大坝渗流安全评价报告Word文件下载.docx

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附图2611-11断面非稳定渗流浸润线示意图（水位100.00降至88.27m）

附图2711-11断面非稳定渗流浸润线示意图（水位101.81降至88.27m）

附图2811-11断面非稳定渗流浸润线示意图（水位102.69降至88.27m）

1概述

1.1工程概况

共产水库位于某某市洛市镇内，距某某市区约35km，所在河流为赣江水系，清丰山溪富水上游。

水库坝址控制流域面积24.00km2，总库容1614×

104m3，原设计灌溉面积为2.0万亩，实际只达0.29万亩。

水库养鱼水面为1100亩，多年平均产鱼2×

104kg，是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养鱼、发电等综合利用的中型水利枢纽工程。

工程于1958年9月动工兴建，1959年春建至76.00m高程后停建，1970年冬又复工兴建，于1973年3月竣工，6月份正式灌溉受益。

水库设计正常高水位100.00m，设计洪水位101.81m，校核洪水位102.69m，死水位74.50m，汛限水位4～6月为95.00m，7～9月为96.00m，总库容1614×

104m3，有效库容1301×

104m3，死库容4×

104m3，防洪库容309×

104m3，为年调节水库。

主坝为均质土坝，实测坝顶高程为104.60m～105.10m，最大坝高34.50m，坝顶长220m，坝顶宽为8m，实测上游坝坡1:

3.47，实测下游一级坝坡1:

2.25，二级坝坡1:

2.8。

坝前设有粘土水平防渗铺盖，厚1.50m，宽50m；

坝脚设有排水棱体和压浸台。

1副坝为均质土坝，实测坝顶高程为104.63m～105.00m，最大坝高18m，坝顶长110m，坝顶宽为6m，实测上游一级坝坡1:

3.19，二级坝坡1:

4.22，实测下游坝坡为1:

2.63，坝脚设有排水棱体和贴坡反滤。

2副坝坝顶实测高程为105.20m，最大坝高为6m，长14m，内坡1:

1.5，外坡1:

1.5。

2号副坝为均质土坝，位于溢洪道正南270m的垭口处，坝顶宽5m，长14m，坝顶高程105.30m，最大坝高4.7m，内坡1:

在坝中间垂直坝轴线方向挖有一深沟，沟底高程103.40m。

坝体内外坝坡均不规则，下游无排水设施。

隧洞位于大坝右岸，断面尺寸为1.2m×

1.6m（宽×

高），长193m，城门洞形结构，是以砼预制块衬砌、用水泥灌实的无压隧洞。

坝前天桥启闭，平板直开钢闸门，安装50吨手摇电动启闭机一台，进口底板高程74.5m，出口底板高程为74.5m，最大泄量为24m3/s。

1.2大坝主要渗流问题

大坝自1958年9月兴建，1973年6月竣工并初步发挥工程效益，受历史条件的影响及施工条件的制约，大坝工程一直存在着许多质量问题，运行过程中出现了几次险情，虽经及时处理及限制水位运行，险情基本得到控制，但仍存在许多工程隐患。

根据运行以来的检查及近期地质勘探，大坝主要存在以下渗流问题：

1、主坝兴建时，坝基清基不彻底：

清基时只是简单地清除了表层土，与山体结合部位也只清除了表层，未能清基至基岩，给坝基渗流留下隐患，坝前水平粘土铺盖也因土质较差，没有达到设计要求。

1979年当库水位达95.00m时，坝脚桩号0+061.5～0+127范围内出现30余处泡泉，紧急抢险时，采用宽18m、高1.5m的压浸台处理，险情有所好转。

1980年8月31日，库水位达101.78m时，坝脚排水沟与压浸台排水沟发现30余处漏水点。

到目前为止，坝脚棱体的排水沟中仍存在十多处漏水点，压浸台中部的排水沟中还存在2处集中漏水点。

2、主坝坝体填土填筑质量差、土质差：

大坝施工队伍主要为各地抽调的民工团，施工队伍素质差，由于各施工队进度不一，队与队之间用土块和风化块石砌界，使得层土不能层压，再加上当时碾压设备少，碾压时土层的碾压厚度大，碾压遍数少，造成坝体填土填筑质量差。

