楊成濤+劉萍+宋幫才

摘要：建興水庫(kù)為德陽(yáng)市中江縣5.12汶川8.0級(jí)特大地震震損水庫(kù)，文章采用有限元方法對(duì)中江縣建興水庫(kù)大壩進(jìn)行滲流分析，以便制定合理的滲流整治方案以及提供準(zhǔn)確依據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定分析。分析結(jié)果采用灌漿方案對(duì)建興水庫(kù)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

關(guān)鍵詞：建興水庫(kù)；有限元法；滲流分析；灌漿方案

中圖分類號(hào)：TV222文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）24-0064-02

1工程基本情況

建興水庫(kù)位于四川省德陽(yáng)市中江縣富興鎮(zhèn)會(huì)棚鄉(xiāng)，是一座攔蓄式水庫(kù)，其工程任務(wù)是以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合功能的?。?）型水利工程。中江縣距震中汶川縣映秀鎮(zhèn)不到100km，水庫(kù)壩址以上集雨面積18.1km2，總庫(kù)容170萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌面4000畝，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇（P＝3.3%），設(shè)計(jì)洪水位596.28m，校核洪水為500年一遇（P＝0.20%），校核洪水位597.18m。水庫(kù)正常蓄水位594.20m，死水位583.00m。

大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為597.80m，壩頂寬4.4m，最大壩高18.4m，壩頂長(zhǎng)91.00m，基礎(chǔ)底高程為579.40m。大壩上游坡比為1∶2.25；下游坡比為1∶2.0。工程自1960年12月建成以來(lái)，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活起著重大作用，同時(shí)發(fā)揮了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該壩施工時(shí)為搶工期，上壩土料不均，碾壓不均或不密實(shí)，加之無(wú)檢測(cè)手段，導(dǎo)致填筑質(zhì)量較差。受汶川特大地震影響，壩腳及放空洞出現(xiàn)5處涌水點(diǎn)且有明顯渾水流出。2008年7月，據(jù)鉆孔揭露：壩體填料為黃褐色粘土夾塊碎石，粘土呈可塑—硬塑狀，碎石、角礫及砂約占15%～20%。壓水試驗(yàn)表明，滲透系數(shù)K變化較大，從1.38×10-5cm/s～2.23×10-4cm/s，說(shuō)明壩體均勻性較差，滲透系數(shù)平均值為1.30×10-4cm/s大于10-4cm/s，不滿足規(guī)范要求。

工程于2009年進(jìn)行加除險(xiǎn)加固整治，其滲滲整治措施為：壩體充填灌漿，壩基帷幕灌漿。灌漿沿壩軸線布孔，分三序鉆灌，施工時(shí)嚴(yán)格質(zhì)量控制，灌漿防滲體滲透系數(shù)要求小于10-4cm/s，達(dá)10-5cm/s左右。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，滲漏整治效果良好。

2大壩滲流計(jì)算方法及滲透指標(biāo)

2.1計(jì)算公式

對(duì)于符合達(dá)西定律的二向均質(zhì)、各向同性土體的滲流，當(dāng)土體已完全固結(jié)時(shí)，其水頭函數(shù)符合拉普拉斯方程式：

+=0

與之相應(yīng)的邊界條件為：

初始條件：

邊界條件：水頭邊界：流量邊界：

z：坐標(biāo)位置高程

q：自由面下降或上升時(shí)從自由邊界流入或流出滲流場(chǎng)的單寬流量

2.1.1計(jì)算斷面。依據(jù)大壩現(xiàn)場(chǎng)安全檢查情況，大壩滲流計(jì)算選取實(shí)測(cè)的老河床斷面進(jìn)行驗(yàn)算，此斷面也為最大壩高斷面，分析認(rèn)為采取此斷面進(jìn)行滲流分析計(jì)算，基本可反映整個(gè)大壩的滲流性態(tài)。

2.1.2材料分區(qū)及滲透系數(shù)。斷面的材料分區(qū)是以土工試驗(yàn)及大壩質(zhì)量評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查和多年運(yùn)行情況來(lái)確定。整治前壩土體分區(qū)主要為壩體填土及排水棱體，整治后壩土體分區(qū)主要為壩體填土、灌漿防滲體及排水棱體。

本次滲流計(jì)算，各分區(qū)滲透系數(shù)取值采用室內(nèi)土工試驗(yàn)成果并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)選取，綜合施工會(huì)議及運(yùn)行期大壩質(zhì)量檢查而確定。各分區(qū)的滲透系數(shù)取值詳見(jiàn)表1：

