《L水庫大壩除險加固設計》13000字（論文）

L水庫大壩除險加固設計目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1L水庫工程概況 21.1基本情況 21.2水文資料 21.3工程地質與工程質量 31.4工程除險加固必要性 61.5工程規(guī)模和任務 62L水庫除險加固復核 72.1壩頂高程復核 72.2滲流及滲滲透穩(wěn)定復核 103.3壩坡穩(wěn)定性復核計算 164L大壩除險加固設計 214.1防滲加固設計 214.3白蟻防治【白龜山水庫大壩白蟻防治對策及初步成效】 27

1L水庫工程概況1.1基本情況L水庫座落于漢江水系，壩址以上控制流域面積16.8km2，多年平均徑流量1487.4m3，水庫總庫容1173萬m3，設計灌溉面積1.735萬畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫于1958年動工興建，于1959年3月建成受益，原為小型水庫，后經(jīng)1970年、1973年二次擴建成現(xiàn)狀規(guī)模。投入運行后已為當?shù)毓まr業(yè)生產發(fā)揮了一定的經(jīng)濟效益和社會效益，但因歷史原因和投資限制，工程質量較差，運行中暴露出不少影響水庫安全的嚴重隱患。雖經(jīng)加固處理，至今仍不能正常運行，多年來水庫一直控制運行，成為該省的重點病險中型水庫之一。1.2水文資料1.2.1流域概況1.2.1.1自然地理L水庫座落于漢江水系，壩址以上控制流域面為16.8km2，多年平均徑流量1487.4m3，水庫的總庫容1173萬m3，設計灌溉面積1.735萬畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。1.2.1.2氣象水文本流域屬亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明。冬季盛行西北風，干冷；夏季盛行東南或西南風，溫而暖。春、秋季較短，夏、冬季略長。多年平均氣溫17.2℃，多年平均最大風速12.0m/s，流域內多年平均降雨量為1550.5mm，最大降雨量為2058.1mm，最小降雨量為1002.8mm，降雨量年季變化較大，年內分配也不均勻。1.2.2設計洪水1.2.2.1設計洪水標準及原則L水庫為中型水利工程，大壩為土壩，按規(guī)范規(guī)定，其設計洪水標準為五十年一遇（P=2%），校核洪水標準為千年一遇（P=0.1%）表1.1洪水標準建筑物名稱洪水標準大壩、溢洪道、輸水涵管溢洪道消能防沖施工導流建筑物設計洪水標準50年一遇（P＝2％）30年一遇（P＝3.33％）5年一遇（P＝20％）校核洪水標準1000年一遇（P＝0.1％）//風速和風區(qū)長度：表1.2風速、風區(qū)長度壩名項目主壩洪水頻率p（%）0.12水庫靜水位（m）161160.2風區(qū)長度（km）11計算風速（m/s）12.016.01.2.2.3設計洪水壩址流域特征值:流域面積F=16.8km2，主河長度L=4.6km，坡降J=0.046。表1.3水位情況表正常蓄水位159.4m相應庫容987.5萬m3設計洪水位160.2m相應庫容1069.3萬m3校核洪水位161m相應庫容1117萬m3死水位139m相應庫容81.5萬m31.3工程地質與工程質量1.3.1區(qū)域地質概況樞紐區(qū)地貌為構造剝蝕，侵蝕中低山巖溶地貌。壩址左岸山頂高程280m左右，山體坡度較緩，坡角20°～30°；右岸山勢較平緩。大壩下游地形較窄，地勢較高。樞紐區(qū)出露的地層主要有第四系覆蓋層和二迭系地層，從區(qū)域地質圖上可以看出，在測區(qū)內無較大斷裂。根據(jù)國家建設部2015年頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)設計地震基本加速度值小于0.05g，該區(qū)域穩(wěn)定。區(qū)內水文地質條件較為復雜，區(qū)內巖層的透水性因受巖性、構造、巖溶發(fā)育程度的制約，表現(xiàn)了極大的不均一性，可溶巖地層由于巖溶的不均一性又導致了透水的不均一。L水庫庫區(qū)由于地形巖性、構造上的不均一，構成了巖溶洼地成庫的諸多有利條件；但由于巖溶強烈發(fā)育，溶蝕管道的網(wǎng)絡化和系統(tǒng)化，又導致水庫嚴重漏水的不利因素。水庫庫周多為20～25°左右的緩坡，表層為殘坡積粘土覆蓋層，土層較密實，下伏基巖為石灰?guī)r及少量紫色頁巖，粉砂巖，局部地段基巖裸露，庫周穩(wěn)定條件較好。