浅论东洱河水库大坝渗流稳定性分析
陈忠润 李英
【摘? 要】论文对东洱河水库大坝渗漏及渗透变形进行分析，大坝左坝肩存在绕坝渗漏，右坝肩山体相对宽厚，但岩体风化强烈，断层带内多为全风化，受区域断裂影响，岩体强度及岩体完整性差，表层岸坡中等稳定，易产生渗透变形。坝基为中等透水带，存在坝基渗漏现象。根据坝体存在的问题进行坝体防渗设计方案比较，最终选用混凝土防渗墙方案。
【Abstract】This paper analyzes the seepage and seepage deformation of Dongerhe reservoir dam. The left abutment of the dam has seepage by-pass the dam. The mountain on the right abutment is relatively wide and thick， but the rock mass is strongly weathered. Affected by regional fracture， the strength and integrity of rock mass are poor， and the surface slope is medium stable， which is easy to produce seepage deformation. The dam foundation is a medium permeable zone， and the phenomenon of dam foundation seepage exist. According to the existing problems of the dam body， the anti-seepage design scheme of the dam body is compared， and the concrete anti-seepage wall scheme is finally selected.
【关键词】水库;大坝;渗流;稳定性
【Keywords】reservoir; dam; seepage; stability
【中图分类号】TV223.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）10-0191-03
1 主要建筑物的特征水位及流量
水库枢纽主要建筑物由水库大坝、新建输水隧洞、高位输水涵洞和溢洪道组成。本次除险加固，根据《防洪标准》进行水库的调节计算，各建筑物特征水位及流量见表1。
2 大坝坝顶高程的确定
根据《碾压式土石坝设计规范》规定，坝顶高程等于水库静水位与波浪爬高及安全超高之和，应按四种运用情况分别计算，取最大值作为坝顶高程。这四种运用情况为：
正常蓄水位+正常运用的坝顶超高;
设计洪水位+正常运用的坝顶超高;
校核洪水位+非常运用的坝顶超高;
正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全超高。
前三种情况的安全超高为最大风壅水面高度、最大波浪爬高及安全加高之和，第四种情况的超高则包括非常运用情况的坝顶超高及地震安全超高。
①坝顶在静水位（设计洪水位和校核洪水位）以上的超高按式（1）确定：
y=R+e+A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）
式中，y——坝顶高程（m）;e——最大水面风壅高度（m）;R——最大波浪爬高（m）;A——安全加高（m），设计情况A=0.7m，非常情况A=0.4m。
②最大波浪在坝顶的爬高R。
④计算结果及分析。
经量算，大坝的有效吹程均小于20km，水库多年平均最大风速为13m/s，风区主射线长度为1000m。坝坡糙率及渗透性系数取0.8，综合摩阻系数取3.6×10-6，计算成果见表2。
根据表2的计算结果，坝顶高程由校核洪水位（1344.57m）加相应坝顶超高控制，其高程为1345.68m，故现坝顶高程1347.00m、防浪墙顶高程1348.00m满足规范要求。
3 大坝渗漏及渗透变形分析
大坝下游坝脚设有三角形量水堰对坝体及坝基渗流量进行观测，从观测资料分析，渗流量随库水位变化而变化，库水位升高，渗流量增大，坝体实测最大渗漏量为6.01L/s。