表1建興大壩典型斷面各分區(qū)滲透指標(biāo)表

分區(qū) 滲透系數(shù)（cm/s） 允許坡降[J]

壩體填土 K1 2.23×10-4 0.46

排水棱體 K2 1×10-3 /

2.2荷載組合

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）的規(guī)定，土壩滲流計(jì)算應(yīng)考慮水庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，本次滲流計(jì)算中考慮了下列水位組合：（1）上游校核洪水位與下游相應(yīng)水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)水位；（3）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)水位；（4）上游校核洪水位降至正常蓄水位；（5）上游正常蓄水位降至死水位。

根據(jù)建興水庫(kù)水文復(fù)核計(jì)算的結(jié)果，正常蓄水位為594.20m，設(shè)計(jì)洪水位為596.28m，校核洪水位為597.18m。

根據(jù)溢洪道泄洪能力，上游校核洪水位降至正常蓄水位經(jīng)歷時(shí)間最短為6小時(shí)；根據(jù)放水洞放水能力及春灌的實(shí)際情況，上游正常蓄水位降至死水位最短歷時(shí)25天。

3大壩灌漿整治前后滲流計(jì)算成果

3.1灌漿整治前滲流計(jì)算

按上述五種工況進(jìn)行大壩滲流計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0.45，計(jì)算單寬滲流量0.395～0.731m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩滲流狀況的現(xiàn)場(chǎng)檢查和滲流理論計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.395～0.731m3/d.m，大壩總體滲漏量偏大。滲流計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況及土工試驗(yàn)是基本一致，即大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大，因此大壩有必要進(jìn)行防滲整治。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在穩(wěn)定滲流工況下，在設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近，對(duì)大壩穩(wěn)定不利。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41。計(jì)算斷面在下游壩坡最大出逸坡降值為0.45，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，兩者僅相差0.01。應(yīng)對(duì)下游壩坡加以整治，滿足壩坡滲透穩(wěn)定性要求。

3.2灌漿整治后滲流計(jì)算

根據(jù)大壩灌漿整治前滲流計(jì)算分析結(jié)論，結(jié)合大壩穩(wěn)定分析及綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，工程防滲整治方案選用壩體充填灌漿、壩基帷幕灌漿。灌漿孔沿壩軸線布置，鉆灌深度至弱風(fēng)化層以下5.0m。

采用同樣的計(jì)算方法對(duì)灌漿整治后的大壩進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算工況與灌漿整治前工況相同。經(jīng)計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0，即未在壩坡出逸。計(jì)算單寬滲流量0.02～0.04m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。

通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩灌漿整治后滲流計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）灌漿整治后各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.0038～0.0128m3/d.m，大壩滲漏量?jī)H為灌漿整治前0.01～0.02，滲漏量大大減少。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在前述各工況下，大壩后壩坡浸潤(rùn)線高度大幅降低，出逸點(diǎn)位于棱體處。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41，下游壩坡最大出逸坡降值為0，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，二者均滿足規(guī)范規(guī)定。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)比分析灌漿整治前及灌漿整治后的兩種計(jì)算結(jié)果，可以看出采用灌漿方案對(duì)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

（1）灌漿整治前大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大。采用灌漿方案后有效地解決了大壩滲漏量偏大的問(wèn)題，彌補(bǔ)了大壩碾壓不密實(shí)導(dǎo)致滲透系數(shù)偏大的不足。

（2）灌漿整治前設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近。采用灌漿整治后大壩浸潤(rùn)線高度大幅降低，有效的解決了滲透穩(wěn)定問(wèn)題，且對(duì)大壩后壩坡穩(wěn)定有利。

參考文獻(xiàn)

[1]?碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）[S]．

[2]?顧慰慈．土石（堤）壩的設(shè)計(jì)與計(jì)算[M]．北京：中

?國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006．

[3]?毛昶熙，等．滲流計(jì)算分析與控制[M]．北京：中國(guó)

?水利水電出版社，2003．

作者簡(jiǎn)介：楊成濤（1979—），四川廣安人，樂(lè)山市水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院工程師，研究方向：水工建筑物；宋幫才，供職于樂(lè)山市沫江堰管理處。

