【正文】 32 表 四十灣水庫大壩巖土體物理力學(xué)指標(biāo)推薦值表 分區(qū) 巖性 含水量 （ %） 濕密度 （ g/cm3） 飽和 密度 （ g/cm3） 干密度 （ g/cm3） 孔隙比 滲透系數(shù) K（ cm/s） 固結(jié)快剪 固結(jié)慢剪 允許滲透坡降 備 注 垂直 水平 綜合 K φ （176。共取原狀土樣 7組，現(xiàn)場注水試驗(yàn) 8 次，現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 35次， 根據(jù)試驗(yàn)成果，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分別計(jì)算出各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)平均值、大值平均值、小值平均值 ，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)值按如下原則確定土的各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) ，四十灣水庫大壩巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值見表 。 壩基為 中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及碳質(zhì)頁巖， 上部巖石多呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，巖石較破碎透水性較大，下部巖石透性較小，多為弱透水層。 根據(jù)鉆探資料，壩體大致可分為二個(gè)區(qū)，即： Ⅰ區(qū)為壩體區(qū)，其材料主要為 礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土、礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘土等 ，從鉆探情況看，該區(qū)碾壓不密實(shí)，標(biāo)貫擊數(shù)一般 5～ 8 擊。 灌溉輸水涵管 灌溉放水涵管位于大壩左岸，為Φ 的現(xiàn)澆鋼筋混凝土有壓圓形壩下涵， 進(jìn)口底板高程 ，無閘門控制，上游處采用放水臥管控制。 E， SE∠ 30176?；鶐r裸露，巖性為 中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖 。除進(jìn)口洞段 （ ~27m） 與出口洞段 （ 155~180） 各長 、 25m 洞段 ， 上覆巖體厚度較薄，大部分洞段處于 強(qiáng)風(fēng)化 帶內(nèi) ， 圍巖類別 屬 Ⅲ 類 ，欠 穩(wěn)定圍巖，地下水活躍，自穩(wěn)能力較差， 存在沿結(jié)構(gòu)面組合的掉塊現(xiàn)象，其 堅(jiān)固系數(shù) fk=~，彈性抗力系數(shù)K0=3~5Mpa/cm?！?50176。 洞臉邊坡巖體 呈強(qiáng)風(fēng)化狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理與層面組合將巖體切割成棱形塊體，完整性較差 ，存在洞臉邊坡沿結(jié)構(gòu)面組合滑移邊坡穩(wěn)定問題 。～ 50176。地面高 程 ~，坡高50m。究其原因，溢洪道右側(cè)邊坡表部巖體因?qū)永戆l(fā)育，加之節(jié)理裂隙切割，巖體完整性較差，加之風(fēng)化影響，在重力、降雨等因素的作用下，而發(fā)生結(jié)構(gòu)面組合塊體的小規(guī)模的崩塌和滑坡。節(jié)理面平直，切割深，延伸長，比較發(fā)育，形成高陡邊坡 ?！?50176?！?65176。左右，坡高 3~5m。 各附屬建筑物工程地質(zhì)條件及評價(jià) 溢洪道位于大壩左岸， 其型式為岸邊側(cè)槽式實(shí)用堰。 另外據(jù)當(dāng)?shù)胤磻?yīng)，施工時(shí)，只對壩基表部風(fēng)化巖體進(jìn)行了簡單開挖后既進(jìn)行填筑，也沒有作防滲處理，從而為壩基滲漏留下隱患?！?50176。 根據(jù) 鉆孔壓水試驗(yàn)成果，壩基巖體透水性從上至下大致分為： 28 （ 1）淺部中等透水帶：巖體為強(qiáng)風(fēng)化，透水率 ～ ，本帶厚 5～ 13m，分布河床壩基及兩岸壩肩。 含礫石英砂巖較堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。 ~70176。～ 50176?！?70176。 E，斜切河床，傾向下游偏右岸（ SE），傾角 60176。 