库水位在1340m以下，渗流量在2.7L/s以下;库水位超过1340m，渗流量增长较快，在最高水位1344m附近，渗流量在5L/s左右。本工程坝高26m，坝顶长225m，坝体渗流量相对较小，与类似工程相比，其渗流量为中等偏小。
地震前，库水位为1334.94m，渗流量为1.30L/s;地震时，库水位为1334.88m，渗流量却突然加大为3.46L/s;地震后，库水位为1338.98m，渗流量为5.62L/s，為震前相同水位下渗透流量的两倍多，这说明地震对坝体防渗系统造成了严重破坏。右岸坡为玄武岩风化的砂性土及残坡积土质边坡，左岸坡有3.5～4.0m的残坡积层，左、右都会产生渗流变形破坏，下部为F1断层破碎带，带内以断层泥为主夹少量角砾岩，具良好胶结性，产生管涌破坏的可能性较小。
大坝左坝肩分布地层为K1m1：紫红色、灰紫色细砂岩，粉砂岩及泥岩，倾向北东，岩层外倾，倾角21～25°，岩体全风化带厚2～5m，强风化带厚29～34m，岸坡基本稳定，坝后坡因侵蚀切割，使左岸坡（肩）山体单薄，于0～50m深度范围形成中等透水带，存在绕坝渗漏是左岸主要工程地质问题。
右坝肩岩层上部为β6喜山期玄武岩;下部为断层泥及K1m1紫红色、灰紫色细砂岩，粉砂岩及泥岩，倾向北东，岩层内倾。右坝肩山体相对宽厚，但岩体风化强烈，断层带内多为全风化，受区域断裂影响岩体强度及岩体完整性差，表层岸坡中等稳定，易产生渗透变形。
透水带根据钻孔压水试验的q值，以q<5Lu为相对隔水层。坝基为中等透水带，存在坝基渗漏现象。
4 坝体防渗设计方案比较
为防止坝体的渗透破坏，减少坝体渗漏量，对坝体进行了两种垂直防渗方案的比较：方案一为帷幕灌浆防渗方案，见图1，在坝体、坝基及两坝肩布置单排帷幕灌浆孔，孔距1.5m，坝体灌浆最大深度27.8m，平均深度21.3m;方案二为混凝土防渗墙防渗及两坝肩帷幕灌浆方案，见图2，在大坝坝体及坝基采用混凝土防渗墙，防渗墙平均深度24.8m，最大深度31.0m，两坝肩帷幕灌浆平均深度15.2m，最大深度18.5m。
两种防渗方案的坝体及坝基防渗的工程量见表3。
从坝体的以上两种防渗方案比较可以看出：方案一的优点是施工速度快、施工工艺简单，造价低，对变形的适应性强，与坝基帷幕连接好;方案二的优点是有比较成熟的理论，对地层的适应性较强，其工序检验和最终检验方法相对成熟，安全可靠，使用有效期长，但施工工艺相对复杂。
从投资概算结果看：方案一投资为562.101万元，方案二为440.09万元，方案二较方案一费用低122.011万元。1992年大坝加固时沿坝轴线曾进行过坝体及坝基单排帷幕灌浆，经多年运行来看，坝体年渗漏量大约为65.98×104m3/a，占扩建后总库容1070×104m3的6.2%，渗漏较严重，防渗效果不好。2007年6月3日宁洱又发生6.3级地震，震后坝体产生了十多条裂缝，大部分与坝轴线平行，主要分布于上游坝坡坝顶防浪墙以下至第一级戗台（高程1342.00m）之间，坝体再采用帷幕灌浆难以取得好的效果，投资概算也比方案二高122.011万元。东洱河水库所在位置极其重要，若失事将对下游213国道及宁洱县城带来不可估量的损失。经综合比较，选用混凝土防渗墙方案，即采用方案二进行加固处理。
5 结语
东洱河水库工程在地震前运行中无明显渗流异常现象，但地震后大坝坝体渗漏量加大，且水流有浑浊现象，大坝坝肩岩体破碎，易产生渗透变形。大坝渗流存在安全隐患。
从大坝变形资料分析成果来看，水库大坝沉降趋于稳定，但受地震的影响，大坝产生16条纵横裂缝，大坝继续产生沉降变形，有危及大坝安全的裂缝产生。
水库大坝上、下游坝坡在正常运用条件下、非常运用条件下、地震工况下最小抗滑稳定安全系数均不满足规范要求，大坝存在严重的安全隐患，需采取工程措施加以处理。
【参考文献】
【1】GB 50201—94 防洪标准[S].
【2】中华人民共和国水利电力部.碾压式土石坝设计规范[M].北京：水利电力出版社，2001.
【3】李炜.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006.
【4】顾慰慈.土石（堤）坝的设计与计算[M].北京：中国建材工业出版社，2006.
【5】邹国胜，何造胜.土石坝渗流计算原理及防滲加固措施[J].山西建筑，2009（8）：367-368.
【6】陈祖煜.岩质边坡稳定分析：原理·方法·程序[M].北京：中国水利水电出版社，2005.
