土；液性指數(shù) ～ ，為硬塑～可塑狀；壓縮系數(shù) ～ ，具中等壓縮性；滲透系數(shù) ～ 106m/s，屬微透水，透水性差；非飽和固結(jié)快剪Φ=176。， C=，飽和固結(jié)塊剪 Φ=176。， C=，抗剪強(qiáng)度較低，力學(xué)性質(zhì)差。 據(jù)實(shí)測(cè)大壩橫剖面，按壩體土有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)的取值，利用瑞典園弧法、畢肖普法進(jìn)行了壩坡穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見水工部分。 壩坡穩(wěn)定計(jì)算表明 右壩上、下游坡，右壩下游坡最小安全系數(shù)值都大于對(duì)應(yīng)的規(guī)范允許最小值，壩坡是穩(wěn)定的。右壩上游坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)范值，壩坡不穩(wěn)定，應(yīng)進(jìn)行整治處理。 第四節(jié) 溢洪道工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) 溢洪道位于 大 壩的左端，為開敞式正 堰溢洪道，堰頂高程 ，堰寬 ，長(zhǎng) 36m，控制渠道坡降為 。 溢洪道地基巖石為圍巖為灰黃色、灰色砂巖、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，巨厚層 —塊狀，層理較發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)層厚 2～ 3m，巖石一般較完整。由于多年運(yùn)行，渠槽巖石風(fēng)化嚴(yán)重，表面已風(fēng)化剝落，凹凸不平，巖性變軟，抗沖刷能力差，底板、邊墻應(yīng)進(jìn)行襯護(hù)處理。 加一節(jié)輸水洞工程地質(zhì)評(píng)價(jià) 第五節(jié) 天然建筑材料 整治所需天然建筑材料均可就地取才解決，其質(zhì)量、儲(chǔ)量均可滿足設(shè)計(jì)要求。 盛家灣石料場(chǎng)位于 XX 河地鄉(xiāng)紅木村一社，石料巖性為致密堅(jiān)硬長(zhǎng)石英砂巖、厚層 塊狀 ， 覆蓋層浮土厚 ，風(fēng)化砂巖厚 1m，有 用 層厚 3m。飽和抗壓強(qiáng)度： 40～ 60Mpa（類比），軟化系數(shù)：大于 ；儲(chǔ)量：大于 8000m3， 公路 運(yùn)距：2021m。 塊石料場(chǎng)位于 XX 河地鄉(xiāng)陳光村五社桅桿梁，巖性致密較堅(jiān)硬長(zhǎng)石英砂巖，厚層塊狀 ，覆蓋層浮土厚 ，風(fēng)化砂巖厚 1m，有用層厚 5m。 飽和抗壓強(qiáng)度：1520Mpa（類比） ， 軟化系數(shù)：大于 ； 儲(chǔ)量大于 5000 m3， 運(yùn)距 800m。 砂礫石料場(chǎng)位于 XX 東溪鎮(zhèn)東河邊 ，含泥量小于 2%。儲(chǔ)量 1000～ 10000 m3，運(yùn)距 35km。 29 第六節(jié) 結(jié)論及建議 結(jié)論 ① 水庫巖層產(chǎn)狀較緩，巖體較完整，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見大的斷裂構(gòu)造，區(qū)域穩(wěn)定。庫岸穩(wěn)定良好，無大的不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。 ② 根據(jù) 1/400 萬《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》 (GB183062021 年 )，水庫壩址區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為 ，動(dòng)反應(yīng)譜特征期為 ，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為6 度。 ③ 構(gòu)成庫岸，庫盆巖層主要是砂巖，泥質(zhì)粉砂巖，粘土巖，巖層滲漏性較弱，庫水向外滲漏不明顯。但左、右壩肩巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙較發(fā)育，存在繞壩滲漏。 ④ 工程區(qū)地表 水、地下水化學(xué)類型為 HC03Ca、 Mg 型，屬弱堿性水或淡水，對(duì)混凝土無侵蝕性。 建議 對(duì)大壩壩體及壩肩一定范圍內(nèi)巖石進(jìn)行帷幕灌漿處理； 左壩滑坡穩(wěn)定整治， 右壩內(nèi)坡進(jìn)行拋石壓腳加固； 對(duì)溢洪道的邊墻、底板均應(yīng)進(jìn)行襯護(hù)處理 ； 改造放水設(shè)施。 30 第四章 安全鑒定 第一節(jié) 安全鑒定情況 XX 水庫 1957 年動(dòng)工， 1958 年建成 ,已運(yùn)行 50 余年 ，水庫運(yùn)行過程中 大 壩 上游較陡垮塌嚴(yán)重 ，壩基與 壩體 滲漏，溢洪道 不規(guī)范未襯砌 阻水，放水設(shè)施老化運(yùn)行困難等現(xiàn)象， 2021 年 3 月 ， 廣元市元壩區(qū) 水利 水電 勘察設(shè)計(jì) 隊(duì)組織 有關(guān) 技術(shù) 人員 編制完成 了 《 XX 縣 XX 水庫大壩安全 評(píng)價(jià) 論證報(bào)告》 ； 2021 年 6 月 ， 我隊(duì)組織 有關(guān) 工程技術(shù)人員 對(duì)水庫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘， 補(bǔ)充完善該報(bào)告內(nèi)容 ,并完成 《 XX 縣 XX 水庫大壩安全 補(bǔ)充 評(píng)價(jià) 報(bào)告》 ；根據(jù)目前工程的震損現(xiàn)狀與地勘試驗(yàn)資料，進(jìn)一步復(fù)核工程的穩(wěn)定安全性， 系統(tǒng)性對(duì)工程完成安全評(píng)價(jià) 。 現(xiàn)有大壩滲透計(jì)算 計(jì)算的目的 （ 1） 確定壩體浸潤(rùn)線在各種工況下的位置和逸出點(diǎn)的高度，為復(fù)核壩坡穩(wěn)定計(jì)算提供必需的資料。 （ 2） 計(jì)算壩體的滲流量。 （ 3） 計(jì)算壩體防滲粘土滲透坡降 J，確定滲流穩(wěn)定性態(tài)。 滲 透系數(shù) 根據(jù)壩體原狀土取樣試驗(yàn)報(bào)告，按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274－ 2021）規(guī)定要求進(jìn)行計(jì)算，壩體土滲透系數(shù)見表 4—1。 表 4— 1 壩體土滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng) 目 單 位 取 值 備 注 壩體土 cm/s 104 據(jù) 試驗(yàn)報(bào)告 堆石體 cm/s 101 本區(qū)類似工程參數(shù) 基 巖 Lu 101 地勘報(bào)告 計(jì)算的工況 本工程放水設(shè)計(jì)流量為 ， 正常水位距離死水位 ， 庫水位下降平均速度為 ， 經(jīng)計(jì)算： k /μV=60，因此庫水位在降落界于緩降與急降之間，應(yīng)按緩降過程計(jì)算偏于安全，故選擇計(jì)算工況如下： 31 工況 a：上游正常高水位 時(shí)的穩(wěn)定滲流期； 工況 b：上游校核洪水位 與下游相應(yīng)水位。 計(jì)算斷面、計(jì)算方法 計(jì)算斷面采用大壩最大典型斷面，計(jì)算方法采用有限深透水地基上有排水棱體的土石壩的二維有限元法。 計(jì)算結(jié)果 根據(jù)地勘縱斷面圖及地質(zhì)提供的滲透系數(shù)建議值，采用二維滲流有限元法，對(duì)各種計(jì)算工況進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算成果如下： ⑴ 滲透坡降計(jì)算 壩體的臨界水力坡降 J 壩 =（ △ 1） （ 1n） =（ ）（ ） =， △ 為土粒比重，根據(jù)試驗(yàn)取 ， n 為土體的孔隙率，取 。 