摘要：建興水庫(kù)為德陽(yáng)市中江縣5.12汶川8.0級(jí)特大地震震損水庫(kù)，文章采用有限元方法對(duì)中江縣建興水庫(kù)大壩進(jìn)行滲流分析，以便制定合理的滲流整治方案以及提供準(zhǔn)確依據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定分析。分析結(jié)果采用灌漿方案對(duì)建興水庫(kù)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

關(guān)鍵詞：建興水庫(kù)；有限元法；滲流分析；灌漿方案

中圖分類號(hào)：TV222文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）24-0064-02

1工程基本情況

建興水庫(kù)位于四川省德陽(yáng)市中江縣富興鎮(zhèn)會(huì)棚鄉(xiāng)，是一座攔蓄式水庫(kù)，其工程任務(wù)是以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合功能的?。?）型水利工程。中江縣距震中汶川縣映秀鎮(zhèn)不到100km，水庫(kù)壩址以上集雨面積18.1km2，總庫(kù)容170萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌面4000畝，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇（P＝3.3%），設(shè)計(jì)洪水位596.28m，校核洪水為500年一遇（P＝0.20%），校核洪水位597.18m。水庫(kù)正常蓄水位594.20m，死水位583.00m。

大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為597.80m，壩頂寬4.4m，最大壩高18.4m，壩頂長(zhǎng)91.00m，基礎(chǔ)底高程為579.40m。大壩上游坡比為1∶2.25；下游坡比為1∶2.0。工程自1960年12月建成以來(lái)，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活起著重大作用，同時(shí)發(fā)揮了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該壩施工時(shí)為搶工期，上壩土料不均，碾壓不均或不密實(shí)，加之無(wú)檢測(cè)手段，導(dǎo)致填筑質(zhì)量較差。受汶川特大地震影響，壩腳及放空洞出現(xiàn)5處涌水點(diǎn)且有明顯渾水流出。2008年7月，據(jù)鉆孔揭露：壩體填料為黃褐色粘土夾塊碎石，粘土呈可塑—硬塑狀，碎石、角礫及砂約占15%～20%。壓水試驗(yàn)表明，滲透系數(shù)K變化較大，從1.38×10-5cm/s～2.23×10-4cm/s，說(shuō)明壩體均勻性較差，滲透系數(shù)平均值為1.30×10-4cm/s大于10-4cm/s，不滿足規(guī)范要求。

工程于2009年進(jìn)行加除險(xiǎn)加固整治，其滲滲整治措施為：壩體充填灌漿，壩基帷幕灌漿。灌漿沿壩軸線布孔，分三序鉆灌，施工時(shí)嚴(yán)格質(zhì)量控制，灌漿防滲體滲透系數(shù)要求小于10-4cm/s，達(dá)10-5cm/s左右。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，滲漏整治效果良好。

2大壩滲流計(jì)算方法及滲透指標(biāo)

2.1計(jì)算公式

對(duì)于符合達(dá)西定律的二向均質(zhì)、各向同性土體的滲流，當(dāng)土體已完全固結(jié)時(shí)，其水頭函數(shù)符合拉普拉斯方程式：

+=0

與之相應(yīng)的邊界條件為：

初始條件：

邊界條件：水頭邊界：流量邊界：

z：坐標(biāo)位置高程

q：自由面下降或上升時(shí)從自由邊界流入或流出滲流場(chǎng)的單寬流量

2.1.1計(jì)算斷面。依據(jù)大壩現(xiàn)場(chǎng)安全檢查情況，大壩滲流計(jì)算選取實(shí)測(cè)的老河床斷面進(jìn)行驗(yàn)算，此斷面也為最大壩高斷面，分析認(rèn)為采取此斷面進(jìn)行滲流分析計(jì)算，基本可反映整個(gè)大壩的滲流性態(tài)。

2.1.2材料分區(qū)及滲透系數(shù)。斷面的材料分區(qū)是以土工試驗(yàn)及大壩質(zhì)量評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查和多年運(yùn)行情況來(lái)確定。整治前壩土體分區(qū)主要為壩體填土及排水棱體，整治后壩土體分區(qū)主要為壩體填土、灌漿防滲體及排水棱體。

本次滲流計(jì)算，各分區(qū)滲透系數(shù)取值采用室內(nèi)土工試驗(yàn)成果并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)選取，綜合施工會(huì)議及運(yùn)行期大壩質(zhì)量檢查而確定。各分區(qū)的滲透系數(shù)取值詳見(jiàn)表1：

