坝基土工程地质问题分析

□艾合买提江·买买提（新疆塔里木河流域阿克苏管理局阿克苏河上游管理站）

坝基土工程地质问题分析

□艾合买提江·买买提（新疆塔里木河流域阿克苏管理局阿克苏河上游管理站）

阿克苏河流域库玛拉克河东岸总干渠工程规模为大（二）型工程，工程等级为三级，文章根据库玛拉克河东岸干渠工程勘查研究的工作实践，详细分析论证了坝基土水文地质条件，对坝基土工程地质问题进行了探讨，结果显示，库玛拉克河东岸干渠工程坝基渗透是不稳定的，安全度为C级，建议进行垂直和水平防渗，增长渗径，减小渗漏量和渗流比降。

干渠工程；坝基土；工程地质

1　工程概况

阿克苏河流域库玛拉克河东岸总干渠（上段）位于天山南麓边缘、塔里木地台库车山坳陷西端带，干渠渠线在温宿县西北面，工程在温宿县境内。工程界于东经79°36′01″～ 79°54″24″，北纬41°26′～41°34′04″，海拔高程在1600～1200m之间，区内地势由北向东倾斜，地形坡度6～9°。

整个工程区位于第四系地层内，库玛拉克河两岸发育有Ⅰ～Ⅳ级阶地，东岸总干渠（上段）位于库河左岸Ⅰ、Ⅱ级阶地及河流左岸的漫滩上，地层岩性主要为Q4al冲积砂卵石、Q3pl洪积含土碎石及Q3al+pl冲洪积砂卵石地层，局部Q4pl洪积含土碎石层。总干渠20km范围内较为平静，属相对较稳定地段。工程区地震基本烈度为Ⅶ度。

2　干渠工程坝基土工程地质问题分析

2.1坝基渗漏

2.1.1坝基渗漏分析

库玛拉克河东岸总干渠工程坝基土质为冲洪湖积物，根据勘探情况，坝基土地层岩性主要为沙壤土和粘土两种类型，在坝基土渗透试验中得到的粘土渗透系数K=4×10-5cm/s，可见其为弱水层，具备一定的隔水性能，沙壤土的渗透系数K=2.50×10-3cm/s，也为弱透水层，可作为隔水层。

2.1.2坝基渗漏量的估算

根据库玛拉克河东岸总干渠工程坝基渗透边界条件，采用无限透水公式进行总干渠工程坝基渗透量的测算，计算结果见表1和表2。

式中：q为坝基渗漏量；h为坝基渗透流速；H为坝基上下游之间的水头差；l为坝基半宽；自坝基中点算起的水平坐标值用x表示。

表1　无限厚透水坝基中渗漏量与（x/l）数值表

表2　坝基渗漏量计算表

将地下水天然径流量考虑在内的坝基日渗漏总量为16 186.48m3/d，而其年渗透量为590.81万m3/a，故而可以采用年渗透量减去坝基透水断面的天然径流量的方法确定库玛拉克河东岸总干渠工程坝基渗漏量。而坝基透水断面的天然径流量可以通过达西公式进行计算。公式如下：

式中：Q为坝基透水断面的天然径流量（m3/d）；K为均质砂的渗透系数（m/d）；A为渗流过水断面面积（m2）；J为水力坡度。经计算，库玛拉克河东岸总干渠工程坝基透水断面的天然径流量为6.18万m3/a；坝基渗漏量为584.63万m3/a。

2.2坝基土的渗漏稳定

2.2.1坝基土的渗透系数

坝区地形向南东微倾，地形坡度1/4 000～1/5 000之间，地下水流向与地形坡度基本一致，地下水埋深随水位的变化而变化，主坝4+000至8+850段距塔里木河800～1 300m，这段地下水补给塔河水，在洪水期受塔河水的顶托地下水壅高，部分地段溢出地表，而主坝局部地段形成水中之坝。本次勘察在枯水期进行的，各坝段地下水埋深分别为：主坝0.50～2.50m，北副坝0.70～2.50m，南副坝0.50～2.50m。我们在野外做渗水试验，并取原状土样进行室内渗透试验，确定了坝体各段覆盖层的渗透系数。渗透系数详见表3。

表3　坝基土的渗透系数表

2.2.2坝基土的渗漏稳定

根据《中小型水利水电工程地质勘察》规范，依照坝基岩土的级配特征，可判定坝基岩土的渗透破坏类型。

坝基粉细砂层的渗透变形采用粉细砂颗粒含量（Pc）分析法判定，Pc为土的细颗粒含量，级配不连续土的Pc值，从颗分曲线查得：

根据规范中对土的渗透破坏类型的判别方法，Pc

经计算，粉细砂的临界水力比降J临=0.30。

J允=J临/2=0.15，粉细砂管涌的允许水力坡降J允取0.15。

根据库玛拉克河东岸总干渠工程主坝坝基出逸点实地勘测资料，主坝段的出逸比降值为0.18～0.20。实际勘测渗透比降值大于允许渗透比降值，充分说明主坝坝基渗透具有不稳定性。

从主坝坝基岩性剖面图上可看出，主坝0+300～1+800，2+600～3+600，4+000～4+500，9+100～9+900段坝基分布有较厚的粉细砂层，必须进行防渗处理，内坝位置淤积的粘土及沙壤土水平层理明显，渗透系数K的取值在2.50×10-3～7×10-4cm/s之间，属于中等透水层，管涌可能性较大。必须考虑对主坝进行必要的防渗处理。

2.3坝基土的压缩性

为了解坝基土的压缩性，对坝基各种土层取原状样，进行室内压缩试验，试验成果为压缩系数a值最大值0.30mPa-1，最小值0.10mPa-1，平均值0.21mPa-1。压缩模量Es最大值19.21mPa，最小值为4.43mPa，平均值为9.89mPa。根据规范，本工程坝基粘性土为中等压缩性和高压缩性土，安全度为C级，需增加坝基的密实度。

3　结语

坝基粉细砂分布较多，渗透性较强，一般在7×10-3cm/s左右。根据坝基土物理力学指标分析，坝基土渗透破坏型式为管涌，允许水力坡降J允=0.15，而根据渗流计算，主坝段在设计水位下的最大渗流坡降i=0.23，大于J允=0.15。由此可见，坝基渗透是不稳定的，安全度为C级，建议进行垂直和水平防渗，增长渗径，减小渗漏量和渗流比降。

P642

A

1673-8853（2016）08-0113-02

2016-03-23

（责任编辑：左英勇）

艾合买提江·买买提（1976-），男，工程师，主要从事工程管理工作。

［1］罗兴建.重庆市秀山县隘口水库工程坝基工程地质条件研究［J］.水利规划与设计，2010（5）.

［2］张强骅,李兄莲.对西宁城区古近系泥岩工程地质特性的新认识［J］.中国煤炭地质，2010（1）.