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1、目 錄1工程概況11.1基本情況11.2大壩運行中與結(jié)構(gòu)安全有關(guān)問題22大壩質(zhì)量現(xiàn)狀及滲透變形評述22.1 壩體質(zhì)量22.2 壩體質(zhì)量評述33 壩體抗滑穩(wěn)定分析43.1 計算斷面與計算方法43.2 計算工況與孔隙水壓力確定53.3 計算參數(shù)的確定63.4 安全評價標(biāo)準(zhǔn)63.5計算結(jié)果與分析74 其它結(jié)構(gòu)安全問題84.1 溢洪道安全性評述84.2 輸水洞安全性評述95 結(jié)論91 工程概況1.1基本情況白河水庫位于黃河流域洛河支流杜河上游，壩址在洛寧縣上戈鄉(xiāng)梁河村，控制流域面積.8.55km2，干流長度6.1 km，干流比降1/14.46，流域?qū)偾鹆陞^(qū)，白河水庫是一座以防洪為主，兼顧灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖2、的綜合性小（1）型水庫，白河水庫于1973年9月開始修建，1975年12月工程完工。大壩為均質(zhì)土壩，壩長75m，最大壩高23.0m。總庫容111.93萬m3，其中防洪庫容24.35萬m3，興利庫容71.03萬m3，死庫容12.5萬m3。按現(xiàn)行水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）及防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB59201-94）規(guī)定，本工程屬等，永久性建筑物屬四級，其設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，其相應(yīng)設(shè)計洪水位849.75m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，校核洪水位850.97m。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。大壩系均質(zhì)土壩，壩長75m，最大壩高23.0m，壩頂寬4m，壩頂高程853、0.15m，壩頂無防浪墻。大壩現(xiàn)狀斷面為：上游坡坡比為1:2.4，采用干砌石護坡；背水坡坡比在高程839.20m以上為1:2.2，采用草皮護坡，以下坡比為1:2.1，采用干砌石護坡，下游壩腳為排水棱體，兩側(cè)坡度均為1:2；在變坡處有一條自左向右平行于壩軸線的灌溉渠道通往右岸，渠道寬0.7m，深0.6m，采用漿砌石砌筑。溢洪道位于水庫大壩左岸，開敞式，進口高程846.85m，底寬8.5m，長168m，左岸邊坡1:1.8，右岸邊坡1:1.1，右岸；出口未設(shè)消能設(shè)施。輸水道位于大壩左岸壩肩與溢洪道之間，由斜臥管和輸水洞組成，斜臥管孔口20cm，最大放水流量1.3m3/s，輸水洞長92m，縱坡1/104、00，進口高程838.75m，采用漿砌石城門洞型斷面，寬0.8m，側(cè)墻高為0.9m，頂拱半徑0.4m；輸水洞末端跨溢洪道退水渠采用渡槽輸水，槽身采用鋼筋砼圓管，直徑0.4m，下部結(jié)構(gòu)采用單跨鋼筋砼圓弧拱支承，出口接灌溉渠道。1.2大壩運行中與結(jié)構(gòu)安全有關(guān)問題大壩建成運行至今已有34年，由于當(dāng)時工程建設(shè)質(zhì)量差、標(biāo)準(zhǔn)低，目前存在問題較多。大壩建設(shè)初期由于施工不科學(xué)，質(zhì)量不高，碾壓、夯填不密實。大壩迎水坡干砌石護坡部分地方塌陷、變形，雜草叢生，壩頂無防浪墻。大壩背水坡部分地方有沉陷，無排水溝，大壩下游貼坡排水部分塌陷。2 大壩質(zhì)量現(xiàn)狀及滲透變形評述2.1 壩體質(zhì)量壩體由低液限粘土經(jīng)分層碾壓而成，含有5、鈣質(zhì)結(jié)核。共做了四組比重計顆分試驗：粘粒含量占總重的15.016.2%，平均值為15.5%；粉粒含量占總重的61.364.0%，平均值為62.2%；砂粒含量占總重的20.523.2%，平均值22.3%。塑性指數(shù)10.013.8。做了四組擊實試驗：干密度最大值為1.73g/cm3，最小值為1.70g/cm3，平均值為1.715g/cm3，建議采用值為1.71g/cm3；最優(yōu)含水量最大值為18.0%，最小值為17.8%，平均值為17.9%，建議采用值為18.0%。壓實度96%(干密度大于1.64g/cm3)的有3組，占所取土樣26組的為11.5%，壓實度96%(干密度小于1.64g/cm3)的有26、3組，占所取土樣26組的88.5%。壓縮系數(shù)a12最大值為0.53Mpa-1，最小值為0.14Mpa-1，中壓縮性土占所做試驗26組的25組，僅有1組土樣屬高壓縮性土。在河槽段ZK2孔中對壩體土做了3段注水試驗，滲透系數(shù)K=2.7610-55.1710-5cm/s，屬弱透水性；又在室內(nèi)做了7組滲透試驗，滲透系數(shù)K=3.0810-72.3410-4cm/s，屬中等極微透水性，滲透系數(shù)不符合規(guī)范要求大于10-4cm/s占2組，局部屬中等透水性，分布不連貫，不會形成滲漏通道，經(jīng)調(diào)查背水坡未出現(xiàn)過滲漏點。