大壩右岸地勢較平緩，表層為殘坡積粘土覆蓋層，土層較密實，下伏基巖為石灰?guī)r，不存在近壩庫岸穩(wěn)定問題。大壩左岸（溢洪道以上）山體坡角為30~35°，局部坡角達50°,表層為殘坡積粘土覆蓋層，土層稍密實，下伏基巖為薄層灰?guī)r夾頁巖，傾向為順坡向，傾角30°，與山體地形坡度基本一致，不利于左岸山體穩(wěn)定。目前在大壩左岸溢洪道山坡存在一面積較大的滑坡體，大壩右岸存在庫岸穩(wěn)定問題。庫區(qū)內植被條件較好，局部地表沖刷較劇，總體來看水庫固體逕流較少，水庫淤積問題不大。樞紐區(qū)出露的地層主要有第四系覆蓋層，二迭系地層。第四系覆蓋層包括殘坡積粘土、洞穴堆積物。二迭系包括二疊長興階和二疊系龍?zhí)峨A。覆蓋層在整個壩址范圍內廣泛分布，巖性為紅黃色粘土，局部夾灰?guī)r碎塊、碎屑等，土層結構較密實，粘結性中等至較好，呈可塑～硬塑狀態(tài)。該層分布較廣泛，厚度0-14m左右。表1.3物理力學指標平均值指標平均值指標平均值天然含水率(%)24.72塑限(%)26.9濕密度(g/cm3)1.9塑性指數(shù)(%)22.0干密度(g/cm3)1.52壓縮模量(Mpa)9.26比重2.71壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.23孔隙比0.75凝聚力(Kpa)22飽和度(%)89.26內摩擦角(度)23.8液限(%)48.9滲透系數(shù)（cm/s）3.56×1.3.2壩體概況L水庫大壩為均質土壩，壩頂高程165.40m，壩頂長145.5m，頂寬6.0m，最大壩高35.4m（本次勘探最大壩高為32.00m），上游壩坡分別在142.2，152.0，155.0m處設置三級馬道，各級馬道寬度分別為2.5m、4.0m和4.0m。壩坡自壩頂依次為1：2.7，1：4.0，1：3.0，1：3.4。下游壩坡在158.6m處設置為一級馬道，壩坡為1：2.1左右。大壩迎水坡及背水坡均為塊石護坡。經(jīng)鉆孔取芯檢查，壩體填土成份主要為殘坡積粘土，黃紅色及黃色，由灰?guī)r風化殘積形成，夾有少量碎石，碎石粒徑一般為1～4cm，局部大于10cm。土層結構較松散，粘結性中，呈可塑狀態(tài)，土料來源于大壩左右岸山坡及庫周殘坡積粘土層和風化層。大壩填土室內定名為多含礫低液限粘土。表1.4壩體填土物理力學指標實驗結果統(tǒng)計表數(shù)值指標建議值天然含水量(%)27.7濕容重(g/cm3)1.75干容重(g/cm3)1.42比重2.71孔隙比0.88液限(%)43.1塑限(%)20.8塑性指數(shù)23.2壓縮模量(Mpa)5.56壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.39凝聚力Kpa18內磨擦角(度)18.6貫入擊數(shù)(擊)8滲透系數(shù)（cm/s）5.34×表1.5防滲心墻土物理力學指標數(shù)值指標建議值天然含水量(%)29.48濕容重(g/cm3)1.82干容重(g/cm3)1.41比重2.72孔隙比0.86液限(%)54.2塑限(%)23.9塑性指數(shù)30.1壓縮模量(Mpa)4.48壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.46凝聚力Kpa18內磨擦角(度)18.3滲透系數(shù)（cm/s）5.11×貫入擊數(shù)(擊)8在棱體部位挖一探坑檢查棱體質量，據(jù)現(xiàn)場觀察，在棱體內未見有反濾料，僅見塊石及碎石，僅為一塊石堆體?？梢娎怏w質量較差，難以起到反濾作用。據(jù)現(xiàn)場檢查大壩內外坡均為塊石護坡，塊石巖質為石灰?guī)r，弱風化，僅局部為強風化，塊石質量較好。但塊石下無砂礫石墊層。1.4工程除險加固必要性壩體填土主要為殘坡積粘土，土層結構很松散，含有少量風化碎石，室內檢測壓縮系數(shù)較大，碾壓不密實且不均勻。壩體填土滲透系數(shù)較大，為中等透水層，不滿足規(guī)范要求。沖抓鉆套井心墻土質為較均勻的粘土，所建部分起到了一定作用，但心墻土的滲透系數(shù)仍偏大，不滿足《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）中4.6.1的第一條。所以本次設計不考慮沖抓鉆套井心墻作用，由于心墻土質為較均勻的粘土按照均質土壩考慮。大壩反濾棱體施工質量差，無分級反濾料，難以起到反濾作用。大壩壩體內有多處白蟻分群孔。