由于坝址区附近缺乏质量较好的粘土，坝体填土中风化料较多，并且在90.00m高程以上，填土中含有块石，从而使得坝体透水性偏大，渗透系数大于1×

10-4cm/s，而坝体中队与队之间的土块和风化块石砌界，也使得大坝在局部易产生集中渗漏或者渗透破坏。

1980年8月31日，库水位达101.78m时，下游坝坡出现两处发软现象，一处位于桩号0+075～0+085，高程76.1m～79.5m，面积约98m2，另一处位于桩号0+112.5～0+127，高程80.0m～85.0m，面积约168m2。

3、1副坝坝基覆盖层为粘土，透水较小，渗透系数k=0.061m/d。

据施工回忆，坝体清基较好，自山谷至两岸山坡均开挖了截水槽，但右岸坝肩是朝代已久的埋坟地，施工时曾派专人开挖、回填并夯实，但因埋坟的层次较多无法彻底查处，1979年库水位达96.00m时，坝后开始出现渗水，1980年在迎水坡铺设粘土，并在坝后铺设贴坡反滤，当年8月31日库水位达101.78m时，贴坡反滤有清水渗出。

坝体填土情况与主坝相似，填土透水性较大，渗透系数大于1×

10-4cm/s。

4、2副坝坝体填土较松散，渗透系数K＝2.29×

10-4cm/s，不满足均质土坝渗透系数小于1×

10-4cm/s的规范要求，且坝下游无排水设施。

坝顶中间开挖深沟，沟底高程103.40m，造成局部坝段顶高程较，亦不满足规范要求。

5、主、副坝排水棱体反滤层大部分被泥土充填，排水效果降低，影响坝体渗流。

6、主、副坝发现有白蚁分群孔，存在白蚁危害，影响坝体防渗。

7、水库没有任何有效的大坝安全观测设施，缺乏安全监测必设的渗流、变形、量测等观测设备，水库安全管理手段不完善。

2计算断面及渗透指标的确定

2.1计算断面的确定

由于共产水库大坝无任何渗透原型观测资料，大坝的渗流安全复核仅能以理论计算为依据进行渗流安全分析评价。

本次地质勘探在主坝共布置了4-4、5-5、6-6三个横断面，这三个断面坝后均设有棱体排水，其中5-5断面位于老河床位置，坝高最大，砂砾石层覆盖整个坝基，4-4、6-6两个断面地质情况相似，因此，本次渗流计算选取具有代表性的断面4-4、5-5断面进行分析，认为这两个断面可代表主坝实际渗流运行状况。

1副坝地质上共布置了10-10、11-11两个横断面，其中10-10断面位于山谷谷底位置，坝高最大，坝后设有棱体和块石贴坡；

11-11断面位于距10-10断面约23.5m处的右岸山坡，坝后设有贴坡反滤，故认为10-10、11-11断面基本上可代表1副坝实际渗流运行状况，渗流计算选取这两个断面进行分析。

2副坝坝高、坝长均较小，并且坝脚地面高程基本在正常高100.00m以上，不影响枢纽效益的正常发挥，对整个枢纽的安全也不够成较大威胁，因此，2副坝本次不进行渗流计算与分析。