2.2 壩體質(zhì)量評述根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2001）中的要求壓實度應(yīng)達0.96以上7、，其相對應(yīng)的干密度應(yīng)為1.64g/cm3以上，本次勘察中所取26組原狀樣中僅有3組土樣干密度在1.64g/cm3以上，占所取土樣26組的為11.5%，壓實度96%(干密度小于1.64g/cm3)的有23組，占所取土樣26組的88.5%，顯然遠達不到規(guī)范要求。壩體土的壓縮系數(shù)a12最大值為0.53Mpa-1，最小值為0.14Mpa-1，中壓縮性土占所做試驗26組的25組，僅有1組土樣屬高壓縮性土。鑒于大壩修建已近34年，個別處仍是高壓縮性土的情況，壩身土滿足不了規(guī)范要求。在河槽段ZK2孔中對壩體土做了3段注水試驗，滲透系數(shù)K=2.7610-55.1710-5cm/s，屬弱透水性；又在室內(nèi)做了7組8、滲透試驗，滲透系數(shù)K=3.0810-72.3410-4cm/s，屬中等極微透水性，滲透系數(shù)不符合規(guī)范要求大于10-4cm/s占2組，部分壩體土的滲透系數(shù)不滿足質(zhì)量要求。 壩體土主要物理力學(xué)性指標(biāo)統(tǒng)計表 表2統(tǒng)計值含水量（%）干密度（g/cm3）孔隙比飽和度（%）液限（%）塑性指數(shù)壓縮模量（MPa）壓縮系數(shù)a12（MPa-1）飽和快剪飽和固結(jié)快 剪內(nèi)摩擦角（0）粘聚力（kPa）內(nèi)摩擦角（0）粘聚力（kPa）最大值27.51.650.83995.932.713.811.590.5325.030.523.032.5最小值17.91.470.57065.824.010.03.240.1413.515.9、013.015.7平均值22.91.580.71686.530.211.96.940.2818.723.720.326.3建議值25.21.520.77791.231.410.95.090.4116.119.316.621.0土樣個數(shù)2626262626262626101010103 壩體抗滑穩(wěn)定分析根據(jù)GB50201-94防洪標(biāo)準(zhǔn)、SL252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。白河水庫工程規(guī)模屬小（1）型，工程等別為四等，永久性水工主要建筑物級別為四級。3.1 計算斷面與計算方法選擇大壩斷面2（樁號0+118.3，最大壩高斷面）進行分析。根據(jù)規(guī)范，靜力穩(wěn)定計算采用簡化畢肖普法，計10、算公式如下：式中， W為土條重量；V為垂直向地震慣性力；u為作用于土條底面的孔隙壓力；為條塊重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；b為土條寬度；, 為土條底面的有效應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)；MC為水平地震慣性力對圓心的力矩；R為圓弧半徑。當(dāng)穩(wěn)定滲流期用有效應(yīng)力法計算時，孔隙壓力u應(yīng)用u-wZ代替。u為穩(wěn)定滲流期的孔隙壓力，條塊重W=W1+W2，W1為在壩坡外水位以上的條塊實重，浸潤線以上為濕重，浸潤線和外水位之間為飽和重，W2為在壩坡外水位以下的條塊浮重，Z為壩坡外水位高出條塊底面中點的距離。庫水位降落期用有效應(yīng)力法計算時應(yīng)按降落后的水位計算，計算方法同穩(wěn)定滲流期用有效應(yīng)力法計算。用總應(yīng)力法時，11、應(yīng)采用碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(SL274-2001)中圖（b）下包線；分子應(yīng)采用庫水位降落前條塊重W=W1+W2，W1為外水位以上條塊濕重，W2為外水位以下條塊浮容重，u應(yīng)用ui-wZ代替，ui為庫水位降落前孔隙壓力。分母應(yīng)采用庫水位降落后條塊重W=W1+W2，W1為外水位以上條塊實重，浸潤線以上為濕重，浸潤線和外水位之間為飽和重，W2為外水位以下條塊浮重。3.2 計算工況與孔隙水壓力確定根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合白河水庫具體運用情況，分析穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡，庫水位降落期的上游壩坡的抗滑穩(wěn)定安全。（1）對上游坡，分析庫水位約為壩前1/3壩高水位、壩體形成穩(wěn)定滲流的正常運用條件，及庫水位自校核洪水12、位850.97m快速降落至溢洪道進口底高程846.85m的非常運用條件；（2）對下游坡，分析庫水位為校核洪水位850.97m、設(shè)計洪水位849.75m、興利水位846.85m時，下游水位近似取壩后地面高程，壩體形成穩(wěn)定滲流的非常及正常運用條件。可能滑動面上的孔隙水壓力，在穩(wěn)定滲流期根據(jù)滲流分析確定，在庫水位快速降落期，根據(jù)規(guī)范采用近似方法確定。非穩(wěn)定滲流期，由于壩體土料滲透性較小，假設(shè)降后水位以上土料內(nèi)的孔壓不消散。3.3 計算參數(shù)的確定為配合本次大壩安全鑒定工作，對白河水庫進行了地質(zhì)勘探，進行了大量的鉆孔取樣及室內(nèi)土工實驗。 鑒定工作對壩體土料進行了物理力學(xué)試驗。