表1建興大壩典型斷面各分區(qū)滲透指標(biāo)表

分區(qū) 滲透系數(shù)（cm/s） 允許坡降[J]

壩體填土 K1 2.23×10-4 0.46

排水棱體 K2 1×10-3 /

2.2荷載組合

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）的規(guī)定，土壩滲流計(jì)算應(yīng)考慮水庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，本次滲流計(jì)算中考慮了下列水位組合：（1）上游校核洪水位與下游相應(yīng)水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)水位；（3）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)水位；（4）上游校核洪水位降至正常蓄水位；（5）上游正常蓄水位降至死水位。

根據(jù)建興水庫(kù)水文復(fù)核計(jì)算的結(jié)果，正常蓄水位為594.20m，設(shè)計(jì)洪水位為596.28m，校核洪水位為597.18m。

根據(jù)溢洪道泄洪能力，上游校核洪水位降至正常蓄水位經(jīng)歷時(shí)間最短為6小時(shí)；根據(jù)放水洞放水能力及春灌的實(shí)際情況，上游正常蓄水位降至死水位最短歷時(shí)25天。

3大壩灌漿整治前后滲流計(jì)算成果

3.1灌漿整治前滲流計(jì)算

按上述五種工況進(jìn)行大壩滲流計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0.45，計(jì)算單寬滲流量0.395～0.731m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩滲流狀況的現(xiàn)場(chǎng)檢查和滲流理論計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.395～0.731m3/d.m，大壩總體滲漏量偏大。滲流計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況及土工試驗(yàn)是基本一致，即大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大，因此大壩有必要進(jìn)行防滲整治。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在穩(wěn)定滲流工況下，在設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近，對(duì)大壩穩(wěn)定不利。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41。計(jì)算斷面在下游壩坡最大出逸坡降值為0.45，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，兩者僅相差0.01。應(yīng)對(duì)下游壩坡加以整治，滿足壩坡滲透穩(wěn)定性要求。

3.2灌漿整治后滲流計(jì)算

根據(jù)大壩灌漿整治前滲流計(jì)算分析結(jié)論，結(jié)合大壩穩(wěn)定分析及綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，工程防滲整治方案選用壩體充填灌漿、壩基帷幕灌漿。灌漿孔沿壩軸線布置，鉆灌深度至弱風(fēng)化層以下5.0m。

采用同樣的計(jì)算方法對(duì)灌漿整治后的大壩進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算工況與灌漿整治前工況相同。經(jīng)計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0，即未在壩坡出逸。計(jì)算單寬滲流量0.02～0.04m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。

通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩灌漿整治后滲流計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）灌漿整治后各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.0038～0.0128m3/d.m，大壩滲漏量?jī)H為灌漿整治前0.01～0.02，滲漏量大大減少。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在前述各工況下，大壩后壩坡浸潤(rùn)線高度大幅降低，出逸點(diǎn)位于棱體處。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41，下游壩坡最大出逸坡降值為0，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，二者均滿足規(guī)范規(guī)定。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)比分析灌漿整治前及灌漿整治后的兩種計(jì)算結(jié)果，可以看出采用灌漿方案對(duì)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

（1）灌漿整治前大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大。采用灌漿方案后有效地解決了大壩滲漏量偏大的問(wèn)題，彌補(bǔ)了大壩碾壓不密實(shí)導(dǎo)致滲透系數(shù)偏大的不足。

（2）灌漿整治前設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近。采用灌漿整治后大壩浸潤(rùn)線高度大幅降低，有效的解決了滲透穩(wěn)定問(wèn)題，且對(duì)大壩后壩坡穩(wěn)定有利。

參考文獻(xiàn)

[1]?碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）[S]．

[2]?顧慰慈．土石（堤）壩的設(shè)計(jì)與計(jì)算[M]．北京：中

?國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006．

[3]?毛昶熙，等．滲流計(jì)算分析與控制[M]．北京：中國(guó)

?水利水電出版社，2003．

作者簡(jiǎn)介：楊成濤（1979—），四川廣安人，樂(lè)山市水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院工程師，研究方向：水工建筑物；宋幫才，供職于樂(lè)山市沫江堰管理處。

摘要：建興水庫(kù)為德陽(yáng)市中江縣5.12汶川8.0級(jí)特大地震震損水庫(kù)，文章采用有限元方法對(duì)中江縣建興水庫(kù)大壩進(jìn)行滲流分析，以便制定合理的滲流整治方案以及提供準(zhǔn)確依據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定分析。分析結(jié)果采用灌漿方案對(duì)建興水庫(kù)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