水庫大壩存在的主要問題：①大壩壩頂防浪墻未設伸縮縫，出現(xiàn)多處裂縫；壩體有多處沉陷塌洞。②大壩壩體、壩基滲漏嚴重。③上游塊石護坡底部無墊層、塌陷變形、零亂不堪。④下游壩坡為干砌塊石護坡，凹凸不平，無壩面排水設施、底部無墊層。⑤大壩排水棱體，未設反濾料。滲水帶出粘土，淤堵嚴重。⑦大壩除水位及雨量觀測設施外，無其它任何觀測設施。⑧壩體存在白蟻危害。綜上所訴，根據(jù)“水庫大壩安全鑒定辦法”第六條大壩安全分類標準，L水庫屬三類壩。工程建設任務是通過對水庫進行除險加固，使其正常發(fā)揮效益，安全運行。（三類壩：實際抗御洪水標準低于部頒水利樞紐工程除險加固近期非常運用洪水標準，或者工程存在較嚴重安全隱患，不能按設計正常運行的大壩。）1.5工程規(guī)模和任務1.5.1工程等級及建筑級別L水庫為中型水利工程，大壩為土壩，正常蓄水位159.4m，水庫總庫容1173萬m3，按照《防洪標準》（BG50201-2014）表11.3.1及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）確定永久性主要建筑物為3級，永久性次要建筑物為4級。1.5.2設計洪水標準其設計洪水標準為五十年一遇（P=2%），校核洪水標準為千年一遇（P=0.1%）見表1.6表1.6樞紐建筑物洪水標準表建筑物名稱洪水標準大壩、溢洪道、輸水涵管溢洪道消能防沖施工導流建筑物設計洪水標準50年一遇（P＝2％）30年一遇（P＝3.33％）5年一遇（P＝20％）校核洪水標準1000年一遇（P＝0.1％）//2L水庫除險加固復核2.1壩頂高程復核2.1.1基本資料L水庫為中型水利工程，大壩為土壩，正常蓄水位159.4m，水庫總庫容1173萬m3，按照《防洪標準》（BG50201-2014）表11.3.1及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）確定永久性主要建筑物為3級，永久性次要建筑物為4級。2.1.1.1建筑物設計洪水標準其設計洪水標準為五十年一遇（P=2%），校核洪水標準為千年一遇（P=0.1%）見表2-1。表2-1樞紐建筑物洪水標準表建筑物名稱洪水標準大壩、溢洪道、輸水涵管溢洪道消能防沖施工導流建筑物設計洪水標準50年一遇（P＝2％）30年一遇（P＝3.33％）5年一遇（P＝20％）校核洪水標準1000年一遇（P＝0.1％）//2.1.1.2風速和風區(qū)長度該水庫風速和風區(qū)長度數(shù)據(jù)均采用《L水庫工程地質勘察報告》中所提供的數(shù)據(jù)，分為設計洪水位和校核洪水位兩種情況對壩頂高程進行復核，具體數(shù)據(jù)見表2-2。表2-2風速和風區(qū)長度情況壩名項目主壩洪水頻率p（%）0.12水庫靜水位（m）161160.2風區(qū)長度（km）11計算風速（m/s）12.016.02.1.1.3地震烈度根據(jù)國家建設部2015年頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），本區(qū)設計地震基本加速度值小于0.05g，區(qū)域穩(wěn)定。可以不進行抗震計算。2.1.2壩頂超高計算2.1.2.1計算公式選擇壩頂超高公式選取為：y=R+e+A（3-1）式中：y為壩頂超高，m；R為最大波浪在壩坡上的爬高，m；e為中最大風浪壅水面高度，m；A為安全加高，本工程屬于=3\*ROMANIII等工程根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）表5.3.1得安全加高，設計情況A=0.7m，校核情況A=0.4m(山區(qū)、丘陵)。2.1.2.2風浪要素計算根據(jù)工程基本資料判斷該地區(qū)屬于山區(qū)所以選擇莆田公式對波浪平均和浪高和平均周期進行計算：ghmW2=0.3tanh[0.7(Tm=4.438?m0.5Lm=gTm式中：g為重力加速度,g=9.81s/m2?w為計算風速，m/s;Tm為平均波周期HLD為風區(qū)長度，m;H為壩迎水面前水深，m。2.1.2.3波浪爬高計算波浪爬高按下式計算：Rm=K?K式中：RmK?為斜坡的糙率滲透系數(shù)，根據(jù)護面類型確定，均質土壩的迎水坡及背坡均為石護坡，取0.75Kw為經(jīng)驗系數(shù)，由風速W壩前水深H和重力加速度確定（計算WgH小于1），查《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）表A.1.12-2取1。