临汾市浍河水库大坝安全问题

2019-09-23王二文

山西水利科技 2019年2期

王二文

（山西省水利水电勘测设计研究院山西太原030024）

1 坝体概述

浍河水库位于曲沃县史村乡西吉必村浍河上，系汾河水系一级支流上的一座以农业灌溉和防洪为主，兼有养殖、旅游等综合效益的中型水利枢纽工程。由大坝、溢洪道和泄洪洞及灌溉洞组成。大坝为碾压均质土坝，最大坝高35.0 m，坝顶长1 320 m，其中主坝长810 m，坝顶宽6.0 m。在坝轴线上游11.0 m 处设置一黏土截水墙（图1），上游坝坡从下至上为1∶2.75、1∶2.0、1∶2.5，下游坝坡从下至上为1∶3、1∶3.5、1∶2.0。上游坝坡采用干砌石护坡，下设砂砾石垫层；下游坝坡采用草皮护坡，设纵、横向浆砌石排水沟；下游坡脚设置排水棱体，棱体顶宽1.5 m，上游坡1∶1.5，下游坡1∶2。内坡面设置三层反滤，和坝体接触的一层为200 mm厚中粗砂，第二层为200 mm 厚砂砾石，第三层为400 mm厚卵砾石。目前，大坝上游坝坡砌石护坡，经多年运行，部分松动；坝后坡面杂草丛生，坑洼不平；大坝下游坡面排水沟基本完好。

图1 大坝剖面示意图

2 坝体土工程性质

本次野外勘察过程中，在坝顶、一马道和二马道附近采取了坝体土原状土样并在实验室进行了检测。

2.1 基本物理性质

坝体土岩性主要为浅黄、黄褐色低液限黏（粉）土，结构密实，土质不均，呈硬塑-可塑状态。天然含水率为10.9%～24.2%；干密度为1.40～1.76 g/cm3；黏粒含量为16.2%～31.9%；孔隙比为0.544～0.941；塑性指数为10.3～17.1；天然压缩系数av1-2为0.02～0.84 MPa-1，具中等-高压缩性；湿陷系数为0.001～0.064，自重湿陷系数为0～0.040，0～10 m 范围内局部具湿陷性；渗透系数为2.02×10-6～1.94×10-4cm/s，具微透水性。钻孔标准贯入试验修正后锤击数为N′为5.5～14.0 击，平均值为9.5 击。可知坝体土结构密实，土质均匀，具弱湿陷性和微透水性，土体工程地质条件较好。

2.2 坝体土强度性质

坝体土三轴固结不排水剪（CU），取其垂直压力及相应剪应力的小值平均值，做摩尔圆（图2），采用最小二乘法两种方法确定抗剪强度值:总应力条件下:C=43.6 KPa，φ=21.2°；有效应力条件下:C′=29.9 kPa，φ′=28.1°。可知土体抗剪强度符合设计要求，大坝边坡处于稳定状态。

3 坝体土工程地质问题分析

3.1 坝体土渗透稳定性

图2 坝体土三轴固结不排水剪摩尔圆

据坝体土原状样的塑性指数、不均匀系数及渗透变形类型（见表1），可知坝体土的渗透变形类型为流土。

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008），流土型临界水力比降采用下述公式1 计算，可知坝体土流土的临界水力比降Jcr为0.89～1.11，平均值为1.01。可知大坝渗透比降符合设计要求，土体渗透处于稳定状态，大坝整体处于稳定状态。

式中:Jcr——土的临界水力比降；

Gs——土的颗粒密度与水的密度之比；

n——土的孔隙率（%）；

3.2 坝体土湿陷性

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008），对坝体下游坝坡浸润线以上低液限黏土进行湿陷性评价。场地自重湿陷量的计算值Δzs 和湿陷量的计算值Δs 分别选用公式2、公式3 进行计算，计算结果见表2。自重湿陷量为74.0 mm，湿陷量为321.0 mm，场地为自重湿陷性场地，具湿陷性。可知新填坝体土具湿陷性，需进一步观察。