局部為漿砌石體，形成大壩的壩體排水溝、溢洪道擋墻等。 （ 2） 第四系 27 ① 殘坡積堆積 (Qedl)： 棕黃色、褐紫紅色含 碎石 粉質(zhì) 粘土，厚度 0~2m，分布不均勻，主要見于 壩肩 兩岸山坡及沖溝 等部位。 根據(jù)工程病險(xiǎn)情況、除險(xiǎn)加固設(shè) 計(jì)方案及勘測大綱，綜合前期地勘工作，適當(dāng)補(bǔ)充地勘工作，野外工作于 2021 年 3 月 2 日進(jìn)場，至 2021 年 3 月 8 日結(jié)束。 2021 年 8 月，受 鶴城區(qū)水利局的委托，我院 又 承擔(dān)了 四十灣 水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)階段的勘察任務(wù) 。 （ 8）無辦公樓，防汛倉庫破損嚴(yán)重。 （ 4）涵、臥管管身多處斷裂、穿孔，漏水嚴(yán)重。外坡面無排水設(shè)施，坡面水土流失嚴(yán)重；大壩無排水棱體。 25 3 工程地質(zhì) 四十灣 水庫于 1977年 9月 動(dòng)工 興 建， 1979年 12 月 投入運(yùn)行 。 h? —— 平均浪高，利用官廳水庫公式計(jì)算， W —— 多年最大風(fēng)速， D —— 吹程， 1km ?? —— 風(fēng)浪平均波長 m —— 壩坡系數(shù)，取 m= （ 2）風(fēng)壅水面高度 風(fēng)沿水域吹過所形式的水面升高即為風(fēng)壅水面高度，按下式計(jì)算： 式中 e —— 計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度（ m）； k —— 綜合摩阻系數(shù)，取 k= 106； W —— 水面上 10 米處的風(fēng)速，取 ； F —— 從計(jì)算點(diǎn)作水域中線的平行線與對岸的交點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的距離（ m）； H —— 水域平均深度（ m）； ? —— 風(fēng)向與水域中線的夾角（度）。 1）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高； 2）正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高， 3）校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高。 22 調(diào)洪計(jì)算 按以 上的基本 資料和調(diào)度原則，以正常蓄水位 起調(diào)，調(diào)洪結(jié)果如下表 。 表 四十灣 水庫庫容曲線表 庫水位（ m） 庫容（萬 m3） 0 四十灣水庫庫容曲線2652702752802852902953003050 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380庫容(萬m3)庫水位(m) 圖 2）泄流曲線 根據(jù) 四十灣 水庫溢洪道的實(shí)際情況，按照《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式對其泄流能力進(jìn)行復(fù)核。 表 四十灣水庫設(shè)計(jì)洪水過程線表 時(shí)段（ 1h） % 2% 5% 時(shí)段（ 1h） % 2% 5% 0 11 1 12 2 13 3 14 4 15 5 16 6 17 7 18 8 19 9 20 10 21 根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，施工期為每年 11月～次年 2 月，由于無實(shí)測水文資料，本次采用暴雨推算洪水的方法來推算施工期洪水，施工期 (11～ 2 月 )設(shè)計(jì)暴雨根據(jù)鄰近懷化雨量站建站～ 2021 年暴雨資料進(jìn)行頻率計(jì)算推求， P=20%施工期 (11～ 2 月 )24 小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨為 ；施工期 (11～ 2 月 )設(shè)計(jì)洪水按推理公式法計(jì)算， 其中初損取 I0＝0mm， R 上 /R 總 ＝ ，經(jīng) 計(jì)算施工期 (11～ 2 月 ) 設(shè)計(jì)最大流量為 ， 24 小時(shí)洪水總量 萬 m3。 方法二：經(jīng)驗(yàn)單位線法 根據(jù)壩址以上流域地理特征，選定經(jīng)驗(yàn)單位線，由前面計(jì)算的凈雨過程推求設(shè)計(jì)洪水。 方法一：推理公式法 按《湖南省暴雨洪水查算手冊》中的推理公式計(jì)算。 