4-4、5-5、10-10、11-11各断面图详见附图1、附图5、附图9、附图13。

2.2大坝渗透指标的确定

本次分析计算，大坝断面的渗透分区是以某某市水电勘测设计院的工程地勘报告和室内土工试验及《大坝质量评价报告》为基础，并综合施工回忆及运行期大坝质量检查而确定的。

主坝4-4断面坝体分为二个渗透区，坝基分为三个渗透区。

由于枢纽区附近没有质量较好的粘土，根据施工回忆，坝前水平粘土防渗铺盖土质与坝体填土基本相似，只是块石含量较少，因此，水平粘土防渗铺盖与坝体填土同属于Ⅰ区。

下游坝坡的排水棱体据探坑揭示：

棱体孔隙大部分已经被泥土充填，但本次渗流计算仍考虑棱体具有一定的反滤排水作用，渗透系数取1×

10-3cm/s。

据探坑揭示，压浸台底部为砂砾石层，由于棱体及压浸台底部砂砾石层渗透系数和棱体的渗透系数相近，计算时把它们划分为同一区。

砂砾石层和坝基强风化砂砾岩的渗透系数取本次地勘野外实测值，其它各分区土层的渗透系数均取自近期地质勘察资料的室内土工试验成果或建议值。

5-5断面坝体分为二个渗透区，坝基分为三个渗透区，各分区的渗透系数与4-4断面相应部分相同，断面图详见附图1、附图5，渗透系数取值详见表2.2.1。

1副坝10-10断面坝体分为二个渗透区，坝基分为三个渗透区。

其中棱体仍考虑具有一定的反滤排水作用，渗透系数取1×

10-3cm/s，坝脚耕植土渗透系数与坝基粘土渗透系数相近，计算时两者渗系数取同一值。

11-11断面坝体分为二个渗透区，坝基分为二个渗透区。

其中贴坡反滤分层明显，泥土充填较少，反滤排水功能没有失效，渗透系数取1×

10-2cm/s。

坝基强风化板岩的渗透系数取本次地勘野外实测值，坝体填土和坝基覆盖层粘土的渗透系数取自近期地质勘察资料的建议值。

10-10、11-11断面图详见附图9、附图13，渗透系数取值详见表2.2.1。

主、副坝渗透系数分区指标表

表2.2.1

大坝名称

部位

分区

土层实名

分布高程（m）

渗透系数（m/d）

主

坝

4-4

坝体

Ⅰ

人工填土

72.50～105.00

K1=0.40

Ⅴ

排水棱体

71.00～79.50

K6=0.864

坝基

Ⅱ

含砾粉质粘土

71.40～74.80

K2=0.16

Ⅲ

砂砾石层

69.10～73.60

K3=0.432

Ⅳ

弱风化砂砾岩

71.20以下

K4=0.03

5-5

71.6～105.00

K5=0.864

K2=0.432

72.00以下

K3=0.03

71.60～74.40

K4=0.16

1

副

10-10

86.62～104.63

K1=0.216

82.72～87.63

K4=0.864

坝基粘土

77.93～86.73

K2=0.061

强风化板岩

83.23以下

K3=0.065

耕植土

82.72～83.62

K5=0.02

11-11

61.00～104.79

贴坡反滤

89.39～91.67

K4=8.64

85.67～90.74

86.84以下

3渗流计算

3.1程序说明

本次渗流计算分析采用北京理正软件设计研究所编制的土石坝二维渗流计算程序，程序的求解方法是基于三角形单元的有限元法，用改进平方根法直接求解线性代数方程组。

3.2稳定渗流计算

3.2.1荷载组合

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，土坝计算应考虑水库运行中出现的不利条件，一般需要计算下列水位组合情况：

⑴上游正常蓄水位（100.00m）与下游相应的最低水位；

⑵上游设计洪水位（101.81m）与下游相应的最高水位；

⑶上游校核洪水位（102.69m）与下游相应的最高水位；

根据水文复核计算的结果，共产水库的洪水标准为：

正常蓄水位100.00m，设计洪水位101.81m，校核洪水位102.69m。

因主、副坝下游均有良好的排水条件，在各种计算工况时的下游水位变幅值较小，结合实际情况，主坝4-4、5-5断面下游最低和最高水位计算时分别取71.50m、71.60m；

副坝10-10断面下游最低和最高水位计算时分别取83.40m、83.60m，副坝11-11断面下游最低和最高水位计算时均取90.05m。

3.2.2计算结果

按不同工况组合进行计算，可计算出坝坡出逸段和坝脚出渗坡降以及大坝单宽渗漏量，并可绘制各种工况下的渗流等势线和浸润线图。

经计算，主、副坝在各种情况下浸润线坐标见表3.2.1、表3.2.2。

坝坡、坝基出渗坡降值及计算单宽渗流量值见表3.2.3；

当上游为正常蓄水位100.00m、设计洪水位101.81m、校核洪水位102.69m时，大坝渗流浸润线及等势线图详见附图2～4、附图6～8、附图10～12、附图14～16。

