峡谷型水库坝体渗流原因及防渗方案比选 (2)

《峡谷型水库坝体渗流原因及防渗方案比选 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《峡谷型水库坝体渗流原因及防渗方案比选 (2)（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、峡谷型水库坝体渗流原因及防渗方案比选摘要：我国现阶段众多的水利工程经过多年的运营之后逐步的显露出了许许多多的不安全因素，分析出坝体的渗流原因并进行针对性解决的重要性变的越来越突出。本文以泾河中山峡谷水库为研究对象，对该水库的基本地质和工程情况通过注水、压水渗透等一些试验表明该坝体的填筑不够均匀，坝体质量比较差，坝基和坝体的防渗性能不好。并且针对性的列出了四种坝体加固的常用方案，结合该水库坝体周围的地址具体条件对方案进行了对比，最终采用了固结灌浆的方案，以确保大坝可以在施工及以后安全运行，坝体的稳定加固工程明显有效，并且对于其他类似的工程具有非常重要的借鉴意义。关键词：坝体渗流；防渗性能；固结灌

2、浆；Cause analysis and seepage control scheme selection of gorge reservoir bodyAbstract: After many years of operation, many water conservancy projects in our country gradually revealed many unsafe factors. It is becoming more and more important to analyze the causes of seepage of dam bodies and to ma

3、ke targeted solutions. In this paper, Jinghe Zhongshan Canyon Gorge reservoir for the study, the basic geological and engineering conditions of the reservoir through water injection, infiltration of water pressure and other tests show that the dam body filling is not uniform, the dam body quality is

4、 poor, the dam foundation and dam Anti-seepage performance is not good. In addition, four kinds of common schemes for dam reinforcement are listed in detail, and the scheme is compared with the specific conditions around the reservoir dam. Finally, the consolidation grouting scheme is adopted to ens

5、ure that the dam can be constructed and later Safe operation, the dam reinforcement project is obvious and effective, and for other similar projects have a very important reference.Key words: dam seepage; impermeability; consolidation grouting;0 引言近年来病危水库造成的危害越来越严重，已经成为改善国民生活所必须解决的问题，水库坝体稳定性不足、坝体渗漏、

6、泄洪能力不达标等这一系列问题如果不及时的进行有效处理，有可能酝酿成溃坝等重大事故。1961年在湖南发生了一起库岸滑坡，于168m3的拓溪水库发生；2005年又因施工质量差在松岗水库发生了滑坡事故；2007年严重的溃坝也在甘肃省的小海子水库发生；而随着技术的不断发展，对于水库渗流问题的治理逐步过渡到了定量分析，目前国内外主要的方法有数值模拟、数量化、灰色模糊综合评判方法等。本文以泾河中山峡谷水库为研究对象，对该水库的基本地质和工程情况通过注水、压水渗透等一些试验进行研究，表明该坝体的填筑不够均匀，坝体质量比较差，坝基和坝体的防渗性能不好。并且针对性的列出了四种坝体加固的常用方案，结合该水库坝体周

7、围的地址具体条件对方案进行了对比，最终采用了固结灌浆的方案，以确保坝体可以稳定加固。1 工程区地址构造及条件水库区域位于贺兰褶带以及六盘山褶带两大褶带的复合干扰作用区，地质的构造尤为复杂，包括了褶皱、断层、不良物理地质等现象，稳定性较差。水库两岸的冲沟以羽状分布，连年有流水，其中规模最大的为水泥桥沟，控制流域的面积为580km2,多年来径流量平均为1.13亿m2。水库区为温带大陆性气候，降雨量平均为485mm，并且分配不均匀，每年主要集中在7月到9月，占据了全年流量的61%66%，并且大多以洪水和暴雨为主。而地下水孔隙水和基层岩的裂隙水为主。坝上属于温带半湿润气候，平均降雨688mm，610月

8、为主，根据当地气象站1970-2010年记录资料统计如下：年平均气温9；最高气温36；最低气温-24；年降水量485mm；年蒸发量1440mm；图1-1 年蒸发量及分配比多年的平均降雨量485mm，以近三年的统计作为依据。图1-2 年平均降雨量图1-3 水库区域的气象统计数据2 水库坝体渗流分析2.1 坝体渗流问题的现状水库发生透水的主要形式有两种：1）地层的砂卵石分布不匀称，颗粒分配不匀称，这样就会造成渗透的系数增大，导致了细颗粒向下面的粗空隙移动，导致上游的渗透系数更大，水流损失减小，下游承受了更大的水头压力，因此而流土发生造成破坏。2）下游分布着黏土薄层，流网位势高，因而将细沙层和粘性土

9、顶穿发生渗流。两种在接触面上渗流时，会造成接触性的流土。当该区水库蓄水位达1519m时，泄洪洞的出口和坝体后面会出现四处漏水点，漏水总量达到5.6L/s。2.2 坝体渗流原因分析目前坝体渗流的分析评估一般采用的方法是渗流有限元法，选择代表性的断面计算求解：q1=KH12-a0+t2Lq2=Ka01+Lna0+t/a0m其中：q2和q1为下游、坝体渗流量，K是渗透系数，放坡系数是m，H1为上游的水深，t是坝后水深，选取为0m。坝体浸濡线的方程为：X=K(H12-Y2)/2q绘制流网图，计算出渗透的坡降：J=H/L列式中的J是渗透坡降；H是上下游的水头差；L是渗流的途径长度。经实地勘察表明，坝后跟

