1广州市花都区红崩岗水库工程管理处 广东广州 510800；
2广州市花都区水务工程质量安全监督站 广东广州 510800
摘要：渗流分析是小型水库除险加固工程大坝安全计算的一个重要方面，本文对某某水库大坝进行了渗流分析，并在此基础上对水库大坝进行渗流安全评价，提出除险加固处理意见。
关键词：小型水库；除险加固；渗流分析
1工程概况
某某水库始建于1972年10月，1974年1月建成投入使用，大坝为均质土坝，最大坝高17.5m，总库容为37.7×104m3，兴利库容为24.45×104m3，工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，水工建筑物为5级，其主要建筑物大坝、溢洪道、输水涵洞。根据某某市水库大坝安全鉴定专家组审定的《某某区某某水库大坝安全鉴定报告书》，基本同意某某水库大坝评定为三类坝。
2 大坝渗流稳定分析
某某水库大坝坝型为碾压式均质土坝，现状最大坝高17.5m，坝顶高程37.30m，坝顶长92.7m，坝顶宽3m，上游坝坡坡比为1：2.5，下游坝坡坡比为1：2.0；下游坝脚建有干砌块石反滤体，高3.52m，外坡比为1：0.3，无反滤层，已堵塞。上游坡面采用混凝土，下游破面采用草皮护坡。
2.1、渗透系数的确定
大坝渗流现状分析：坝土岩性主要为褐黄、紫红色含砾粉质粘土、粉土，根据地质钻孔及注压水试验资料，坝体土料的渗透系数为k=3.1×10-5～2.5×10-4cm/s，属弱透水层，能满足规范关于均质土坝K<1.0×10－4cm/s的要求。根据钻孔揭示，河床其坝基下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组泥岩、粉砂岩夹细砂岩，坝基表层为强风化层，厚度1.2m左右，其透水率5.4～32Lu，为弱透水层。结果显示，坝体、坝基透水性指标较大，大坝清基不彻底，坝基存在严重渗漏问题，有绕坝渗漏现象。
根据钻孔注水（压水）试验结果，先采用坝土、坝基冲洪积层及强风化基岩注压水试验平均值进行渗流计算，算出浸润线后与钻探实测浸润线对比，如果存大较大偏差，再对各区渗透系数进行调整，反复推算，直到计算出的浸润线与钻探期的库水位实测浸润线吻合。通过拟合实测浸润线，确定各区的渗透系数k，作为最后采用的渗流分析计算值，选取此渗透系数作为计算其它不同水位下浸润线的依据。渗透系数的采用见表2。
2.2、临界坡降、允许坡降确定
根据坝体、坝基土体的级配状况，确定坝土、坝基可能的渗透变形类型，再根据坝体、坝基土料的物理力学性质指标确定其临界水力坡降（Jcr），依据工程特点及重要性，确定相应的安全系数，求出允许水力坡降（[J]）；结合坝体的运行情况，求出下游坝坡出逸点的出逸水力坡降值（J），最后进行判别。
（1）坝土的临界坡降、允许坡降
根据土样试验报告，坝体土料的平均孔隙比e=0.8，换算为孔隙率n=0.44，采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录M中的判别方法。
Gs—为土的颗粒密度与水的密度之比，根据土样试验报告Gs=2.6；
n—土的孔隙率，n=0.44。
经计算，坝土的临界水力坡降Jcr=0.896。
取渗流稳定安全系数K=2.0，则坝土的允许渗透坡降J允许=0.448。
（2）坝基土（第四系冲洪积层）的临界坡降、允许坡降
坝基强风化层，厚度1.5m左右，其可能的渗透变形类型为流土破坏。根据工程套用和经验，坝基强风化层临界水力坡降取Jcr =1.0，安全系数为2.0，则坝基强风化层允许水力坡降[J]=0.5。
2.3、渗流分析成果
大坝渗流分析计算采用北京理正软件设计研究院开发的《理正岩土系列软件》的渗流分析计算模块。
渗流分析共计算了5种工况：
（1）上游现行水位与下游相应水位情况；
（2）上游正常蓄水位与下游相应水位情况；
（3）上游设计洪水位与下游相应水位情况；
（4）上游校核洪水位与下游相应水位情况；
（5）上游正常水位缓降至最不利水位情况。
计算结果见表3。
由于坝土渗透系数为k=3.1×10-5～2.5×10-4cm/s，属弱透水层，能达到规范所要求的大于1.0×10-4cm/s。根据渗流量计算结果，正常蓄水位下，大坝年渗透量为0.0547万m3，占总库容37.7万m3的0.15%，渗透量不大。
根据渗透稳定计算结果，坝体在各种工况下出逸比降计算值J为0.18～0.42，低于坝土允许出逸坡降[J]=0.448，坝土不会发生渗透破坏。坝基出逸比降计算值J为0.16～0.49，低于或接近允许出逸坡降[J]=0.5，设计水位和校核水位下坝基可能会发生渗透破坏。
现状反滤体表面缝隙已被泥土堵塞，并长有杂草，坝体浸润线在高程37.51m处出逸，高于挡土墙顶部高程36.0m，经分析确认反滤体大部份已堵塞失效，导致坝坡的抗滑稳定性显著降低。
综合以上分析计算，某某水库大坝由于已堵塞，坝体压实度低，渗透性强，坝体与基础、坝肩等结合部处理不当，形成浸润线出逸点偏高，坝体渗漏严重，这也是大坝下游坝坡不稳定的主要原因。因此，大坝应采取防渗措施，减少坝体及坝基渗漏，避免坝基发生渗透破坏。
3结语
通过上述分析，某某水库大坝在各种工况下坝体均不会发生渗透破坏，坝基在涉及水位和校核水位下可能发生渗透破坏，应对坝基进行处理。渗流分析在水库大坝除险加固设计中有这非常重要的作用，水库大坝除险加固必须充分考虑渗流的影响。
参考文献：
[1]王育进.金沙水库除险加固工程大坝渗流稳定分析[J].水利科技与经济.2016（05）.
[2]韩凡香.玉门市青山水库大坝稳定及渗流计算分析[J].甘肃水利水电技术.2010（05）.
论文作者:许华1,王为2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/29
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