好汉泊水库坝体填筑土渗透稳定分析

宋 扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

好汉泊水库坝体填筑土渗透稳定分析

宋 扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

好汉泊水库发现坝后低洼处地面存在渗水现象，主要是坝基渗漏及渗透稳定问题，将影响水库大坝的安全运行，需采取适当的渗漏处理工程措施。文中通过对坝体填筑土颗粒组成及结构的分析，判别坝体可能发生渗透破坏的类型，确定抗渗比降和允许比降。

渗透稳定;渗透比降;稳定性;管涌;好汉泊水库

1 工程概况

好汉泊水库位于尚志市亚布力镇西南25 km处，行政区划分隶属尚志市管辖。好汉泊水库始建于1994年6月，是一座以冬奥会生活用水、大冬会造雪供水为主，兼顾旅游、改善环境的综合利用小(1)型水库。为满足第24届世界大学生冬季运动会人工造雪及生活等用水需求，对水源工程进行增容扩建，水库增容扩建工程于2006年9月16日开工建设，2007年6月下闸蓄水。

2 水库渗漏状况

2008年6月—8月间，当库水位蓄至 383.58 m后，先后发现坝后低洼处地面、消力池右侧边墙分缝处及闸阀控制室的西南角外墙壁有渗水现象，随着库水位升高，坝下渗流量不断加大。2009年7月14日当好汉泊水库库水位分别达到390.50 m高程后，先后发现390 m高程出水点和左坝肩山体下游侧有散浸的渗水现象，严重影响水库运行安全。

此外，水库还存在右坝肩和供水洞渗漏，桩号0+067处有渗水通道，供水洞钢筋外露、裂缝，泵站厂房裂缝、离鼓空洞、蜂窝麻面等问题。

由于水库渗漏，水库无法满足正常的供水任务，且渗漏逐步发展将会影响水库安全。因此，为满足水库正常的供水任务，消除工程隐患，尽快对好汉泊水库进行渗漏应急处理是十分必要的。

3 坝体地质条件

坝体渗透破坏是一个较复杂的工程地质现象，其破坏类型与诸多因素有关，包括填筑土的组成成分、粒径大小、级配程度、密实度及渗透性等地质特征。其直接影响大坝的安全运行，尤其是在降雨量骤然变大或者是洪水情况下，造成库水位急剧升高，坝上下游水头突然增大，坝体经常会发生渗透破坏，严重时可能导致溃坝等重大安全事故。好汉泊水库已经出现渗透破坏问题，故应及时确定渗透破坏类型，并为坝体安全处理提出建议。本文结合好汉泊水库应急处理工程勘察的实际情况对好汉泊水库坝体进行分析，工程在坝体两处进行钻探(钻孔编号为ZK1、ZK2)，经查坝体主要为全风化花岗岩填筑，多呈砂、砾状，并且夹有黏土及碎石。

坝体填筑土的具体颗粒组成见表1。

表1 坝体填筑土颗粒组成统计表

根据试验结果得出，土样中所含粉粒占细粒含量50%以上，为粉土质粗砂。

4 坝体填筑土允许渗透比降确定

在行业内可根据《水利水电工程地质勘察规范GB50287—2008》或水利水电工程地质手册来确定渗透破坏类型及渗透比降。本文仅根据《水利水电工程地质勘察规范GB50287—2008》确定。

关于渗透破坏类型判定原则及公式如下，以此为根据计算堤基渗透变形类型及允许比降。

4.1 判断土的渗透变形类型

土的渗透变形类型通过不均匀系数来判别，计算公式为：

式中：Cu≤5的土可判别为流土;对于Cu＞5的土采用以下判别方法：

1)流土：P≥35%。

2)过渡型取决于土的密度、粒级和形状：25%≤P＜35%。

3)管涌：P＜25%。

通过计算得出坝体填筑土Cu值均＞5，所以应用2)的判别方法得出：P=23，为管涌型。

4.2 临界水力比降Jcr的确定

根据水利水电工程地质勘察规范，管涌型可用公式：

式中：K为土的渗透系数，P为土的细粒颗粒含量，以质量百分率计，%。其中：由于此次勘探过程中所取的19组样中仅有两组为级配不连续土，所以按级配连续的土的界限粒径df计算，d70、d10分别为小于该粒径的含量占总土重70%、10%的颗粒粒径，mm;Gs为土粒比重，n为土的孔隙率;d5、d20分别为＜该粒径的含量占总土重5%、20%的颗粒粒径，mm。孔隙率n为经验值。在勘探过程中坝体钻孔处没有做注水(压水)实验，故利用前期钻孔的实验数据。个别钻孔渗透系数较大，不具代表性，因此K值取前期坝体钻孔渗透系数的平均值。允许水力比降的确定方法以计算值除以安全系数给出(安全系数一般取1.5～2.0，考虑本工程重要程度，结合坝体填筑土岩性粉土质粗砂安全系数取2.0)。

表2 渗透变形计算成果表

5 结论及建议

综上所述，好汉泊水库坝体填筑土存在渗透变形问题，破坏类型为管涌型。可能由于前期坝体在塑性混凝土防渗墙施工期间，防渗墙未达到设计底高程而留下隐患造成渗漏通道，形成坝后渗漏。因此建议对坝体斜孔进行帷幕灌浆处理，以减少坝体填筑土的渗透压力。

［1］水利电力部水利水电规划设计院.水利水电工程地质手册［S］.北京：水利水电出版社，1985.

［2］水利部湖南省水利水电勘测设计研究总院SL55—2005中小型水利水电工程地质勘察规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［3］水利部水利水电规划设计总院，长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.GB50287—2008水利水电工程地质勘察规范［S］.北京：中国计划出版社，2009.

［4］工程地质手册编写委员会.工程地质手册：第四版［S］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

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1007-7596(2012)03-0115-02

2011-12-08

宋扬(1984-)，男，黑龙江哈尔滨人，助理工程师。