根據(jù)計(jì)算浸潤(rùn)線得到 大 壩正常水位據(jù)逸出點(diǎn)高差 與 ，計(jì)算得到 J 左正 =， J 右正 =，以上兩只均小于 [J 壩 ]，故不會(huì)形成滲流破壞。 ⑵ 在工況 a 和工況 b 下， 因壩體下游壩腳無水滲出，壩體浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)位于棱體內(nèi)，計(jì)算考慮下游為無水。左壩 單寬流量分別為 m 和 m，右壩單寬流量分別為 m 和 m，總和 最大年滲漏量為 1146m3，占總庫容 萬 m3的 ‰ ，故壩身滲流量滿足規(guī)范要求。 圖 4— 1 理論浸潤(rùn)線工況 a（左壩）四槽溝水庫主壩滲流計(jì)算簡(jiǎn)圖粘 壤 土壩軸線設(shè)計(jì)洪水位62 1:11:1:11 :2 .4 41 :1 .9 41 :1 .91 :2 .21 :2 .71 :2 9 5 年 拋 石 體堆 石 體 堆 石 體粘 壤 土原壩坡線6 0 1 . 7 06 0 7 . 8 06 1 2 . 1 06 2 0 . 1 06 2 8 . 7 6校核洪水位62 正常水位6 2 6 . 2 06 2 1 . 0 06 1 6 . 5 0死水位6 1 4 . 0 06 0 4 . 0 0 圖 4— 2 32 工況 a理論浸潤(rùn)線（右壩）四槽溝水庫主壩滲流計(jì)算簡(jiǎn)圖粘 壤 土 粘 壤 土壩軸線正常水位626 .20校核洪水位62 設(shè)計(jì)洪水位62 6 2 0 .10 6 2 0 .106 1 2 .106 2 8 .87死水位61 6 0 4 .106 0 8 .406 0 3 .80堆 石 體1 :2.41 :1 .951 :1 .911 :2.11 :1.71:0.92 002 00 由以上計(jì)算可知，大壩正常蓄水位和校核洪水位的浸潤(rùn)線較低，不會(huì)從 下游壩坡 壩體逸出，其相應(yīng)的滲漏量均較小，符合工程實(shí)際，符合安全標(biāo)準(zhǔn)。但根據(jù)實(shí)際觀測(cè)， 壩趾存在 3 處繞壩集中滲漏逸出點(diǎn)：一是位于 左壩右測(cè)岸坡，高程 ；二是位于右壩左側(cè)岸坡，高程 和右側(cè)岸坡 ；另一處位于左右壩之間 。 3 處年滲漏水量 6 萬 m3，影響工程效益發(fā)揮。本次地勘鉆孔揭示，基礎(chǔ)滲漏較為嚴(yán)重。 現(xiàn)有大壩穩(wěn)定分析計(jì)算 計(jì)算分析資料 ⑴ XX 水庫大壩橫剖面圖； ⑵ 壩體材料物理力學(xué)指標(biāo)見表 4—3； 安全系數(shù) 大壩為四級(jí)建筑物，據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742021）的要求，相應(yīng)的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)見表 4—2。 表 4— 2 壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)表 工程等別 建筑物級(jí)別 正常運(yùn)用情況 非常運(yùn)用情況 Ⅰ 非常運(yùn)用情況 Ⅱ Ⅳ 4 壩體物理力學(xué)指標(biāo) 根據(jù)《土工試驗(yàn)報(bào)告》以及《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》所提建議值，四槽溝水庫大壩筑壩材料的主要物理力學(xué)指標(biāo)見表 4—3。 33 表 4— 3 筑壩材料主要物理、力學(xué)計(jì)算指標(biāo)表 指標(biāo)名稱 平均值 建議值 比重 含水率ω % 干密度ρ d g/cm3 濕密度ρ g/cm3 飽和密度ρ f g/cm3 浮密度ρ g/cm3 孔隙比 e 非飽和 固結(jié)快剪 內(nèi)聚力 C（ Kpa） 算術(shù)平均 內(nèi)摩擦角φ176。 算術(shù)平均