m為單坡的坡度系數(shù)，m=cotα,α為斜坡的坡角，此處m取1.43。hm為平均波高；Lm為平均波長，m2.1.2.3風壅水面高度計算計算公式為；e=KfW2D式中：e為計算點處的風壅水面高度，m；Kf為綜合摩阻系數(shù)，Kfβ為計算風向與壩軸線法的夾角，季盛行西北風，夏季盛行東南或西南風。此處取β=0°；w計算風速，m/s；D為風區(qū)長度，km。2.1.2.4壩頂超高計算計算公式各參數(shù)取值依據(jù)規(guī)范規(guī)定已給出，最終兩種洪水位計算各項指標如下表2-3。表2-3壩頂高程計算成果表壩名項目主壩洪水頻率p（%）0.12水庫靜水位（m）161160.2風區(qū)長度（km）11計算風速（m/s）12.016.0波浪爬高R（m）0.00060.0016風壅水高e（m）8.52×10-71.56×10-6安全加高（m）0.40.7壩頂設計高程（m）161.40160.90實際壩頂高程（m）162.00高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，按以下運用條件計算取最大值:設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；核洪水位加非常運用條件的壩頂超高；由上表可以得出取壩高為161.40m。L水庫大壩實際壩頂高程為162.40m，由此可知大壩高程滿足要求。2.2滲流及滲滲透穩(wěn)定復核2.2.1土石壩滲流原因L水庫大壩壩體填土主要為殘坡積粘土，土層結構松散，夾有少量風化碎石，室內壓縮系數(shù)較大，碾壓不密實且不均勻。顆粒間存在大量孔洞，在水庫蓄水后，在水壓力作用下水流就會沿著壩身內部、壩基土體、兩岸地基中的空隙向下游滲漏，滲漏嚴重將會帶走越來越多的小顆粒土體，導致滲漏不斷變大，水質變得混濁,最后壩體或壩基產生了管涌、流土或接觸沖刷等滲透破壞,這種影響水庫蓄水興利的滲流則為異常滲流。若在大壩任何部位的土體都不會產生滲透破壞，則為正常的滲流，在規(guī)范許可范圍內，表現(xiàn)為穩(wěn)定的滲流狀態(tài)，一般不會對大壩安全造成較大影響。其滲流量一般較小，水質清澈透明，不含大量土體顆粒。土石壩滲漏按滲漏部位分,可以分成以下幾個類型:一是壩體滲漏:(1)浸潤線從壩坡逸出;(2)下游壩面出現(xiàn)集中滲漏;(3)防滲的滲漏;(4)壩體裂縫滲漏;二是壩后地面滲漏:土石壩坡、壩后地面出現(xiàn)砂沸、泉涌、管涌或沼澤化的滲漏現(xiàn)象,其成因與地層的構造以及未能采取有效控制措施有關。2.2.2滲流計算任務土石壩通過控制壩身和地基的滲流，防止土體因受滲流作用而發(fā)生危險的沖蝕、滑坡等破壞，以及因滲漏損失過大而使工程效益降低，給周圍環(huán)境造成影響且不可逆。滲流計算的任務就在于求的滲流場內的滲流量、水頭、壓力、坡降等水力要素，以供在土石壩設計以及在以后的運行管理中，進行滲透穩(wěn)定分析，選擇合理的防滲、排滲設計方案或加固補強方案，有效地控制滲流。2.2.3基本資料2.2.3.1壩身尺寸說明由于L水庫大壩為均質土壩，壩頂高程165.40m，壩頂長145.5m，頂寬6.0m，最大壩高35.4m（本次勘探最大壩高為32.00m），上游壩坡分別在142.2，152.0，155.0m處設置為三級馬道，各級馬道寬度分別為2.5m、4.0m和4.0m。壩坡自壩頂依次為1：2.7，1：4.0，1：3.0，1：3.4。下游壩坡在158.6m處設置為一級馬道，壩坡為1：2.1左右。大壩迎水坡及背水坡均為塊石護坡。壩體的斷面如圖3-1圖2-1壩體橫斷面示意圖2.2.3.2工程現(xiàn)狀質量檢查與評價（1）壩基工程地質覆蓋層在整個壩址范圍內廣泛分布，巖性為紅黃色粘土，局部夾灰?guī)r碎塊、碎屑等，土層結構較密實，粘結性中等至較好，呈可塑～硬塑狀態(tài)。該層分布較廣泛，厚度0-14m左右。覆蓋層的物理力學指標平均值見下表4-4表2-4物理力學指標平均值指標平均值指標平均值天然含水率(%)24.72塑限(%)26.9濕密度(g/cm3)1.9塑性指數(shù)(%)22.0干密度(g/cm3)1.52壓縮模量(Mpa)9.26比重2.71壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.23孔隙比0.75凝聚力(Kpa)22飽和度(%)89.26內摩擦角(度)23.8液限(%)48.9滲透系數(shù)（cm/s）3.56×按《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）中的公式計算求取安全比降，公式(4-1)。