短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨 各短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨按《查算手冊》公式計(jì)算推求，即： 1～ 6小時(shí)： )1()()124 2323 624 nnnntp tHH ??? ???? （面 6～ 24小時(shí)： )()124 32324 nnntp tHH ?? ??? （面 其中， n n3由《查算手冊》附圖查得。 一）《手冊》暴雨 查湖南省暴雨洪水查算手冊，本工程位于湖南省暴雨一致區(qū)的第四區(qū)，流域中心年最大 24小時(shí)暴雨均值為 100mm， Cv=， Cs/Cv=。臺風(fēng)暴雨出現(xiàn)機(jī)會(huì)不多，間有發(fā)生也一般在 7 月至 9 月。 本次收集懷化、黔城雨量站實(shí)測暴雨資料，作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 氣象 本區(qū)域位于 屬 亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，溫?zé)岢睗瘢照臻L，霜期短。 00′ 46″，北緯 27176。 本次環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)主要為水環(huán)保措施、施工噪聲防治措施 、 大氣 環(huán)境保護(hù)措施 、施工區(qū)固體廢棄物處理、人群健康保護(hù)措施 等。 本工程水土保持投資 萬元。本項(xiàng)目水土流失預(yù)測時(shí)段考慮按項(xiàng)目各分區(qū)工程施工期（含施工準(zhǔn)備期）和施工結(jié)束后自然恢復(fù)期。 （ 2） 在大壩兩端山坡上 發(fā)現(xiàn) 土棲黒翅大白 蟻 和散白 蟻活 動(dòng) 跡象多處 ?？紤]到兩閘門孔口尺寸相同，布置位置靠近，為方便設(shè)計(jì)和施工，檢修門和工作門采用相同的門頁結(jié)構(gòu)，為潛孔式平面定輪鋼閘門。 在大壩上游設(shè)一把水尺，用以觀測大壩上游水位。 設(shè)計(jì)采用全站儀進(jìn)行水平位移和豎向位移的監(jiān)測。 控制段導(dǎo)墻拆除重建：拆除原漿砌石擋墻，重新修建 C15 砼擋墻，墻頂高程，頂寬 ，擋土側(cè)坡比 1： ，擋墻設(shè) D50PVC 排水管，排水孔間排距 2m，梅花型布置。泄槽兩側(cè) 巖石不完整 邊坡采用 100mm 厚 C20 混凝土噴護(hù)，掛鋼絲網(wǎng)。隧洞 進(jìn)口高程為 ， 出口高程為 ，出口接消力池，消力池 斜坡段長度為 ，坡比為 1:3，消力池長度為 ，池底高程為 ，深度為 ，消力池下游接原渠道。棱體與壩體及壩基接觸處分別設(shè) 厚的 粗 砂及砂卵石反濾層 和 厚的塊石層 。集水導(dǎo)排至壩腳 范圍以外，以免影響大壩安全。推薦采用壩軸線不變，培厚上、下游壩坡方案 ： 壩頂高程 ,上游邊坡 培厚至坡比 1： 、 1： 、 1： ，馬道高程分別為 、 ， 高程以上采用砼預(yù)制塊護(hù)坡；下游 邊坡培厚至坡比 1： 、 1： 1： ，馬道高程分別為 、 ， 坡面采用草皮護(hù)坡。 粘土斜墻防滲 ， 粘土斜墻 滲透系數(shù) 要求不大于 106cm/s。 5）大壩監(jiān)測系統(tǒng) ①增設(shè)大壩觀測設(shè)施。 ④對大量白蟻進(jìn)行整治。因此，有必要對該水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。 工程任務(wù)和規(guī)模 水庫壩址以上集雨面積 ，干流長度 ，干度坡降 13‰，多年平均降雨量 1427mm，水庫設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇，設(shè)計(jì)洪水位為 ，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500 年一遇，校核洪水位為 ，正常蓄水位 ，總庫容 366 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死水位 ,為年調(diào)節(jié)水庫。 （ 5）溢洪道左側(cè)邊坡表部巖體因節(jié)理裂隙切割，完整性較差，加之風(fēng)化影響，在重力、降雨等因素的作用下， 經(jīng)常發(fā)生崩塌 ，并使其堵塞，危及建筑物的安全 。調(diào)查表明，壩體填筑質(zhì)量較差，碾壓疏密不一，結(jié)構(gòu)較松散，干密度大小不一，滲透系數(shù)偏大，部分壩段壩身存在滲漏、散浸及變形現(xiàn)象。