某工程大坝蓄水前坝基渗流场分析及评价

阮 彦 晟， 陈 晓 鹏， 张 超 萍

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

某工程大坝蓄水前坝基渗流场分析及评价

阮 彦 晟， 陈 晓 鹏， 张 超 萍

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

大坝蓄水前，渗流场从无到有的动态监测可以在一定程度上反映出防渗、导渗措施的可靠性，从而判别工程薄弱部位，一旦异常，可为工程补救提供技术支持，使大坝管理者及时发现大坝安全隐患并采取紧急补救和避险措施。目前尚未见到实测大坝初始渗流场演变的成果。某工程坝高为土石坝工程之最，且其坝基建立在覆盖层之上，为国内第一，其坝基渗流场尤应引起各方面的高度重视。对其渗流场进行了分析及评价。

土石坝；坝基；渗流场

在各种水坝建筑物中，土石坝历史悠久，数量最多，事故亦最多。在我国已建的大中小型水库中，90%以上是土石坝，而土石坝的失事数量约占大坝总失事数的60%。其中坝基渗漏又是土石坝失事的主要原因之一[1]。

坝基渗流是一个三维问题，影响因素比较复杂，边界条件难以确定。在可研阶段，大坝渗流场分布成果仅代表计算成果，从而导致根据设计计算或实验采用的防渗、导渗措施不可能很完善，整个坝基的实际渗流场形成过程不甚清楚；大坝蓄水前，渗流场从无到有的动态监测可以在一定程度上反映出防渗、导渗措施的可靠性，从而判别工程的薄弱部位，一旦异常，可为工程补救提供技术支持，使大坝管理者及时发现大坝的安全隐患并采取紧急补救和避险措施。目前尚未见到实测大坝初始渗流场演变的成果。某工程坝高为土石坝工程之最，且其坝基建立在覆盖层之上，为国内第一，其坝基渗流场尤应引起各方面的高度重视。

1 工程概述

某水电站位于四川省康定县境内，系大渡河干流水电规划“三库22级”中的第10级电站。坝址距上游的丹巴县城约85 km，距下游的泸定县城为50 km，电站主要任务是发电，水库正常蓄水位高程1 690 m，总库容为10.75亿m3，总装机容量为2 600 MW。

工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引(尾)水发电系统等组成。其中拦河大坝为砾石土心墙堆石坝，坝顶高程1 697 m，最低建基面高程1 457 m，最大坝高240 m，坝顶长度为496.39 m，坝顶宽度为16 m。泄洪建筑物位于河道右岸，由三条泄洪洞和一条放空洞组成，从左至右依次为1#泄洪洞、2#泄洪洞、3#泄洪洞和放空洞。电站厂房为首部式地下厂房，4台(4×650 MW)水轮发电机采用单机单管供水，“两机一室一洞”的尾水布置格局，机组安装高程为1 463.45 m。

坝址处大渡河由南东转为南西流向形成一个90°的河湾。坝轴线附近河谷相对开阔，呈较宽的“V”型，两岸自然边坡陡峻，临江坡高700 m左右，左岸1 590 m高程以下坡角一般为60°～65°，1 590 m高程以上坡 角 一 般 为40°～45°；右 岸1 660 m高程以下坡角一般为60°～65°，1 660 m高程以上坡角一般为35°～40 °；枯水期河道水面宽110～120 m，水深3～5 m。坝址区基本地震烈度为Ⅷ度。

电站于2010年12月正式开工建设，2016年10月下闸蓄水，计划于2018年4月4台机组全部建成发电，主体工程完工。

2 坝基渗流渗压监测布置

坝基防渗墙附近共埋设36支渗压计：副防渗墙上游一支，测点编号为P40；主副防渗墙之间14支；主防渗墙下游3.5 m沿坝轴线坝基处布设4支；(纵)0+213.72顺河向坝基处布设8支渗压计；(纵)0+253.72顺河向坝基处布设9支渗压计；(纵)0+303.72顺河向坝基处布设11支渗压计。大坝基础渗流场平面布置情况见图1。