關(guān)鍵詞：建興水庫(kù)；有限元法；滲流分析；灌漿方案

中圖分類號(hào)：TV222文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）24-0064-02

1工程基本情況

建興水庫(kù)位于四川省德陽(yáng)市中江縣富興鎮(zhèn)會(huì)棚鄉(xiāng)，是一座攔蓄式水庫(kù)，其工程任務(wù)是以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合功能的?。?）型水利工程。中江縣距震中汶川縣映秀鎮(zhèn)不到100km，水庫(kù)壩址以上集雨面積18.1km2，總庫(kù)容170萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌面4000畝，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇（P＝3.3%），設(shè)計(jì)洪水位596.28m，校核洪水為500年一遇（P＝0.20%），校核洪水位597.18m。水庫(kù)正常蓄水位594.20m，死水位583.00m。

大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為597.80m，壩頂寬4.4m，最大壩高18.4m，壩頂長(zhǎng)91.00m，基礎(chǔ)底高程為579.40m。大壩上游坡比為1∶2.25；下游坡比為1∶2.0。工程自1960年12月建成以來(lái)，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活起著重大作用，同時(shí)發(fā)揮了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該壩施工時(shí)為搶工期，上壩土料不均，碾壓不均或不密實(shí)，加之無(wú)檢測(cè)手段，導(dǎo)致填筑質(zhì)量較差。受汶川特大地震影響，壩腳及放空洞出現(xiàn)5處涌水點(diǎn)且有明顯渾水流出。2008年7月，據(jù)鉆孔揭露：壩體填料為黃褐色粘土夾塊碎石，粘土呈可塑—硬塑狀，碎石、角礫及砂約占15%～20%。壓水試驗(yàn)表明，滲透系數(shù)K變化較大，從1.38×10-5cm/s～2.23×10-4cm/s，說(shuō)明壩體均勻性較差，滲透系數(shù)平均值為1.30×10-4cm/s大于10-4cm/s，不滿足規(guī)范要求。

工程于2009年進(jìn)行加除險(xiǎn)加固整治，其滲滲整治措施為：壩體充填灌漿，壩基帷幕灌漿。灌漿沿壩軸線布孔，分三序鉆灌，施工時(shí)嚴(yán)格質(zhì)量控制，灌漿防滲體滲透系數(shù)要求小于10-4cm/s，達(dá)10-5cm/s左右。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，滲漏整治效果良好。

2大壩滲流計(jì)算方法及滲透指標(biāo)

2.1計(jì)算公式

對(duì)于符合達(dá)西定律的二向均質(zhì)、各向同性土體的滲流，當(dāng)土體已完全固結(jié)時(shí)，其水頭函數(shù)符合拉普拉斯方程式：

+=0

與之相應(yīng)的邊界條件為：

初始條件：

邊界條件：水頭邊界：流量邊界：

z：坐標(biāo)位置高程

q：自由面下降或上升時(shí)從自由邊界流入或流出滲流場(chǎng)的單寬流量

2.1.1計(jì)算斷面。依據(jù)大壩現(xiàn)場(chǎng)安全檢查情況，大壩滲流計(jì)算選取實(shí)測(cè)的老河床斷面進(jìn)行驗(yàn)算，此斷面也為最大壩高斷面，分析認(rèn)為采取此斷面進(jìn)行滲流分析計(jì)算，基本可反映整個(gè)大壩的滲流性態(tài)。

2.1.2材料分區(qū)及滲透系數(shù)。斷面的材料分區(qū)是以土工試驗(yàn)及大壩質(zhì)量評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查和多年運(yùn)行情況來(lái)確定。整治前壩土體分區(qū)主要為壩體填土及排水棱體，整治后壩土體分區(qū)主要為壩體填土、灌漿防滲體及排水棱體。

本次滲流計(jì)算，各分區(qū)滲透系數(shù)取值采用室內(nèi)土工試驗(yàn)成果并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)選取，綜合施工會(huì)議及運(yùn)行期大壩質(zhì)量檢查而確定。各分區(qū)的滲透系數(shù)取值詳見(jiàn)表1：

表1建興大壩典型斷面各分區(qū)滲透指標(biāo)表

分區(qū) 滲透系數(shù)（cm/s） 允許坡降[J]