Jn?x>(Gs?1)(1?n1式中：Jn?xGsn1Kt為安全系數(shù)，取1.5~2.0，本次取1.8計算得到滲透比降大于0.54。（2）壩體填土質量經(jīng)鉆孔取芯檢查，壩體填土成份主要為殘坡積粘土，黃紅色及黃色，由灰?guī)r風化殘積形成，夾有少量碎石，碎石粒徑一般為1～4cm，局部大于10cm。土層結構較松散，粘結性中，呈可塑狀態(tài)，土料來源于大壩左右岸山坡及庫周殘坡積粘土層和風化層。大壩填土室內定名為多含礫低液限粘土。根據(jù)所給內容得到得物理力學指標實驗結果統(tǒng)計表，其統(tǒng)計結果見表3-5表2-5壩體填土物理力學指標實驗結果統(tǒng)計表數(shù)值指標建議值天然含水量(%)27.7濕容重(g/cm3)1.75干容重(g/cm3)1.42比重2.71孔隙比0.88液限(%)43.1塑限(%)20.8塑性指數(shù)23.2壓縮模量(Mpa)5.56壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.39凝聚力Kpa18內磨擦角(度)18.6貫入擊數(shù)(擊)8滲透系數(shù)（cm/s）5.34×按《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）中的公式計算求取安全比降，公式(4-2)。Jn?x>(Gs?1)(1?式中：Jn?xGsn1Kt為安全系數(shù)，取1.5~2.0，本次取1.6計算得到滲透比降大于0.57。（3）防滲心墻質量防滲心墻物理學指標，已由工程資料給出，其結果見表2-6表2-6防滲心墻土物理力學指標數(shù)值指標建議值天然含水量(%)29.48濕容重(g/cm3)1.82干容重(g/cm3)1.41比重2.72孔隙比0.86液限(%)54.2塑限(%)23.9塑性指數(shù)30.1壓縮模量(Mpa)4.48壓縮系數(shù)(Mpa-1)0.46凝聚力Kpa18內磨擦角(度)18.3滲透系數(shù)（cm/s）5.11×貫入擊數(shù)(擊)8（4）反濾棱體質量檢查在棱體部位挖一探坑檢查棱體質量，據(jù)現(xiàn)場觀察，在棱體內未見有反濾料，僅見塊石及碎石，僅為一塊石堆體。可見棱體質量較差，難以起到反濾作用。據(jù)現(xiàn)場檢查大壩內外坡均為塊石護坡，塊石巖質為石灰?guī)r，弱風化，僅局部為強風化，塊石質量較好。但塊石下無砂礫石墊層。綜上可知壩體質量評價為：1）壩體填土主要為殘坡積粘土，土層結構松散，夾有少量風化碎石，室內壓縮系數(shù)較大，碾壓不密實且不均勻。2）壩體填土滲透系數(shù)較大，為中等透水層。3）沖抓鉆套井心墻土質為較均勻的粘土，所建部分起到了一定作用。但心墻土的滲透系數(shù)仍偏大。4）大壩反濾棱體施工質量差，無分級反濾料，難以起到反濾作用。4.2.3.3大壩滲透分區(qū)及滲透指標的確定壩體填土成份主要為殘坡積粘土，黃紅色及黃色，由灰?guī)r風化殘積形成，夾有少量碎石，碎石粒徑一般為1～4cm，局部大于10cm。土層結構較松散，粘結性中，呈可塑狀態(tài)，土料來源于大壩左右岸山坡及庫周殘坡積粘土層和風化層。大壩填土室內定名為多含礫低液限粘土。壩體填土滲透系數(shù)較大，為中等透水層。覆蓋層在整個壩址范圍內廣泛分布，巖性為紅黃色粘土，局部夾灰?guī)r碎塊、碎屑等，土層結構較密實，粘結性中等至較好，呈可塑～硬塑狀態(tài)。該層分布較廣泛，厚度0-14m左右。在棱體部位挖一探坑檢查棱體質量，據(jù)現(xiàn)場觀察，在棱體內未見有反濾料，僅見塊石及碎石，僅為一塊石堆體?？梢娎怏w質量較差，難以起到反濾作用。，基本失效。3.2.4計算過程滲流及滲透穩(wěn)定計算采用GeoStudio軟件實現(xiàn)，計算中分兩種工況復核計算：校核洪水位和設計洪水位。具體步驟：（1）先新建GEO-Studdio件，命名、選擇SEEP模塊、設置頁面尺寸及比例等；（2）建立尺寸模型（建立區(qū)域模塊、材料定義及繪制、邊界條件定義及繪制）；（3）坐標軸及水位等繪制，流量截面繪制及定義；（4）分析計算;(5)結果提取見下。下圖為上游校核水位（161m）下游無水，壩體浸潤線及下游溢出點位置壩體及壩基流網(wǎng)圖：圖3-2校核水位時流網(wǎng)圖浸潤線為圖中藍色虛線，下游溢出點高程130米，單寬流量q為8.69×10-7米3/秒壩體與壩基表面滲透比降可由“各點滲流比降曲線計算曲線圖”中查得。從輸出結果的可以看出校核水位下的地基最大（0.45）比降小于0.57，壩坡比降最大(0.77)大于0.54，不滿足設計要求。下圖為上游設計水位（160.2m），下游無水。壩體浸潤線及下由溢出點位置，壩體及壩基流網(wǎng)圖：圖3-3設計水位時流網(wǎng)圖浸潤線為圖中藍色虛線，下游溢出點高程130米，單寬流量q為9.47×10-7米3/秒壩體與壩基表面滲透比降可由“各點滲流比降曲線計算曲線圖”中查得。從輸出結果的可以看出設計水位下的地基最大（0.44）比降小于0.57，壩坡比降最大(0.75)大于0.54，不符合設計要求。

