水库除险加固工程初设报告(编辑修改稿)

水库除险加固工程初设报告(编辑修改稿)内容摘要：

中上寒武系娄山关组（∈ 2～ 3ls），岩性简述如下： 第四系（ Q）：岸坡、槽谷以残坡积黄色粘土为主，厚度 0～ 3m，河床以冲洪积砂卵石为主，厚度 0～ 2m。 娄山关组（∈ 2～ 3ls）：灰色薄至中层白云质灰岩，分布于整个库区、坝区，出露厚度大于 200m。 库区所处构造单元为贵阳复杂构造变形区（ I1A3）中部，构造线沿北东向展布。 库盆为∈ 2～ 3ls 白云质灰岩，未发现重大断裂通过。 坝址为单斜构造，岩层倾向下游，岩层产状： 130～ 140∠ 28～ 35，坝址基岩裸露（筑坝取土所致），主要发育裂隙有二组： ①产状： N60W/NE∠ 80裂隙面 较平整，浅部张开 ～ 1cm，有泥质充填，深部闭合，地表可见延伸长度 ～ ，发育频率 10 条 /m。 ②产状： N60E/SE∠ 65裂隙面较平整，浅部张开 ～ 1cm，有泥质充填，深部闭合，地表可见延伸长度 ～ ,发育频率 7 条 /m。 据《中国地震烈度区划图》，本区基本地震烈度小于Ⅵ度，查《中国地震动峰值加速度区划图（ 20xx）》，该区地震动峰值加速度小于。 （ 3）岩溶水文地质条件 据此次地表调查，库区、坝址∈ 2～ 3ls 白云质灰岩岩溶发育较弱，未见规模较大的岩溶管道系统，岩溶 形态以地表小型溶沟、溶槽为主。 地下水类型以岩溶裂隙水为主。 据水库、渗漏水取水样简分析结果：该水质类型为 [C]CaⅡ型，即碳酸盐钙质水，碱度大于硬度，属较低矿化度的微硬水，水质已达到碳酸盐溶解平衡状态，水质稳定。 参考《水利水电工程地质勘察规范》中环境水对混凝土腐蚀评价，水样中 SO42 含量为 ～ ，判定对水泥无硫酸盐型结晶性侵蚀； PH值 ～ ，侵蚀性 CO2 含量为 0，HCO3含量为 ～ ，判定对水泥无分解性侵蚀。 枢纽建筑物工程地质条件及评 价 （ 1）挡水坝现状 水库大坝为均质土坝，坝顶长 85m，顶宽 4～ 5m，最大坝高约。 正常蓄水位 959m，放水涵洞设臵于坝左端。 坝体以 ～ 954m 为界线分二期筑成，上游坝坡坡比为 1： 2，下游坝坡呈阶坎状，下段坡比为1： ，上段坡比 1：。 水库经过三十多年运行，发现 954m 高程以上（二期）坝体有轻微沉陷、变形现象。 由于缺乏必要的勘察手段，仅根据现在库水位（ 957m）坝体渗漏情况推测浸润线的埋深：坝顶位臵预计浸润线埋深 5～ 7m，坝后坡 950m 高程以下部分坡面潮湿，坝体有渗水现象， 950m 以上坡面相对干燥。 此次勘察工作在大坝上、下游面共计挖试坑 4 个，试验结果见附件，从表中可知：①大坝主要在坝肩位臵就地取土填筑，均为黄色粘土夹少量碎石，试验中部分土样无法取剪力环刀，土体渗透系数为 105～ 106，均较大；②坝体填土容重（ ～ ）较大，二期填土及右坝脚填土空隙比（ ～ ）较大，迎水面 4＃ 样及右坝脚填土天然含水量（ ％～ ％）相对较大外，其余土样天然含水量（ ％～ ％）较小；③饱和快剪：Φ＝ ～ 度， c＝ ～，饱和慢剪：Φ＝ ～ 度， c＝ ～ ；④坝体填土在纵向、横向上力学指标存在一定差异，二期填土质量较一期差。 溢洪道布臵于坝右端，由于设计溢洪能力不足，导致库水数次漫坝。 经调查溢洪道施工质量差，特别是侧墙浆砌石以及底板砼浇筑质量较差（标号偏低、填筑不密实等），局部清基不够彻底，目前侧墙、底板基本已被冲毁，导致溢流库水改道直接冲刷右坝脚，长期淘刷对大坝安全不利。 1987 年 6 月，该水库发生严重管道型渗漏，库水几乎漏完，库内坝左端陷洞深 3 米、宽 米、长 15 米 ，漏水沿放水涵洞左侧流出，将涵洞出口处坝体冲成缺口，冲走坝填土约 400m3，直接影响大坝稳定，后经封堵，基本把陷洞堵实。 该坝坝面无护坡措施，下游坝脚还未设滤水层，坝坡淘刷、冲刷严重，尤其二期坝体后坡冲刷沟遍布。 （ 2）坝基、溢洪道工程地质条件及评价 根据调查资料，坝基（肩）持力层为∈ 2～ 3ls 白云质灰岩，岩层倾向下游，倾角 28～ 35，属硬质岩类，强度较高，坝体基本臵于中等风化岩体上部，风化带内裂隙较发育，浅部多张开。 