10、坝体下游的泄洪洞出口的渗漏，通过分析后有三个最主要的原因：（1）存在着厚度大约7m左右的松散堆积物分布在坝体表层，下伏基岩分别为砂质泥岩和千峰群砂岩，不容易发生风化，岩体的强风化厚度为616m，由于断层影响，导致结构面不够完整，所以渗透性特强。（2）坝体的坡度特陡，达到4146，机器在施工的时候难以实施，因此深人坝体的帷幕灌浆长度太短，只有21m，并且原来的坝轴线在0+1720+124m段没有进行灌浆的操作。（3）原来的坝轴线在0+1740+219m段的灌浆质量太差，并没有有效的堵塞住渗流的通道，高程1515m以上是中等的透水层，15051515是较弱的透水层。3坝体加固的方案比选3.1 坝体

11、加固方案备选现在坝体加固的主要方案目前有以下几种常用方案：（1）固结灌浆固结灌浆可以提高坝体地基的整体性，提高岩石的整体力学指标，同时可以提高地基的抗变形和承载能力。帷幕灌浆是一种常用防渗手段，可以降低地层的透水性。帷幕灌浆基本都是布置三排的浆孔，采用复合方式的水泥化学灌浆，相对来说固结灌浆为大面积布孔，孔不深，压力较小。帷幕灌浆在检查指标方面主要的方面是透水率，而固结灌浆主要方面是声波，以变形模量和压水为辅助。（2）高压喷射灌浆可用于砂砾石基和土基，也适用于坝体加固，一般具有混合喷、旋喷和摆喷等几种工艺。根据高压浆液的存在而形成喷射的高速流束，冲击土体并且达到破碎效果，再充填以水泥浆液并混合

12、掺杂其中，从而形成板墙状或者柱状的凝结体，以达成提高坝体的防渗透能力。（3）土工膜防渗处理结合黏土斜墙填筑措施在国内外，用到的防渗薄膜主要是高分子化学聚乙烯和聚氯乙烯，作为一种柔性材料，非常小，具有强烈的扩展能力，耐腐蚀，具有高变形能力，耐低温，并且不惧霜冻。而非渗透的塑料膜主要以较大的延伸率和抗拉强度来适应坝体的严重变形和承受较大的水压，主要优势有以下几个：（a）轻巧，使用简单，便于施工；（b）土工布由于自身性质的存在，可以较大程度的提高土体的抗变形和抗拉扯能力，从而改善土体结构以增强坝体的稳定性。（c）具有特别高的透水性，即使是在土水的重大压力下，也可以保持本身的透水性，从而在有效阻截沙土

13、的同时保持回流，承担起了渗透膜的用处。（d）可以将聚集在一处的强力有效的分散并传递到别处，防止土体被破坏。（4）防渗墙回填并对墙下基岩进行帷幕灌浆在坝体的松散地基处使用针对性施工器材造孔，并灌注水泥、黏土或混凝土，从而建成的地下防渗透建筑。也称为地下连续墙，整面墙是以一个槽段和多个连续墙段建成。而处在坝体顶部的墙体连接墙体两端和岸上或岸边的底板，从而彻底阻断了地下水，能够大幅度降低渗透量。可以起到尤为突出的防护坝体渗透的作用。3.2 坝体加固方案选择施工区滑坡体的下部，由于前部岩体的破裂，边坡比较陡峭，而且在前面的施工中，公路路基边坡和输水洞出口的边坡存在了太多不合理的开挖，滑塌越来越严重，逐

14、渐形成了一个101131m的严重滑塌体，状态特别松散，边坡的角度是23，边坡的稳定系数取值24时Kc的值为1，处于比较平衡的状态，所以有必要继续对其采取一些治理的措施手段。结合水库坝体周围的地址具体条件，我们建议采用固结灌浆的方案。坝体的右坝肩和右岸，岩体的破碎程度厉害，完整性比较不好，尤其是靠近地表1631m的稳定性更差，需要对其进行治理，对这1631m的岩体进行彻底的处理，滑坡体的下部也要采取固结灌浆的操作，同时压重平台也要采取一些工程措施，这些都是为了保证大坝在施工的过程中以及施工以后可以安全有效的运行，挖除掉坝顶11m左右的心墙以及砂砾石，坝顶的高度也要下降1515m，以保证最大希望的