壩體填土 K1 2.23×10-4 0.46

排水棱體 K2 1×10-3 /

2.2荷載組合

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）的規(guī)定，土壩滲流計(jì)算應(yīng)考慮水庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，本次滲流計(jì)算中考慮了下列水位組合：（1）上游校核洪水位與下游相應(yīng)水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)水位；（3）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)水位；（4）上游校核洪水位降至正常蓄水位；（5）上游正常蓄水位降至死水位。

根據(jù)建興水庫(kù)水文復(fù)核計(jì)算的結(jié)果，正常蓄水位為594.20m，設(shè)計(jì)洪水位為596.28m，校核洪水位為597.18m。

根據(jù)溢洪道泄洪能力，上游校核洪水位降至正常蓄水位經(jīng)歷時(shí)間最短為6小時(shí)；根據(jù)放水洞放水能力及春灌的實(shí)際情況，上游正常蓄水位降至死水位最短歷時(shí)25天。

3大壩灌漿整治前后滲流計(jì)算成果

3.1灌漿整治前滲流計(jì)算

按上述五種工況進(jìn)行大壩滲流計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0.45，計(jì)算單寬滲流量0.395～0.731m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩滲流狀況的現(xiàn)場(chǎng)檢查和滲流理論計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.395～0.731m3/d.m，大壩總體滲漏量偏大。滲流計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況及土工試驗(yàn)是基本一致，即大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大，因此大壩有必要進(jìn)行防滲整治。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在穩(wěn)定滲流工況下，在設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近，對(duì)大壩穩(wěn)定不利。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41。計(jì)算斷面在下游壩坡最大出逸坡降值為0.45，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，兩者僅相差0.01。應(yīng)對(duì)下游壩坡加以整治，滿足壩坡滲透穩(wěn)定性要求。

3.2灌漿整治后滲流計(jì)算

根據(jù)大壩灌漿整治前滲流計(jì)算分析結(jié)論，結(jié)合大壩穩(wěn)定分析及綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，工程防滲整治方案選用壩體充填灌漿、壩基帷幕灌漿。灌漿孔沿壩軸線布置，鉆灌深度至弱風(fēng)化層以下5.0m。

采用同樣的計(jì)算方法對(duì)灌漿整治后的大壩進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算工況與灌漿整治前工況相同。經(jīng)計(jì)算，工況（1）至工況（3）下游壩坡出逸坡降0，即未在壩坡出逸。計(jì)算單寬滲流量0.02～0.04m3/d，工況（4）至工況（4）上游壩坡出逸坡降0.41。

通過(guò)對(duì)建興水庫(kù)大壩灌漿整治后滲流計(jì)算結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

（1）灌漿整治后各種計(jì)算工況下，計(jì)算單寬流量大壩為0.0038～0.0128m3/d.m，大壩滲漏量?jī)H為灌漿整治前0.01～0.02，滲漏量大大減少。

（2）據(jù)大壩滲流分析，在前述各工況下，大壩后壩坡浸潤(rùn)線高度大幅降低，出逸點(diǎn)位于棱體處。在前述各工況下，計(jì)算斷面在上游壩坡最大出逸坡降值為0.41，下游壩坡最大出逸坡降值為0，經(jīng)驗(yàn)滲透坡降允許值0.46，二者均滿足規(guī)范規(guī)定。

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)比分析灌漿整治前及灌漿整治后的兩種計(jì)算結(jié)果，可以看出采用灌漿方案對(duì)大壩實(shí)施整治是合理可行的。

（1）灌漿整治前大壩填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)偏高（大于規(guī)范允許值），滲漏量偏大。采用灌漿方案后有效地解決了大壩滲漏量偏大的問(wèn)題，彌補(bǔ)了大壩碾壓不密實(shí)導(dǎo)致滲透系數(shù)偏大的不足。

（2）灌漿整治前設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位情況下，浸潤(rùn)線位置距離坡面非常接近。采用灌漿整治后大壩浸潤(rùn)線高度大幅降低，有效的解決了滲透穩(wěn)定問(wèn)題，且對(duì)大壩后壩坡穩(wěn)定有利。

參考文獻(xiàn)

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?水利水電出版社，2003．

作者簡(jiǎn)介：楊成濤（1979—），四川廣安人，樂(lè)山市水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院工程師，研究方向：水工建筑物；宋幫才，供職于樂(lè)山市沫江堰管理處。