土石坝异常渗漏原因综合分析

玄 鹏，王春婷

（1.青岛市水利勘测设计研究院有限公司，山东 青岛266100；2.河海大学农业科学与工程学院，江苏 南京210098）

目前，常用的土石坝渗漏分析方法有勘探分析、综合物探法、荧光示踪剂法、大坝渗漏多源信息融合诊断技术及联合运用多种新技术对大坝渗漏进行探测。

本文借鉴上述多种渗漏分析方法与技术，以现场渗漏观测及监测数据为基础，结合地质钻孔、高密度电法探测及现场试验等技术对山东田庄水库坝后异常渗漏明流进行了分析，为同类型土石坝异常渗漏分析提供了参考。

1 工程概况

田庄水库位于山东省境内，是一座以防洪、灌溉为主，结合水力发电、水面养殖、工业供水等综合利用的大（2）型水库，总库容1.31亿m3，兴利库容0.68亿m3。异常渗漏明流出现在水库北放水洞后，原设计北放水洞穿坝涵洞出口与引水干渠相接，同时分出岔管与放水洞后电站进水管相接，后电站废弃拆除，对穿坝涵洞进行了封堵，随后北放水洞处于停用状态。虽然现状北放水洞近期多年来未向下游干渠放水，但是放水洞出口处干渠内一直存在积水情况，且原电站站址位置出现了明流。据现场管理人员反映，该情况自水库除险加固前即多年存在，水库除险加固后该问题未显著改善。

2 渗漏分析

结合水库北放水洞渗漏点情况，初步分析导致该处渗漏明流的可能原因有以下几方面：北放水洞后出水渠积水渗漏；坝体截渗效果达不到设计要求产生渗漏；坝基截渗效果达不到设计要求产生渗漏；左岸坝肩侧向渗漏。

2.1 渗漏量统计

为探明渗漏量情况，在渗漏点处新建薄壁堰测流并进行了为期两周的渗漏量观测，同时，观测北放水洞后干渠内积水水位情况。

从观测统计数据显示，在观测期内，水库水位维持在307.5~307.9 m左右，该渗漏点渗漏量基本稳定，除因降雨导致流量增大外，渗漏量基本稳定在27.3 m3/h，北放水洞后出水渠水位稳定在298.45 m左右。

经过坝体渗流计算分析，如图1所示，库水位307.8 m时，北放水洞附近坝段（0+680~0+881坝段）总渗流量约为0.17 m3/h，远小于当前观测到的27.3 m3/h。

图1 北放水洞坝段坝体渗流计算结果图

2.2 北放水洞出水渠积水原因分析

北放水洞出水渠积水水位基本保持稳定，受降雨影响很小，据现场调查了解，该处积水多年存在且水位较稳定，无明显补给水源，推测此处水位与库水位相关。查询大坝相邻测压管观测断面（0+680断面）观测数据，当水库水位位于307.8 m左右时，位于下游坝脚处的测压管水位基本位于298.80 m左右，与出水渠积水水位（298.45 m）相近，据此推断出水渠积水水位与坝体浸润线基本一致，此处积水水位为大坝下游正常水位，与异常渗漏关系不大。

2.3 坝体渗漏分析

北放水洞附近的坝体截渗主要依靠塑性混凝土防渗墙。根据大坝0+680渗流观测数据，防渗墙后较墙前水位降幅较大，至下游坝脚处水位低于地面2 m左右，显示坝体截渗效果良好。

同时，根据高密度电法对0+700~0+828坝段探测成果，防渗墙墙体连续，无大规模渗漏现象，表明坝体截渗体系完整可靠。

另外，选取0+800断面进行注水试验，根据注水试验结果，该处防渗墙渗透系数9.30×10-7cm/s，满足设计要求。综合观测数据、物探成果及注水试验结果，坝体防渗效果良好，基本不存在坝体渗漏问题。

2.4 坝基渗漏分析

坝基截渗方式为帷幕灌浆，帷幕灌浆与坝体防渗体结合形成完整的大坝防渗体系。选取北放水洞坝段（桩号0+769）进行地质钻孔取样分析。

从地质剖面图看出，大坝基岩为石灰岩，分布较均匀，无断层、破碎带等渗漏通道。另对0+759.2及0+784.5坝段进行基岩透水率压水试验，试验结果显示，0+759.2坝段基岩透水率0.91~1.98Lu，0+784.5坝段基岩透水率0.43~1.39Lu，均满足设计及相关规范要求，因此坝基渗漏导致北放水洞后异常渗漏明流的可能性较小。

2.5 坝肩绕渗分析

根据高密度电法探测坝体成果，如图2所示，大坝桩号0+880~0+900附近有一处低阻异常带，向下延伸，推测此处为断裂切割基岩并充水导致的低阻异常带。

图2 0+700~0+950坝段物探成果图

同时，该水库的设计资料显示0+881~0+980坝段基岩并未进行帷幕灌浆处理，大坝坝基位于奥陶系灰岩上，岩溶裂隙较为发育，基岩内极易产生渗漏通道，导致坝后渗漏。北放水洞后渗漏点所在位置地势较低，坝肩位置地势较高，渗水会通过坝基岩溶裂隙自高处向低处汇集，分析此处渗漏带为坝后异常渗漏的主要通道。

3 结语

针对水库坝后异常渗漏明流现象，本文以现场渗漏观测及大坝监测数据为基础，结合地质钻孔、高密度电法探测及现场试验等技术，对坝体渗漏、坝基渗漏、坝肩绕渗等分别进行了分析，经分析认为坝肩绕渗为产生该处异常渗漏的主要原因。

根据渗漏观测统计数据，当前年渗漏总量约为25万m3，仅占兴利库容的0.37%，考虑该处渗漏已多年稳定存在，渗漏量较小，渗水为清水，未见土颗粒析出，未对坝体安全及蓄水安全造成影响。

受水库整体调度影响，本文采用的渗漏量统计数据仅为水库水位稳定在307.8 m左右时采集，在条件合适时应进一步研究不同水库水位情况下的渗漏变化。