15、降低内部坝体的浸润线。另外，在大坝上游坝坡的平台处，桩号0+1310+231m内浇筑钢筋抗滑桩。再布置32跟直径2.11m的抗滑桩在平台坡脚，中心距离分别为5.11m，顶部要跟地平线持平，底部要深入3.5m，抗滑桩的深度大约在3646m。3.3 渗流方案选择通过对该库区地质情况的实际勘察后，为了对坝体进行防渗处理，降低浸润线的高度，通过对各种加固方案的考虑，建议在0+1700+250m桩号的坝段进行喷射高压防渗墙。孔距3m，墙厚0.4m，深度6072m，不但能够有效缓解渗流问题，还能防止冲刷力破坏坝体，另外，固结灌浆技术使用了特种粘性土。同时在坝段0+0090+090m处采取防护措施，也掺入较

16、稳定的悬浊性特种黏土，其优于水泥和泥土浆液等。该特种黏土防渗固化浆液于其他满足条件的材料相比，长时间保持流动性、均匀分散性、触变性等，并且较低的含水率实现了加固技术的突破。图3-1 特种黏土和普通水泥浆液的压强比图3-2特种黏土流变曲线图3-3 特种黏土塑性强度Ps-1时程3.4泄洪洞和溢流堰的评价与设计泄洪洞位于坝体左岸，由泄水渠和隧洞组成，进出口都建有控制室，灌浆的石护坡组成出口的边坡。表层为混凝土，上游为砾岩、砂岩，下游为最厚的三叠系砾岩，而砾石以石英岩和石灰岩为主，最大的粒径有26cm。隧洞的围岩以砂岩、粉砂岩、泥岩和紫红色、青灰色砾岩为主，同样呈现巨厚状，总体属于五类围岩。泄洪洞水利

17、通过隧洞的有压泄流能力计算得出：Q=2g（T0-hp）=11+ii2+2gli2c2Rii2是流量的系数；是隧洞的断面面积；T0是隧洞底部的高度差和上游水头流速的和，一般T0=T；hp是断面水流平均势能；i是能量的损失系数；li是某段隧洞的长度；Ci是对应隧洞的谢才系数；Ri是对应的水力半径。泄洪洞和溢流堰的能力如图：图3-4 泄洪洞和溢流堰的泄流量而溢流堰的水利通过堰流的公式求得：Q=cmnb2gH023图3-5 洪峰的流量和坝底的高程关系图3-6 水位和库面曲线图3-7 水位和库容曲线3.5对坝体的基本处理根据建筑边坡工程技术规范中的要求，砂砾石和松散的堆积物在边坡的临时开挖范围是1:0.

18、71:0.55，而永久的开挖范围是1:0.551:0.7，较高的边坡在开挖的时候遵循原则，每挖15m就设置1.5m的马道。同时坝基以及坝肩必须清除覆盖层，坝肩在砂砾石层的表面上，而其他的建筑物在比较弱的风化岩或者较整的岩体上。由于主要的建筑物坐落在基础岩体上，而考虑到体型结构比较的大，并且多出断层存在于该位置，我们采用固结灌浆在泄洪洞的进出口、溢流段、泄槽填方处以提高基础岩体的完整性和承载能力，深度灌浆6m，每排的孔距2.4m。由于坝肩渗漏和水位基础高的问题，采取了灌浆防渗的操作来处理坝后的坝肩和左坝肩的轴线，两个坝肩都需要进行平洞灌浆，而按照水头的0.8.m来考虑洞长，各自按长度55m。平洞

19、灌浆采取城门洞的类型，洞底部高1515m，洞的宽度为3.55m，浇筑0.5m厚的钢筋栓，灌浆深度在较弱的透水层以下3m左右，孔的深度为364m，以单排方式布置，孔的距离为3m。4 结论本文以泾河中山峡谷水库为对象，对该水库的基本地质和工程情况通过注水、压水渗透等一些试验，证明了该坝体的填筑不够均匀，坝体质量比较差，坝基和坝体的防渗性能不好。采用渗流有限元法计算并分析出了坝体的渗流原因，主要有两点：地层砂卵石颗粒分布不匀称以及下游分布黏土薄层导致了流网位势高。并且针对性的列出了四种坝体加固的常用方案，结合该水库坝体周围的地址具体条件对方案进行了对比，最终采用了固结灌浆的方案，以确保大坝可以在施工

20、及以后可以安全运行，将坝顶11m范围的心墙全部挖掉，坝顶降低到1515m，最大程度的降低了内部的浸润线，坝体的稳定加固工程明显有效。并且固结灌浆采用了特种的黏土防渗技术，具有优于普通水泥浆液等很多良好性能，对于其他类似的工程具有非常重要的借鉴意义。参考文献1史天波,谭剑波. 七里坡水库砌石拱坝裂缝渗漏原因分析及处理J. 广西水利水电,2017,(04):90-92+95. 2张欣,徐旺敏. 钟吕水库大坝渗漏问题的成功处理J. 水利技术监督,2010,18(06):70-72. 3李欣. 渗流场反演计算及在水库渗漏控制中的应用研究D.吉林大学,2004.4卢晓鹏. 振冲法及高压喷射灌浆技术在病险水库处理中的应用D.四川大学,2003.5高勤生. 混凝土防渗墙在石头河水库右坝肩防渗加固中的应用J. 防渗技术,2002,(03):21-23+44.