源神庙水库大坝质量分析与评价

2010-04-14郭文强

山西水利 2010年7期

郭文强

（忻州市水利工程建筑公司，山西忻州 034000）

1 工程概况

源神庙水库位于汾河一级支流惠济河东支中游，地处县城东南朱坑乡源神庙村附近，距平遥古城约17km。水库控制流域面积55km2，总库容376万m3，是一座包括供水、灌溉、防洪等综合功能的小（一）型水库，其枢纽工程主要由泄洪输水洞、溢洪道、大坝及放水涵洞组成。

2 大坝质量

2.1 大坝缺陷及分析

源神庙水库始建于1957年，1958年9月土坝填筑到高16m时，工程下马，1959年蓄水运行，1971年大坝左端决口，1972—1973年回填并将大坝加高至20m，1976年续建，大坝加高至当前坝高28m。限于当时的历史背景和技术条件，大坝工程质量得不到保证。目前，大坝存在以下问题：

2.1.1 坝基渗漏及右坝肩绕坝渗漏严重

1957年建库时未对坝基进行处理，仅在卵石混合土层上填了薄层次生土。大坝直接座落在卵石混合土层上，右坝肩卵石混合土层也未作防渗处理。水库蓄水后坝基渗漏及右坝肩绕坝渗漏严重。在库水位956.72～967.72m时，渗漏量达0.05m3/s，库水位959.22m时，渗漏量达0.15m3/s，右坝坡脚下游20～30m处有渗水点，下游50m处沼泽化严重。此次勘察期间，库水位970.22m，是历史上相对较高和蓄水时间最长的水位，历时4个月，坝基及坝肩渗漏量明显增加。为此，对坝下游两处较大的出溢点用三角堰量测，大坝0+095m的坝脚处渗漏量为0.0018m3/s，其下游104m处的渗漏量为0.012m3/s。折算年渗漏量43.52万m3，该渗漏量还包括一部分右岸卵石混合土层的渗漏，但足以说明水库渗漏的严重性。

2.1.2 坝体质量差

大坝填筑过程历经20余年，土料中混有含砂量大的土，含水率控制不严，多采用人工压实填筑，干密度达不到设计要求，坝体填筑质量差。1971年汛期，一场大水使水库水位迅速抬高，位于大坝右岸的原灰土溢洪道一过水，左坝段就发生溃坝。溃坝的主要原因是原泄洪涵洞断面小、质量差，泄洪时洞首先被掏开，导致大坝左段决口长达30m。1972—1973年修复大坝时，在洪水冲刷出露的基岩上重建了泄洪洞，坝体采用人工硪石回填夯实。

据资料记载，1989年12月上游坝坡出现一条长46m、宽30mm的纵向裂缝，同期该裂缝上游又出现一条平行的纵向裂缝，这条裂缝延伸至大坝中部折向下游并穿过坝顶，总长160m、宽30mm。对这两条裂缝进行探测，至深度2m时仍未见闭合。

2.1.3 坝坡损坏严重

大坝上、下游坝坡为草皮护坡，仅下游坝坡马道以下为干砌石护坡，经多年运行，干砌石风化，局部淘蚀严重，有坍落现象。坝顶无排水设施，大坝上游坝坡存在鼠洞，下游坝坡右侧高程973m的马道存在陷坑，影响坝坡稳定。

2.1.4 左坝肩渗透变形

左坝肩岩体裂隙发育，渗透性较强，坝肩渗漏明显。坝体土为散粒料土，左坝肩基岩可视为刚性体，裂隙岩体的渗透性较坝体土大得多，当渗流比降较大时，坝体土与岩体界面易发生接触冲刷。坝体与坝肩基岩接触带是相对薄弱的部位，坝体土与左坝肩基岩界面未进行特殊处理，界面处坝体填筑质量差，故坝体土与左坝肩基岩界面可能发生界面接触渗透变形。左坝肩的决口就是发生了界面接触渗透破坏，建议对左坝肩坝体与基岩接触带进行防渗处理。

2.2 坝体质量评价

2.2.1 坝体土的组成与性状

坝体土用料为大坝左右岸的Q3低液限黏土。坝体土粒度较粗，局部含砂量大，密度较低，含有直径1～8cm的原土块，均匀性差，坝体下部相对坝体上部较为密实，坝体质量总体较差。

2.2.2 坝体土物理力学性质

勘察中对其探井土样与钻孔土样的物理力学性质分别进行了土工试验。

试验结果表明，坝体土物理力学性质的填筑质量均一性较差，且大坝土体在平面分布和垂向分布上土的物理力学指标均无明显规律，故将坝体土看作整体进行统计，对探井和钻孔取样试验的物理力学指标分别进行统计。统计中以探井土样试验统计值为主、钻孔土样的试验统计值为参考，用3倍标准差法进行剔除，得出坝体土的物理指标应取平均值，土的渗透系数取大值平均值。抗剪强度以试验值的小值平均值为基础，结合抗剪试验和坝体土的密实度状况，并与省内类似均质土坝的相关资料类比后提出建议值：总应力抗剪强度凝聚力c=5.6kPa，内摩擦角φ=10.4°，有效应力凝聚力 c′=8.5kPa，内摩擦角 φ′=16.0°。