3.3壩坡穩(wěn)定性復核計算3.3.1計算方法選取根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）第8.3.12、8.3.14條壩坡抗滑穩(wěn)定計算剛體極限平衡法。計算方法可采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法(SimplifiedBishop)、摩根斯頓一普賴斯(Morgenstern-Price)等方法。穩(wěn)定計算方法按附錄D的規(guī)定執(zhí)行。對于均質壩可采用復核按照簡化畢肖普法(SimplifiedBishop)計算。圖3-4簡化畢肖普法圓弧滑動條分法示意圖3.3.2壩坡穩(wěn)定判斷依據(jù)根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2020）第8.3.15條采用計及條塊作用力方法時，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不應小于表3-7規(guī)定數(shù)值。運用條件壩的級別1級2級3級4級正常運行條件1.501.351.301.25非正常運行條件=1\*ROMANI1.301.251.201.15非正常運行條件=2\*ROMANII1.201.151.151.10表3-7壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)該土壩的級別為3級，正常運行條件下安全系數(shù)大于1.3，非正常運行條件=1\*ROMANI下取1.2，非正常運行條件=2\*ROMANII為地震情況下，本次不考慮。3.3.3計算過程抗滑穩(wěn)定計計算采用GeoStudio軟件實現(xiàn)，校核兩種工況下，上、下游壩坡穩(wěn)定：（1）設計洪水位或正常蓄水位至死水位，下游相應水位，屬于正常水位;（2）校核洪水位，下游相應水位，屬于非正常運用條件=1\*ROMANI；（3）校核洪水位至庫空，下游相應水位，屬于非正常運用條件=1\*ROMANI。具體步驟：（1）在滲流復核計算的SEEP模塊上建立瞬態(tài)模型、設置時間步；（2）選取畢肖普法模型、設置區(qū)域土料各數(shù)值、邊界條件；（3）分析計算;(4)結果提取。3.3.4具體參數(shù)選擇3.3.2.1斷面選擇根據(jù)所給資料斷面圖如下圖3-5，該斷面滿足抗滑穩(wěn)定分析安全要求，則認為整個壩體均滿足安全要求。圖3-5大壩斷面示意圖3.3.2.2斷面各區(qū)域土料物理力學指標表3-7大壩各區(qū)土料物理力學指標部位內摩擦角凝聚力重度飽和重度（°）（kPa）（kN/m3）（kN/m3）壩體填土18.61817.218.5壩基23.82218.619.23.3.2.3浸潤線浸潤線采用滲流計算時所得的壩體浸潤線的近似折線。4.3.2.4計算工況滲流期：上游設計洪水位（160.2m），下游相應水位（無水），運行條件屬于正常水位;下游壩坡穩(wěn)定情況：圖3-6上游水位160.2米，大壩下游壩坡最不穩(wěn)定示意圖計算最小安全系數(shù)為1.66>1.30,符合規(guī)范安全要求。上游校核洪水位（161m），下游相應水位，運行條件屬于非正常運用條件=1\*ROMANI；下游壩坡穩(wěn)定情況：圖3-7上游水位161米，下游無水。大壩下游壩坡最不穩(wěn)定示意圖計算最小安全系數(shù)為1.57>1.30,符合規(guī)范安全要求。水位變動期：（1）校核洪水位至庫空，下游相應水位，運行條件屬于非正常運用條件=1\*ROMANI。本次計算為校核洪水位至庫空五天線性泄水，上游壩坡：圖3-8校核水位至庫空-大壩上游壩坡最不穩(wěn)定示意圖計算最小安全系數(shù)為1.75>1.30,符合規(guī)范安全要求。