坝址 975m 高程以下因取土筑坝基岩裸露，地表岩溶发育较弱，基岩无危害性的临空面存在，坝肩岸坡稳定，大坝加高地质条件较好。 参照其它工程类比，建议坝基（肩）岩体力学指标 : ∈ 2～ 3ls 中等风化白云质灰岩 : f= 层 面： f=～ 裂隙面： f=～ 建议坝体物理力学参数见表 2。 表 坝体物理力学指标参数表 含 水 量 (%) 孔 隙 比 容 重 g/cm3 比 重 抗剪强度 压缩 系数 (Mpa1) 压缩 模量 (MPa) 渗透 系数 饱和 Φ （度） C (KPa) 岩性 参数 粘土夹碎石 12 30 105 原溢洪道基础基本臵于中等风化白云质灰岩上，底板现已破裂，覆盖层零星分部，厚 0～ 1m，侧墙以斜向岩质边坡为主，溢洪道地基、边坡稳定等地质条件均较好。 （ 3）坝体、坝基（肩）渗漏及渗漏评价 经地表地质调查两岔河水库库区无低邻谷渗漏和远距离渗漏，主要渗漏问题集中在坝区，渗漏统计见表。 表 大坝渗漏点分布情况表 编号 渗漏部位及 方式 渗漏点数 （处） 渗漏量（ L/s） 渗漏点高程 （ m） S1 坝脚坝基接合部位 1 S2 坝左端坝体渗漏 1 ① 坝体渗漏 据地表调访，两岔河水库大坝无专门防渗设施，迎水面未作防水处理，沿两期坝体接合部位（高程约 954m）及以上坝体渗漏严重， 950m高程以下坝左端存在较大渗水点 S2（ 1987 年 6 月坝体冲缺口部位），坡面较潮湿， 950m 高程以上一期坝体其它部位未发现明显渗漏，坡面相对干燥，说明坝体自身防渗性能较好。 ② 坝基（肩）渗漏 水库建成三十多年，未进行过防渗处理，沿建基面及坝基浅部风化裂隙存在裂隙性渗漏，较明显的 S1 渗漏点位于坝脚位臵。 鉴于一期坝左端及二期坝体渗漏较严重，建议采取加固、灌浆等手段进行全面处理，坝基建议采取帷幕灌浆，封闭强风化带及弱风化带上部，孔深一般以进入岩体 15m 为控制，两坝肩延伸 10～ 15m。 天然建筑材料 大坝加高所需天然建材主要为土料、石料。 石料用量较小，建议在附近砂石料场就地购买。 土料场选择主要依据地形、开采条件、运距等，初步选定 2 个土料场。 料场编号“土 － 1～ 2”，分别位于下游左干渠上部缓坡、高龙（水库下游右岸），总储量 15 万 m3，运距 ～。 均为黄色粘土，质纯、结构致密，厚度 2～ 4m，无效层厚。 土－ 1 大部分为开垦荒地，运距 600m，有效储量 8 万 m3；土－ 2 大部分为耕地、良田，运距 300m，有效储量 7 万 m3。 结论建议 ⑴ 、坝区区域稳定性好，据《中国地震烈度区划图》，本区基本地震烈度小于Ⅵ度，地震动峰值加速度小于。 ⑵ 、坝基（肩）岩体为硬质岩，处于中等风化 上部，风化裂隙发育，透水性较好。 ⑶ 、坝体（尤其是二期坝体）填土质量不佳，密实度差，透水性偏大，强度低，需进行稳定验算，然后考虑是否处理。 ⑷ 、坝体、坝基均有渗漏，主要漏水部位为 954m 高程以上二期坝体及坝左端 S2 渗漏点，沿建基面及坝基浅部风化裂隙存在裂隙性渗漏，建议对坝体、坝基进行全面防渗处理。 ⑸ 、本阶段勘察工作由于勘探手段有限，施工中若发现特殊工程地 质问题，另作专门性研究。 渗流及稳定分析 渗流计算 （ 1）计算方法及计算工况 根据《碾压式土石坝设计规范》（ SDJ 21884）的规定，土坝渗流计算的任务是： ① 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位臵，供坝体稳定计算之用； ② 计算坝体和地基渗漏量； ③ 确定水库水位降落时上游坝壳内自由水面的位臵，供上游坝坡稳定分析之用。 结合两岔河水库大坝的现状，渗流复核计算考虑下列两种水位组合情况： 工况 1：上游正常蓄水位（ 959m）与下游相应的最低水位（ ）； 工 况 2：水库水位从正常蓄水位（ 959m）降至放水涵洞取水高程（ 951m）情况。 计算方法为有限元数值分析法，采用北京理正软件设计研究所《渗流分析软件》（ 版）计算。 计算时分两个区域：坝体为 1 区、坝基为2 区。 