本料場與大壩有簡易公路相通，運(yùn)距較近。 其它 洞段 為弱風(fēng)化狀 ，巖體完整性較好 ，圍巖類別 屬 Ⅱ 類圍巖，自穩(wěn)能力較好， 9 天然建筑材料 1）砂礫石料 工程區(qū)附近一帶無砂礫石料，均需在 20km 以外的 舞水沿河 一帶的 采 砂場購買。 E， SE∠ 60176。 強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 5m~7m。傾向右側(cè)坡內(nèi)偏小游，未見斷層發(fā)育。 溢洪道工程地質(zhì)條件 溢洪道沿線 出露地層為泥盆系中 統(tǒng)紫 紅 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖，巖層產(chǎn)狀 N45176。 滲漏產(chǎn)生的原因一是壩基表部的第四系松散堆積物沒有徹底清除，直接將壩體填筑在孔隙度偏大，結(jié)構(gòu)較松散的殘坡積土層上，從而形成了壩肩接觸部位的滲漏帶 。 ，壩基淺部巖體為強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，由于節(jié)理裂隙的切割， 上部巖體相對較破碎，鉆孔壓水試驗(yàn)其透水率 q＝ ～ ，為中等透水帶。 大壩 壩基、壩肩主要工程地質(zhì) 條件 河床壩基為泥盆系中統(tǒng)紫灰色中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及8 碳質(zhì)頁巖，巖層產(chǎn)狀 N40176。根據(jù)水庫的實(shí)際情況，庫水位與超高按以下三種不同運(yùn)用條件計(jì)算，取相應(yīng)組合的最大值作為水庫大壩的設(shè)計(jì)壩頂高程。 表 四十灣水庫設(shè)計(jì)洪水成果表 計(jì)算方法 項(xiàng)目 各頻率設(shè)計(jì)值（ %） 2 5 推理公式 Qm（ m3/s） W 總 （萬 m3） 由于無實(shí)測水文資料，本次采用暴雨推算洪水的方法來推算施工期洪水，施工期(11～ 2 月 )設(shè)計(jì)暴雨根據(jù)鄰近懷化雨 量站建站～ 2021 年暴雨資料進(jìn)行頻率計(jì)算推求，經(jīng) 計(jì)算施工期 (11～ 2 月 ) 設(shè)計(jì)最大流量為 ， 24小時(shí)洪水總量 萬 m3。 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核 四十灣水庫水庫所在支流無水文測站，庫區(qū)內(nèi)也沒有雨量站，因此，本次設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核采用暴雨推求洪水的方法來推算設(shè)計(jì)洪 水。水庫壩址以上集雨面積 ，干流長度 ，干度坡降 13‰。 鑒于工程上述病險(xiǎn)問題，在 《湖南省鶴城區(qū)四十灣水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告》 的基礎(chǔ)上，針對 湖南省懷化市水利局《四十灣水庫大壩安全鑒定報(bào)告書》 建議與意見，受6 業(yè) 主委托，我院組織赴現(xiàn)場查勘，收資及補(bǔ)充勘探，為初步設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)，于 2021 年 5月進(jìn)行了本工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的編制。 6）上壩公路 ①改造上壩公路、增設(shè)通訊設(shè)施，以滿足防汛要求。 2）溢洪道：針對溢洪道非正式、下游沖淤嚴(yán)重等問題，建議： ①整修建溢洪道、泄槽、增設(shè)消力池，并采用相應(yīng)的抗腐蝕性混凝 土； ②對溢洪道兩側(cè)山坡進(jìn)行整理、護(hù)砌并作好防滲排水設(shè)施。 （ 4）其它 大壩壩體無任何觀測設(shè)施， 防汛公路為單行道泥土路面，路口狹窄，無排水溝，路面坑洼，晴通雨阻，對防汛搶險(xiǎn)構(gòu)成安全隱患。施工中壩基及岸坡處理未徹底，壩基填筑質(zhì)量差，壩基、壩肩淺層巖體滲水率較大，存在壩基、壩體滲漏及繞壩滲漏問題，庫水位 時(shí)，壩基、壩體及壩肩繞壩滲漏量達(dá) 9L/s，下游壩面有散浸，壩頂高度與寬度不夠 ,嚴(yán)重威脅大壩安全。 該水庫樞紐工程始建于 1977 年 9月， 1979 年 12月竣工，設(shè)計(jì)單位為原懷化市水利4 水電局，施工單位為蘆坪鄉(xiāng)組織群眾投工投勞修建。 大壩為 均質(zhì) 壩，