主坝浸润线位置表

表3.2.1

计算

断面

上游

水位

下游

浸润线坐标

100.00

71.50

X

95.514

101.430

108.126

114.347

121.806

129.905

136.352

145.401

Y

97.922

96.675

95.692

94.543

93.251

92.136

90.391

152.483

160.144

167.611

172.933

178.635

183.873

190.798

202.02

88.958

87.251

84.342

83.760

82.157

80.577

78.387

75.55

101.81

71.60

101.80

104.604

110.793

117.647

124.887

131.004

139.397

146.525

100.36

98.917

97.697

96.469

95.386

93.739

92.138

152.230

160.351

168.102

175.564

182.219

187.673

192.385

199.139

90.875

88.878

86.618

84.132

82.077

80.017

78.517

76.830

102.69

104.857

107.827

113.442

120.671

127.064

134.424

143.326

151.702

101.160

99.844

98.474

97.328

95.913

93.907

91.957

157.272

165.310

171.560

178.252

182.861

187.551

192.527

197.788

90.577

88.279

86.064

83.881

82.371

80.489

78.752

77.41

97.895

103.019

109.331

115.761

121.514

128.274

133.479

98.768

97.575

96.496

95.523

94.675

93.658

92.832

139.917

145.703

151.175

158.288

167.603

178.393

188.894

198.219

91.718

90.631

89.529

88.130

85.930

82.671

79.388

77.12

101.969

104.607

107.794

113.381

118.491

122.946

126.918

130.118

101.78

100.367

99.565

98.485

97.618

96.895

96.240

95.700

135.229

141.609

145.605

149.447

154.672

159.371

163.169

169.112

94.789

93.526

92.643

91.839

90.719

89.615

88.645

87.02

107.831

112.135

117.865

122.118

124.864

128.384

132.655

101.170

100.14

99.042

98.305

97.832

97.216

96.473

135.791

140.066

144.797

148.864

151.681

154.507

157.339

160.201

95.836

94.957

93.836

92.916

92.232

91.693

91.008

90.28

1副坝浸润线位置表

表3.2.2

83.40

69.350

76.784

84.882

94.234

102.882

113.718

121.743

131.831

98.395

97.316

96.182

94.744

92.962

91.396

88.75

83.60

75.121

82.716

89.361

96.445

102.898

109.766

117.079

124.402

99.840

98.760

97.616

96.511

95.214

93.612

92.07

77.926

84.115

90.581

96.601

103.150

108.582

114.091

119.304

100.838

99.664

98.608

97.376

96.254

94.970

93.54

90.05

42.202

54.944

63.285

69.503

78.753

85.555

93.149

101.33

98.212

97.275

96.529

95.352

94.376

92.982

90.54

48.134

54.761

60.454

66.209

75.348

83.428

92.248

100.399

100.387

99.617

98.837

97.501

96.134

94.181

90.76

51.019

56.992

62.215

68.299

74.365

80.404

86.242

91.656

101.233

100.444

99.534

98.556

97.469

96.236

94.78

渗流计算坡降及渗流量表

表3.2.3

上游水位

下游水位

坝坡下游

出逸点位置

出逸坡降

计算单宽渗

流量（m2/d）

高程（m）

坝坡出逸段

坝基表面

-

0.15

1.86

76.83

0.16

2.09

2.20

0.27

1.84

0.36

0.29

2.08

0.38

0.34

0.52

0.66

0.37

0.17

0.75

0.31

0.20

0.42

0.56

0.22

0.48

注：

“-”表示浸润线未从坝坡出逸，坝坡无出渗坡降。

3.3非稳定渗流计算

3.3.1降落时段的确定

水库的非稳定渗流计算考虑下列水位组合情况：

（1）库水位从正常蓄水位100.00m降落至死水位74.50m时；

（2）库水位从设计洪水位101.81m降落至死水位74.50m时；

（3）库水位从校核洪水位102.69m降落至死水