（2）校核水位至死水位，下游相應水位，運行條件屬于非正常運用條件=1\*ROMANI。本次計算為校核洪水位至死水位五天線性泄水，上游壩坡：圖3-9校核水位至死水位。大壩下游壩坡最不穩(wěn)定示意圖計算最小安全系數(shù)為1.61>1.30,符合規(guī)范安全要求。3.3.2.5結論由計算結果可以看出此次復核計算所選的工況安全系數(shù)均大于規(guī)范中所規(guī)定的最小安全系數(shù)，所以可知L水庫大壩壩坡穩(wěn)定滿足要求。4L大壩除險加固設計在大壩復核計算的基礎上，對壩體上游塊石護坡翻修、壩基防滲處理、大壩白蟻防治等方面進行除險加固設計。4.1防滲加固設計4.1.1處理方法介紹混凝土防滲墻技術是利用專門的造槽機械營造槽孔，并在槽孔內注滿泥漿，以防孔壁坍塌，最后用導管在注滿泥漿的槽孔內澆注混凝土并置換出泥漿，筑成墻體。此處理方法屬于垂直防滲措施，其優(yōu)點可以適應各種不同資料的壩體和復雜的地基水文和工程地質條件。如處理壩體、壩基整體防滲，可從壩頂建造防滲墻直達基巖，墻的兩端與岸坡防滲設施或岸邊基巖相連接，墻的底部可嵌入新鮮巖層或弱風化基巖內一定深度。如處理壩基防滲，其防滲墻上部應與壩體的防滲體相連接，并達到一定的深度。在處理中只要嚴格控制質量，就可以達到徹底截斷滲透水流的目的。這是病險水庫防滲加固常用的一項措施。塑性混凝土防滲墻的產生為使防滲墻具有更好的變形性能,采用塑性混凝土防滲墻是一種有效途徑。塑性混凝土原材料與普通混凝土原材料的最大差別是膠凝材料組成不同,塑性混凝土的膠凝材料除水泥外還有膨潤土、粘土等。塑性混凝土的彈性模量可以通過改變材料的配合比進行調整。根據(jù)周圍土層應力～應變曲線,選擇最適宜的塑性混凝土配合比,從而有效降低防滲墻在荷載作用下的應力～應變關系,減少墻體裂縫,提高防滲墻的安全性。同時,由于墻體材料中水泥用量減少,有效的減少了工程投資。灌漿是通過打入被灌地層的套管，用高壓將制備的漿液注射入砂卵石孔隙或基巖的裂隙和溶洞中，堵塞孔隙、裂隙或溶洞，降低原地層的透水性，截斷強透水的滲流通道，以達到防滲之目的。這也是一種垂直防滲方法。帷幕灌漿設計內容：(1)確定從壩體與基巖接觸面,向地基縱深方向的幕體延伸深度。(2)確定帷幕在壩基內的具體位置及幕體厚度,也就是確定灌漿擴散半徑、孔距、排數(shù)和排距等參數(shù)。在確定帷幕縱深延伸深度時,應從防滲要求,施工區(qū)的工程地質和水文地質條件出發(fā),通過滲流計算或軟件模擬確定。在確定幕體厚度時,應考慮幕體所承受的水頭及幕體容許的水力坡度,來達到幕體在設計水頭作用下的滲流穩(wěn)定。施工措施4.1.2大壩防滲處理高壓噴射灌漿防滲技術，砼防滲墻技術、劈裂灌漿技術、充填灌漿技術、土工膜防滲技術和深層次水泥攪拌樁技術等。根據(jù)基本資料，現(xiàn)狀壩體填土成份主要為殘坡積粘土，黃紅色及黃色，由灰?guī)r風化殘積形成，夾有少量碎石，碎石粒徑一般為1～4cm，局部大于10cm。土層結構較松散，粘結性中，呈可塑狀態(tài)，土料來源于大壩左右岸山坡及庫周殘坡積粘土層和風化層。大壩填土室內定名為多含礫低液限粘土。4.1.2方案的選擇根據(jù)復核計算分析，本次加固設計對大壩壩、壩基進行以下方案比較：方案Ⅰ：高壓擺噴灌漿防滲墻結合帷幕灌漿方案；方案Ⅱ：塑性混凝土防滲墻結合帷幕灌漿方案。方案Ⅰ：對壩體填土及壩基覆蓋層防滲均采用二管高壓擺噴灌漿防滲墻處理，處理范圍為樁號0+000～0+210，全長210m，防滲板墻軸線離壩軸線上游2.0m，采取單排布置，孔距1.5m，造孔140孔，有效厚度0.11～0.25m。其墻頂高程161.0m（校核水位以上0.5m），墻底伸入覆蓋層2m，其中伸入覆蓋層部分采取旋噴，旋噴固結體作為壩基帷幕灌漿的壓頂板。方案Ⅱ：混凝土防滲墻按槽段分序施工，槽段劃分為=1\*GB3①、=2\*GB3②序槽段，每個槽段設主孔和副孔。槽段開挖長度5m間隔5m全長210m。施工時先施工=1\*GB3①序槽段，后施工=2\*GB3②序槽段;同一槽段先施工主孔，后施工副孔。造孔成槽過程中，采用泥漿循環(huán)出渣，砂石泵清孔換漿;清孔換漿結束后進行防滲墻混凝土澆筑。壩基帷幕灌漿在壩體塑性混凝土防滲墻施工后進行,防滲墻混凝土澆筑時預埋鋼管以使壩體防滲墻和壩基灌漿帷幕墻軸線一致，最大限度地提高防滲效果，同時方便壩基帷幕灌漿造孔。防滲帷幕雙排高壓旋噴。綜合考慮兩種方案最終確定第Ⅱ種方案對大壩進行除險加固處理。具體的對比見下。