东方红水库土坝渗流稳定浅析

赵 丹

(北大荒集团黑龙江八五八农场有限公司，黑龙江 虎林 158419)

1 工程概况

东方红水库位于呼兰河支流扎音河上游，坝址位于海伦市东北28km的候家屯附近，水库控制流域面积522km2，该库于1958年兴建，1965年建成，是一座以防洪、除涝、灌溉、供水为主，结合发电、养鱼等综合利用的大(2)型水库。水库枢纽由土坝、溢洪道、输水隧洞、电站等几部分组成。

东方红水库总库容为2.14×108m3,工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，防洪标准为100a一遇洪水设计，2000a一遇洪水校核。

2 土坝渗流稳定分析

2.1 土坝结构断面

土坝长560m，坝顶高程242.94m，钢筋混凝土防浪墙顶高程244.14-244.18m，上游坡1∶2.8-1∶3，在233.70m处设2.0m宽马道，下游坡1∶2.5-1∶2.75，在233.40m处设2.0m宽马道。

2000年除险设计：上游护坡在坝体加高部分(高程241.60m至242.94m)，采用混凝土板护坡，结构尺寸为200×300×20cm，下设无纺布作反滤。

下游设0.2m碎石护坡。马道高程233.40，宽度仍为2m。坝脚以块石作贴坡排水，顶高程230.00m，下设碎石和砂作反滤。

基础处理：土坝坝基砂砾石强透水层比较薄，粒径2-20mm，下卧不透水的基岩，2000年采用高喷成截渗墙，下端深入岩层0.5m，上端插入防渗体部分2.0m。

2.2 计算断面选择

典型断面选取最不利最大坝高断面作为计算分析断面。

本次二维渗流有限元分析选取桩号0+200断面为典型断面。断面材料分区见图2-1，网格划分见图2-2。东方红水库大坝建设初期为黏土均质坝，经后期除险加固后，在原有坝体的基础上，在坝顶及坝体下游背水坡，堆填风化碎石料对坝体进行加高培厚，因此现坝体为混合坝体，即黏土防渗体与风化碎石混合土坝壳料构成的混合坝体。坝基上部主要为第四纪松散层低液限黏土、级配不良中砂、级配不良细砾和坡积碎石混合土，下部主要为古生代变质岩，主要有矽质片岩、石墨偏压、泥质片岩和辉绿岩，其中低液限黏土为弱透水土体，级配不良中砂和级配不良细砾为强透水土体，其下基岩以中等透水为主。坝下无排水体，下游无水，正常工作条件[1]。

计算断面的材料分区0+200 断面图1 渗流有限元计算材料分区

有限元网格0+200 断面图2 渗流有限元计算网格划分

2.3 计算参数选取

各分区材料渗透系数：

坝体分为5层：①低液限粉土室内试验测得的渗透系数1.33×10-7cm/s；②高液限粉土室内试验测得的渗透系数6×10-4cm/s；③高液限黏土室内试验测得的渗透系数1×10-6cm/s；④高液限粉土室内试验测得的渗透系数6×10-4cm/s；⑤低液限黏土室内试验测得的渗透系数2.95×10-7cm/s；

坝基为分为2层：①低液限黏土渗透系数试验值取2.95×10-7cm/s；②级配不良细砾渗透系数试验值取1×10-1cm/s属微透水层。

表1 各材料分区渗透系数表

2.4 计算工况

根据水库运行调度情况选取计算工况。具体见表2。

表2 渗流场计算工况表

2.5 渗流有限元计算成果

为了充分反映大坝二维渗流计算成果，绘制了各计算工况下大坝典型断面水头分布图、关键部位的渗流要素及位势分布。大坝典型断面各计算工况下的水头等值线见图4，断面渗流要素统计成果见表2-5。由表可见，坝脚出逸处渗透坡降在6.22e-07-1.41e-06之间，均小于地勘报告中给出的允许坡降0.15，渗透稳定满足《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2020)的要求[2]。

渗流0，H=11.89(m)，水头(m)等值线①设计洪水位 240.13m

渗流0，H=13.89(m)，水头(m)等值线②校核洪水位 242.13m

表5 各断面关键部位渗流要素统计表

3 结 论

经渗流计算分析，大坝渗流满足《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2020)对渗流稳定的要求。土坝没有塌陷，下游没有浑水排出。坝肩为黏土及碎石混合土，渗透系数小，目前没有发现绕渗现象。坝体坝基没有渗漏现象，大坝渗流稳定。