图1 大坝基础渗流场平面布置图

3 坝基渗流场监测成果分析

3.1 时间过程分析

坝基各渗压测点随上游水位变化过程线见图2～6。从图中可以看出：

(1)主副防渗墙之间坝基水位水头折减3.05～17.53 m；主防渗墙下游3.5 m沿坝轴线坝基处水位水头折减13.21～18.75 m，均低于上游水位。

(2)(纵)0+213.72坝基处顺河向水头折减2.64～14.74 m，(纵)0+253.72坝基处顺河向水头折减3.36～13.35 m,(纵)0+303.72坝基处顺河向水头折减6.15～17.53 m；渗压水位均低于上游水位。

下游堆石区坝基处个别测点水位略高于下游水位，水头差为0.36～5 m，初步判定其为下游水位反渗所致。

(3)副防渗墙上游侧渗压计所测水位与上游水位基本一致，防渗墙后坝基水位受上游水位影响，与其走势相似但均低于上游水位，符合一般规律。

图2 主副防渗墙之间坝基渗压水位时间过程线图

3.2 空间分布分析

主副防渗墙之间、主防渗墙下游侧、(纵)0+213.72、(纵)0+253.72、(纵)0+303.72坝基处渗压水位空间分布情况见图7～12。从图中可以看出：

图3 主副防渗墙之间坝基渗压水位时间过程线图

图4 (纵)0+213.72坝基处顺河向渗压水位时间过程线图

图5 (纵)0+253.72坝基处顺河向渗压水位时间过程线图

图6 (纵)0+303.72坝基处顺河向渗压水位时间过程线图

(1)主副防渗墙之间坝基实测水位均低于上游水位，基覆分界线处渗压水位左岸高于右岸。

(2)主防渗墙下游侧坝基实测水位均低于上游水位，且水头差在副防渗墙后进一步折减6.87～12.86 m，符合一般规律。

(3)顺河向坝基渗压水位基本呈现递减规律，但堆石区渗压水位基本上稍高于心墙区、反滤层、过渡层。

图7 坝基副防渗墙后实测水位等值线分布图

图8 坝基副防渗墙后实测水位3D分布图

图9 主副防渗墙之间坝基实测水位分布图

图10 主防渗墙下游坝基实测水位分布图

图11 (纵) 0+213.72坝基实测水位分布图

图12 (纵) 0+253.72坝基实测水位分布图

图13 (纵) 0+303.72坝基实测水位分布图

4 结 语

通过对某工程蓄水前大坝坝基渗流场进行分析后得到以下几点认识：

(1)掌握了大坝基础的工作状态，为蓄水后大坝安全运行提供了数据支撑和分析。

(2)目前坝基防渗和排水设施总体工作状态良好，大坝防渗排水设施对保证大坝稳定起到了良好作用。

(3)大坝下一步有待经受水库正常蓄水的考验。从大坝蓄水过程中渗流场从无到有的动态监测中可以反映出上涨水位与渗流场演变关系，从而判别工程之薄弱部位，一旦异常，可为工程补救提供技术支持，使大坝管理者及时发现大坝安全隐患并及时采取紧急补救及避险措施。

[1] 王德厚.水利水电工程安全监测理论与实践[M].武汉：长江出版社，2007.

[2] 赵志仁.大坝安全监测的原理与应用[M].天津：天津科学技术出版社，1992.

[3] DL/T5395-2007，碾压式土石坝设计规范[S].

[4] SL551-2012，土石坝安全监测技术规范[S].

(责任编辑：李燕辉)

2017-01-18

TV7；TV139.1;TV131;TV223.6

B

1001-2184(2017)01-0033-04

阮彦晟(1982-)，女，湖北荆门人，高级工程师，硕士，从事水电工程监测设计工作；

陈晓鹏(1983-)，男，浙江丽水人，高级工程师，硕士，从事水电工程监测设计工作；

张超萍(1989-)，女，湖南邵阳人，助理工程师，硕士，从事水电工程监测设计工作.