方案優(yōu)點缺點方案Ⅰ施工簡單、速度快、固體強度大、便于操作投資較高、施工質量不易控制方案Ⅱ技術安全可靠性高、防滲效果更徹底、投資較省施工期速度慢、施工周期較長4.1.3方案說明4.1.3.1防滲帷幕要求防滲帷幕應符合的要求有:減少壩基和繞壩滲漏 ,防止其對壩基及兩岸邊坡穩(wěn)定產生不利影響;在帷幕和壩基排水的共同作用下 ,使帷幕后壩基面滲透壓力降至允許值之內;防止在軟弱夾層、斷層破碎帶、巖石裂隙充填物以及抗水性能差的巖體中產生管涌;具有可靠的連續(xù)性和足夠的耐久性。4.1.3.2帷幕位置的確定在土石壩中存在著壩體滲漏引起的作用在壩體或心墻內的孔隙水壓力,同時還存在由地基滲漏引起的作用在地基內的揚壓力,當帷幕設計在壩后部,阻險斷了排水條件,如不能夠采取措施 ,將水順利排出,當揚壓力高出壩體內的壓力時,這時地基內的部分滲流竄入壩,不但會使壩體浸潤線升高,嚴重時會使壩體受到?jīng)_刷破壞,所以,如果對帷幕的防滲標準要求較高,幕體的設計就應愈往上游布置。帷幕的底部應伸入相對不透水層不小于 5m，若相對不透水層較深，則應根據(jù)滲流分析，并結合類似工程研究確定。帷幕體的滲透系數(shù)要求在10-4~10-6cm/s以下，覆蓋層滲透系數(shù)為3.56×10-4cm/s，將帷幕修建在防滲墻底部即可。4.1.3灌漿帷幕工程覆蓋層最大達14m，帷幕灌漿根據(jù)具體情況采用雙排高噴旋噴射帷幕灌漿與防滲墻底部相連。根據(jù)相關工程實例的成功經(jīng)驗。設計參數(shù)。由柱狀直徑為1.5m；孔距為1.0m，排距為0.75m，有效厚度約為2m。對于帷幕的深度的確定，采用水頭經(jīng)驗公式：S=αH+C(4-3)式中：S為帷幕灌漿深度，m；α為系數(shù),實踐中取0.33-1.0,此次計算中取0.4;H為承受水頭或壩高，m，此處取壩高為32m；C為依地質條件而定的系數(shù)，通常取8-25m，此處取10m。計算得到帷幕深度為22.8m。4.1.3.4防滲墻厚度的選擇混凝土防滲墻厚度的選擇，需要考慮①防滲水頭要求、抗?jié)B耐久性、墻體應力與強度；②施工機械條件。防滲墻耐久性與水力梯度有關。目前，滲流穩(wěn)定決定于水力梯度，而水力梯度又隨抗?jié)B標號的提高而增強。一般根據(jù)最大水頭和允許水力梯度，確定防滲墻的厚度。防滲墻厚度可按下式計算：δ=H/JP（4JP=Jmax式中:H為防滲墻的工作水頭（此用校核水頭），m；JP為防滲墻的允許水力梯度（塑性混凝土50~60Jmax為防滲墻破壞時的最大水力梯度（塑性混凝土取300K為安全系數(shù)。計算得防滲墻厚度在0.51~0.62m之間，本次取0.55m。4.1.4防滲處理后滲流計算4.1.4.1參數(shù)的確定按照方案的說明對壩體與壩基的防滲設施進行改進。計算時取較高水位（校核水位161.0m）的情況進行復核計算。塑性混凝土防滲墻的滲透系數(shù)一般在10-6~10-8cm/s,此處取塑性混凝土防滲墻的滲透系數(shù)為5×10-7cm/s。目前一般的帷幕灌漿材料大都采用普通的硅酸鹽水泥。最近幾年為了取得更好的灌漿效果，國內開始發(fā)展了細度更高的用于灌漿的水泥材料。但從現(xiàn)有的工程報道和相關的試驗報告一般能達到10-5~10-6cm/s,少部分能達到小于10-7cm/s。再細的得水泥仍是有粒徑的。本次計算取帷幕滲透系數(shù)5×10-6cm/s。4.1.4.2具體計算計算采用GEO軟件實現(xiàn)，取校核水位的工況，各參數(shù)在之前已給出，計算結果見下。圖4.1防滲加固后，校核水位下，大壩滲流浸潤線為圖中藍色虛線，下游溢出點高程130米，單寬流量q為3.47×10-6米3/秒壩體與壩基表面滲透比降可由“各點滲流比降曲線計算曲線圖”中查得。從輸出結果的可以看出設計水位下的地基最大（0.21）比降小于0.57，壩坡比降最大(0.32)小于0.54，符合設計要求。4.2上游塊石護坡設計上、下游壩坡基本維持現(xiàn)有的壩坡不變。由于結構的需要一般土石壩護坡到壩頂。設計為：上游壩坡從壩頂?shù)剿浪徊捎脡K石護坡，139m高程(死水位)以下進行拋石護坡。4.2.1干砌石護坡石壩護坡是壩體的重要組成部分。它的作用主要是保護壩體免受風浪以及暴雨的沖刷等機械性外力的破壞,保護大壩安全。砌石護坡在最大局部波浪壓力作用下所需換算球形直徑和質量、平均粒徑、平均質量和厚度可按公式4-4~公式4-7計算：D=0.85D50=1.018KQ=0.85Q50=0.525ρ當Lmt=1.67KtD當Lmt=1.82KtD式中：D為塊石的換算球形直徑，m;Q為塊石的質量，t；D50Q50為塊石的平均質量，tt為護坡厚度,m;Kt為系