官地大坝渗流渗压监测分析及评价

阮彦晟

（中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 引言

大坝建成蓄水后，在水压力作用下，坝基、坝体、坝肩往往出现渗流现象，对大坝安全运行极其不利。过大的渗流可能引起大坝的损坏甚至失事，根据国内外统计，因渗流问题造成的大坝失事占工程总数的40%[1]，因此，这是蓄水后设计、施工和运行管理必须关注的重点之一。坝基扬压力和渗流量的观测是最直接的也是最有意义的安全措施，尤其是对于重力坝，这些观测是头等重要的[2]。通过坝基渗流渗压监测成果的分析，可以了解帷幕及排水设施的工作性状，评判大坝的工作状态是否正常。

1 工程概况

官地水电站位于四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江河口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。坝址距西昌市的直线距离约30km，公路里程约80km，电站主要任务是发电，水库正常蓄水位1330.00m，总库容7.6亿m3，水库回水长58km，装机容量2400MW。

工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引（尾）水发电系统等组成。其中拦河大坝为碾压混凝土重力坝，泄洪建筑物位于河床中部，为5孔溢流坝段和左、右中孔坝段，泄洪建筑物两侧为左、右岸挡水坝段，大坝坝顶高程1334.00m，最低建基面1166.00m，最大坝高168m，坝顶长度529.32m，最大底宽153.2m。4台（4x600MW）水轮发电机采用单机单管供水，设计水头115m，单机引用流量586.25m3/s；采用“两机一室一洞”的尾水布置格局。电站厂房为首部式地下厂房，地下厂房安装4台600MW的机组，机组安装高程1197.80m。

坝址位于高山峡谷区，谷坡陡峻，地质构造相对复杂，两岸地形总体坡面较为整齐，山体浑厚，河谷呈不对称的“V”字型。枢纽区位于雅砻江虎山滩至打罗向西凸出的河弯段，出露地层主要为二叠系上统玄武岩组（P2β），与水工建筑物有关的主要是下段P2β1及中段P2β2的下部，其中分布最广的地层为P2β15。P2β15层岩石坚硬、裂隙不太发育、岩体完整性相对较好；P2β2层岩石坚硬但均一性稍差。坝址区基本地震烈度为VII度。

电站于2007年9月正式开工建设，2011年11月下闸蓄水，2013年3月4台机组全部建成发电，主体工程完工。

2 大坝渗流渗压监测布置

2.1 坝基

根据枢纽各建筑物的布置型式、基础的地质条件和渗流控制的工程措施，在基础帷幕灌浆廊道沿坝轴线设一个监测纵断面，在9#、13#、17#坝段中部各设一个监测横断面:纵断面每个坝段埋设一根测压管，另在大坝基础第一排辅助纵向排水廊道埋设5根测压管，第二排辅助纵向排水廊道埋设3根测压管；三个横断面建基面高程从上游至下游布置渗压计；左岸1260m灌浆平硐防渗帷幕后设3个测压管；右岸1254m灌浆平硐防渗帷幕后设4个测压管；用于监测大坝基础的扬压力。

2.2 坝体

在17#-19#坝段高程1264.00m层面铜片止水后布置了3支渗压计，监测坝体层面渗压。

3 坝基扬压力设计控制指标

根据《混凝土重力坝设计规范》[3]，坝基渗透压力采用扬压力折减系数作为设计控制指标。河床坝段坝基面扬压力和岸坡坝段坝基面扬压力控制图形见图1，扬压力折减系数设计控制值见表1。

图1 扬压力控制标准图形

表1 扬压力折减系数控制指标表

4 渗流渗压监测成果分析

4.1 基础帷幕防渗分析

4.1.1 时间过程分析

坝基各渗压测点随上游水位变化过程线见图2-图7。从图2-图3中可以看出:

（1）两岸挡水坝段大部分测点渗压值与坝前水位有较好)的相关关系，且基本与水位变化同步，滞后性不明显。

图2 左岸挡水坝段主排水孔水位变化过程线

图3 右岸挡水坝段主排水孔水位变化过程线

图4 河床坝段主排水孔水位变化过程线

图5 河床坝段排水廊道水位变化过程线

图6 左岸1260灌浆平洞水位变化过程线

图7 右岸1254灌浆平洞水位变化过程线

（2）大坝蓄水之后，各测压管水头上升较小，坝前水位明显高于各测点渗压水位。

（3）测压管水头由河床向两岸逐渐升高，符合大坝渗流场一般规律。

（4）UP20和UP21号测压管在短时间内发生水位陡降情况，且该情况与库水位相关性差，较为异常，推测应与坝内施工滞水影响有关。

从图4、图5中可以看出:

（1）河床坝段各测点测压管水位在水库蓄水后上升不明显，且远远低于坝前水位，表明坝基帷幕防渗效果良好。

（2）两排辅助纵向排水廊道测点水位与上游水位相关变化不明显，且远小于上下游水位，与主排水孔处测压管水位相比有一定折减，表明坝基排水效果良好。

（3）UP13、UP15和UP28号测压管在短时间内发生水位陡升陡降情况，且该情况与库水位相关性差，较为异常，分析应与坝内施工滞水影响有关。

从图6-图7中可以看出:左右岸灌浆平洞各测点测压管水位基本上在1260m上下波动，且远远低于坝前水位，表明坝基帷幕防渗效果良好。

4.1.2 空间分布分析

为评价大坝坝基防渗排水效果，需要分析坝基扬压力折减系数是否满足设计值。

图8为坝基测压管监测水位上游立视图，从图中可以分析出:各测点水位基本在廊道底板高程附近，或略高于廊道底板高程，表明坝基防渗排水效果良好，监测成果与设计值较一致，满足设计要求；随库水位向上抬升各测点水位基本呈上升趋势，左右岸挡水坝段上升幅度较溢流坝段要大，符合大坝渗流场一般规律。

图8 坝基测压管监测水位

图9为典型坝段扬压力折减分布图，从图中可以看出，扬压力折减系数小于设计值，且沿下游方向逐步递减，符合大坝渗流场一般规律，说明大坝坝基渗控效果较好；在库水位蓄至接近1330.00m高程情况下，典型坝段坝基根据监测数据显示帷幕后主排水孔位置扬压力折减系数均小于设计值，表明大坝的坝基防渗排水效果良好，满足设计要求。

图9 典型坝段扬压力折减分布

根据各测压管测点监测数据及相应上下游水位，可以求得目前各坝段坝基关键点的扬压力折减系数与设计值进行比较，评价坝基防渗排水效果，具体见表2。从中可以看出，各测点扬压力折减系数均小于设计值，表明大坝的坝基防渗排水效果良好。

4.2 坝体渗流渗压分析

坝体层面渗压成果过程线见图10。从图中可以看出:坝体层面各渗压测点水位在水库蓄水后上升不明显，表明坝体层面防渗效果较好。

表2 坝基实测与设计扬压力系数对比表

5 结论

通过对官地大坝渗流渗压的分析，可得到几点认识:

（1）当水库蓄水位蓄至1330.00m高程时，所有坝段坝基实测扬压力折减系数小于设计值,坝体层面各渗压测点水位在水库蓄水后上升不明显，坝体层面防渗效果较好。（2）坝基防渗和排水设施总体工作状态良好，大坝防渗排水设施对保证大坝稳定起到良好作用。（3）大坝经受了水库正常蓄水的考验，从大坝蓄水过程中坝基渗透压力变化以及空间分布来看，坝基渗流场符合一般规律，大坝工作正常。

图10 坝体层面渗压水位过程线

[1]赵志仁.大坝安全监测的原理与应用[M].天津:天津科学技术出版社，1992.

[2]刘桂印.扬压力观测在大坝安全监测中的作用[J].华东电力，1985（5）:38-40.

[3]SL319-2005混凝土重力坝设计规范[S].北京:中国水利水电出版社，2005.