廣西玉林寒山水庫(kù)安全評(píng)價(jià)及防滲加固設(shè)計(jì)

廣西玉林寒山水庫(kù)安全評(píng)價(jià)及防滲加固設(shè)計(jì)

1水庫(kù)樞紐工程寒山水庫(kù)距離廣西玉林市約8公里。這是一個(gè)以灌溉為主的中等水庫(kù)。水庫(kù)控制集水區(qū)9.81公里和室外旁路面積29.公里，總收水面積1590.3m，正常水位110m，設(shè)計(jì)灌溉3.12萬(wàn)畝，最大年灌2.1萬(wàn)畝。水庫(kù)樞紐主要建筑物有主壩1座、付壩2座,排洪道1座,輸水涵管2座,引水渠1條。由于主付壩滲漏嚴(yán)重,溢洪道及引洪渠等設(shè)施不完善且已年久失修,歷年列為三類危險(xiǎn)工程,需進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。主壩壩高為20.8m,壩頂寬5.5m,壩頂高程為113.5m,壩頂長(zhǎng)212m,雖壩體不高,但壩基為松散狀的砂及礫石層,滲漏比較嚴(yán)重,是防滲的重點(diǎn)部位。為此,2000年12月27日～2001年8月23日加固設(shè)計(jì)采用高壓擺噴灌漿對(duì)主壩進(jìn)行防滲加固處理。2主壩加固前的滲透2.1壩體材料及滲流分析根據(jù)鉆探觀察分析,壩基表面有一層厚約1.5～3m的粉質(zhì)亞粘土,滲透系數(shù)k0=10-5cm/s,內(nèi)坡為水泥土斜墻,滲透系數(shù)k1=10-5cm/s,壩體填土為礫質(zhì)壤土,滲透系數(shù)k2=6×10-4cm/s,若考慮壩基粘土層不遭破壞,則壩體滲漏量及滲潤(rùn)線可按不透水地基且下游有反濾堆的斜墻壩計(jì)算,計(jì)算采用黃委設(shè)計(jì)院與河海大學(xué)工程力學(xué)研究所聯(lián)合編制的計(jì)算軟件《水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)》,用滲流有限元法進(jìn)行滲流計(jì)算。2.2滲透梯度分析2.2.1土體臨界坡降主壩壩體土粒比重為γs=2.67g/cm3,土體空隙比e=0.71,空隙率n=0.42。因此,土體的臨界坡降jc為:jc=(γs/γ-1)(1-n)/k式中:jc——臨界坡降;γs——土粒比重;γ——水的比重;n——土的孔隙率;k——安全系數(shù);為1.5～2,現(xiàn)取k=1.5。經(jīng)計(jì)算,可得主壩jc=0.65。2.2.2通過(guò)流網(wǎng)測(cè)定原理監(jiān)測(cè)由最大斷面穩(wěn)定滲流期的流線求出壩體內(nèi)最大滲透坡降值J:J=ΔH/ΔL式中:J——滲透坡降;ΔH——浸潤(rùn)線上進(jìn)出口兩點(diǎn)間的水頭差,可由流網(wǎng)中測(cè)出;ΔL——浸潤(rùn)線上進(jìn)出口兩點(diǎn)間距離,可由流網(wǎng)中測(cè)出。從表1可以看出,主壩在各工況下壩體的滲透坡降均小于臨界流土坡降,壩體的局部滲透是穩(wěn)定的,主壩在穩(wěn)定滲流作用下是安全的,不會(huì)發(fā)生流土破壞。3水庫(kù)加固后的滲透3.1壩體及壩體的滲透系數(shù)計(jì)算工況:①上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位;②上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位;③上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位。根據(jù)《寒山水庫(kù)主壩高噴灌漿圍井試驗(yàn)報(bào)告》提供的試驗(yàn)值,壩體的滲透系數(shù)為5×10-4cm/s,砼心墻滲透系數(shù)為2.57×10-6cm/s。壩基粗砂層滲透系數(shù)為1×10-2cm/s。有限透水地基上有排水棱體的砼心墻壩計(jì)算模型。計(jì)算采用黃委設(shè)計(jì)院與河海大學(xué)工程力學(xué)研究所聯(lián)合編制的計(jì)算軟件《水工結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)》,用滲流有限元法進(jìn)行滲流計(jì)算,繪制滲流分析成果圖如圖1。3.2水浸線實(shí)測(cè)資料主壩加固后2001年9月23日至2005年7月21日浸潤(rùn)線實(shí)測(cè)資料,根據(jù)實(shí)測(cè)資料繪制浸潤(rùn)線見(jiàn)圖2,3,寒山水庫(kù)放水與停水滲流量對(duì)比如下表2。4編制壩體防滲試驗(yàn)成果,確定灌漿前后的滲漏量以減少實(shí)踐的結(jié)果和效果,(1)主壩滲漏量觀測(cè)資料分析:主壩滲漏觀測(cè)設(shè)施設(shè)在主壩壩腳外,為地下廊道式,其滲漏量的觀測(cè)成果受到降雨地表水下滲的影響,尤其是設(shè)在主壩右端觀測(cè)設(shè)施受灌溉渠漏水的影響(表2滲漏量對(duì)比亦說(shuō)明其有很大影響),滲漏量觀測(cè)數(shù)據(jù)有反?，F(xiàn)象,未能代表其主壩的實(shí)際滲漏量,作為主壩灌漿前、后對(duì)比缺少說(shuō)服力,如灌漿前1996年7月29日庫(kù)水位105.50m滲漏量為13.4L/s,1997年6月5日庫(kù)水位105.36m,滲漏量為8.8L/s,而1997年9月6日庫(kù)水位106.27m,滲漏量為8.8L/s等,均說(shuō)明其成果受外界影響較大,但就一般來(lái)說(shuō)每年的12月份至次年的3月份降雨極少,基本無(wú)灌溉用水,渠道進(jìn)入維修期,這一階段的滲漏量基本代表主壩的滲漏量,現(xiàn)選擇該時(shí)期庫(kù)區(qū)無(wú)降雨、無(wú)灌溉放水時(shí)的同等庫(kù)水位灌漿前后的滲漏量對(duì)比見(jiàn)下表3。從表3可以看出,觀測(cè)的滲漏量基本屬于主壩本身,在同等庫(kù)水位的情況下灌漿后的滲漏量比灌漿前有所減少,在正常情況下減少20%～35%。另從表3反映的滲漏量看庫(kù)水位基本相同放水灌溉的滲漏量為3.8L/s,不放水時(shí)為2L/s,不放水時(shí)少47%,灌漿前的1999年10月20日～2000年7月1日庫(kù)水位在101.50m左右時(shí)其平均滲漏量為4.41L/s,按47%扣除放水影響后作為主壩滲漏,實(shí)為2.34L/s,與灌漿后同等水位比滲漏量減少23%。由此,認(rèn)為主壩高噴灌漿起到一定的防滲作用。(2)從浸潤(rùn)線分析看:正常情況下防滲墻前后水位稍有下降的趨勢(shì)。(3)從圍井試驗(yàn)成果看:防滲墻滲透系數(shù)為2.57×10-6cm/s,而壩體的滲透系數(shù)為5×10-4cm/s,兩者相差為100倍。(4)理論計(jì)算正常工況浸潤(rùn)線未逸出壩面,實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線與理論計(jì)算對(duì)比,實(shí)測(cè)雖高出理論線2～3m