各区采用的渗透系数如下： 1 区（按各向同性考虑）： Kx=Ky=105cm/s； 2 区（按各向同性考虑）： Kx=Ky=105cm/s； （ 2）工况 1 计算结果 经计算，稳定渗流期单位坝长渗漏量 q=m.，浸润线位臵见下图： 大坝土料为粘性土，其渗透破坏形式 为流土，破坏坡降： J 破坏 =（ rs/rw1）（ 1n） = J 允许 =J 破坏 /K=按坝体浸润线复核，最大渗透比降 J=J 允许 ，因此不会产生渗透破坏。 由于坝体下游未采取排水措施，坝体浸润线过高，故坝体应采取相应的排水设施，增设坝脚堆石棱体，以降低坝体浸润线。 （ 3）工况 2 计算结果 放水涵洞进口双向转动闸门的尺寸为 Φ300mm，洞身断面尺寸（城门型），校核洪水位 959m 至放水涵洞取水高程 951m 之间的库容差为 万 m3，考虑 ，经计算，水库水位由 959m 降至 951m 所需的时间为 天。 经计算，水库降落期单位坝长渗漏量 q=m.，计算的浸润线位臵见下图： 按坝体浸润线复核，最大渗透比降 J=J 允许 ，因此不会产生渗透破坏。 坝坡稳定计算 （ 1）计算方法及计算工况 稳定计算的目的是保证土石坝在自重、各种情况下的孔隙压力和外荷载的作用下，具有足够的稳定性，不致发生通过坝体或坝体和坝基的整体剪切破坏。 两岔河水库大坝现状的坝坡稳定计算考虑了下列两种情况： 工况 1（正常 运用）：稳定渗流期的下游坝坡（上游正常蓄水位 959m与下游相应的最低水位 ）； 工况 2（非常运用）：水库水位降落期的上游坝坡（水库水位从正常 蓄水位 959m 降至放水涵洞取水高程 951m）。 计算方法为刚体极限平衡法，采用北京理正软件设计研究所《边坡稳定设计软件》（ 版）计算。 坝体强度计算方法为有效应力法，设计抗剪强度指标按饱和慢剪试验指标的 倍取用。 表 稳定计算采用参数表 部位 试验强度指标 设计强度指标 湿容重 饱和容重 C(kPa) φ (度 ) C(kPa) φ (度 ) γ w(t/m3) γ s(t/m3) 坝 体 25 坝 基 500 500 （ 2）工况 1：稳定渗流期下游坝坡稳定计算结果 通过程序自动收索，最不利滑动面的圆心坐标为： x=、y=，滑弧半径 R=。 抗滑稳定安全系数见表 ： 表 下游坝坡抗滑稳定安全系数表 计算方法 计算安全系数Ｋ 最小安全系数允许值Ｋ 瑞典条分法 Bishop 法 Janbu 法 由表 可知，稳定渗流期的下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。 （ 3）工况 2：水库水位降落期上游坝坡稳定计算结果 通过程序自动收索，最不利滑动面的圆心坐标为： x=、y=，滑弧半径 R=。 抗滑稳定安全系数见表 ： 表 上游坝坡抗滑稳定安全系数表 计算方法 计算安全系数Ｋ 最小安全系数允许值Ｋ 瑞典条分法 Bishop 法 Janbu 法 由表 可知，水库水位降落期的上游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。 存在的主要问题及复核结论 主要存在问题 ⑴ 、大坝坝顶高程达不到规范要求，溢洪道过水断面不够。 1971年发生洪水漫顶造成溃坝，坝体被冲毁三分之一，修复后的坝段发生明显沉陷。 ⑵ 、 1979 年除险加固时修建的溢洪道衬砌施工质量差，溢洪道底板和侧墙发 生多处断裂，整个墙体随时都可能倒塌。 一旦侧墙倒塌，洪水将直接冲击右坝肩，危及坝身安全。 ⑶ 、现有溢洪道出口正处右坝脚，未与河道连接，洪水迂回冲击、淘刷坝体，影响坝体稳定。 ⑷ 、放水涵洞施工质量差，进口未设截流设施。 1987 年 6 月，放水涵洞消力池发生陷洞，库水几乎漏完。 ⑸ 、大坝坝身及坝基存在两处明显渗漏，总渗漏量。 ⑹ 、大坝上、下游坝面均无护坡，下游坝坡与两岸岸坡连接处未设排水 沟，坝坡受雨水冲刷严重。 下游坝脚未设排水棱体，坝内浸润线较高。 ⑺ 、放水涵洞进口双向转动闸门已损坏，需更换，进口消力池需改 建。 ⑻ 、下游河道行洪能力不够，需疏浚扩宽。 ⑼ 、两岔河 未按有关规范设立专门的管理机构，没。