分析中，壩體物理指標(biāo)選用試驗13、建議值，其它土料的物理指標(biāo)值根據(jù)一般工程經(jīng)驗確定。根據(jù)規(guī)范，壩體土料強度指標(biāo)應(yīng)根據(jù)飽和固結(jié)試驗確定，采用其小值平均值。本次地勘同時提供了飽和快剪指標(biāo)及飽和固結(jié)快剪指標(biāo)壩體填筑土包括飽和快剪試驗成果3組，試驗統(tǒng)計的內(nèi)摩擦角、粘聚力建議值分別為16.1、19.3kPa，作為計算的總應(yīng)力強度指標(biāo)值。飽和固結(jié)快剪試驗成果3組，試驗統(tǒng)計內(nèi)摩擦角、粘聚力平均值分別為16.6、21.0kPa，作為計算的有效應(yīng)力強度指標(biāo)值。3.4 安全評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)定，對四級建筑物，采用簡化畢肖普法分析時：正常運用條件下，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于1.25；非常運用條件下，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于1.15。對上游坡水位14、降落情況，當(dāng)同時采用總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法進行分析時，應(yīng)以其中較小的安全系數(shù)作為依據(jù)。3.5計算結(jié)果與分析應(yīng)用土石壩/堤防穩(wěn)定分析系統(tǒng)(Slope v1.0)對壩坡在各種工況下進行穩(wěn)定計算，穩(wěn)定分析計算結(jié)果見表3-2及圖3-1，3-2，3-3。穩(wěn)定計算結(jié)果表明，主壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。表3-2 穩(wěn)定計算安全系數(shù)成果表斷面壩坡運用條件有效應(yīng)力法規(guī)范要求的最小安全系數(shù)主壩斷面3上游正常庫水位為835.15m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流1.351.25非常庫水位自校核洪水位850.97m快速降落至溢洪道進口底高程846.85m1.115、5下游正常庫水位為設(shè)計洪水位849.75m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流0.771.25庫水位為興利水位846.85m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流0.971.25非常庫水位校核洪水位850.97m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流1.15注：校核水位850.97m，超過壩頂0.82m，在校核水位工況下不進行計算。圖3-1計算水位為835.15m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流圖3-2為設(shè)計洪水位849.75m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流 圖3-3為計算水位為846.85m，下游地面高程827.15m，形成穩(wěn)定滲流4 其它結(jié)構(gòu)安全問題4.16、1 溢洪道安全性評述溢洪道為土質(zhì)，開挖寬度未達到設(shè)計要求，底板及左側(cè)墻未做護砌，不能安全泄洪；右側(cè)墻局部護砌高度較低，部分為干砌石；陡坡段已被沖刷成一道溝槽，陡坡末端無消能設(shè)施。退水渠未護砌，已對出口跨溢洪道退水渠渡槽造成安全隱患。4.2 輸水洞安全性評述輸水洞側(cè)墻及頂拱采用漿砌石砌筑，質(zhì)量差，內(nèi)壁未抹面，由于年久失修，造成淤積，側(cè)墻及頂拱砌筑砂漿嚴重脫落，坍塌、損壞，滲漏嚴重。壩體外洞段位于岸坡陡崖邊緣，局部坍塌，水流從右側(cè)直接泄入河中，個別處形成射流；由于水流長時間沖刷岸坡，右側(cè)墻底部已懸空；洞頂拱和側(cè)壁由于常年滲漏，形成大面積鈣化；跨溢洪道渡槽結(jié)構(gòu)老化，兩岸山體風(fēng)化嚴重，已影響到工程本身17、安全；上部輸水砼管破裂損壞，接頭漏水。目前已不能正常輸水。5 結(jié)論白河水庫大壩主固結(jié)沉降已基本穩(wěn)定，上游壩坡1/3壩高水位抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，下游壩坡設(shè)計洪水位和興利水位抗滑穩(wěn)定均不滿足規(guī)范要求；校核水位工況下發(fā)生漫壩，不滿足穩(wěn)定要求。壩體填筑質(zhì)量較差，壩體壓實度及滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求；白河水庫工程總體質(zhì)量差，壩體存在上下游壩坡塌陷問題；溢洪道兩岸及底板未護砌、出口無消能設(shè)施，導(dǎo)致溢洪道不能安全泄洪；斜臥管放水設(shè)施缺失，不能正常放水，洞身裂縫漏水，局部坍塌，輸水洞末端跨溢洪道退水渠渡槽結(jié)構(gòu)老化，兩岸山體風(fēng)化嚴重，存在結(jié)構(gòu)安全隱患。根據(jù)水庫大壩安全評價導(dǎo)則（SL258-2000），白河水庫大壩結(jié)構(gòu)安全綜合評定為“C”級。9