岩溶地质条件下水库坝基渗漏问题研究

吴祖德

(崇义县水利局，江西 崇义 341300)

1 工程概况

本研究以岩溶地区某水库大坝为研究对象，该工程属于Ⅳ等小(1)型工程，水库总库容为357×104m3，引水渠长4.27 km，引水设计流量0.15 m3/s。工程所在地区地形略有起伏，属溶蚀、剥蚀残丘地形地貌，海拔高程115～205 m，自然坡度0°～30°，库岸坡度为30°～60°。该项目地处岩溶地区，岩石在水的溶蚀作用下，会产生裂隙与节理，即形成岩溶地貌，此类地貌易发生不均匀沉降与地面坍塌等地质灾害[1-5]。

2 出水点出水监测

岩溶地区的岩石主要以石灰岩、泥灰岩等为主，岩石在水的溶蚀作用下，产生裂隙与节理，即形成岩溶地貌，在水库工程中，岩溶地区的水库坝基易发生渗漏现象，导致大坝发生变形及失稳等工程事故。对其坝基渗漏情况进行监测，坝后出水点的出水概况如表1所示。

表1 出水概况

为分析坝基渗漏特征，对各出水点量水堰的出水量进行测量，监测坝下游水位变化，监测断面的桩号分别为0+125、0+200、0+275，每断面共布置3个监测点，位于坝轴线下游，距坝轴线距离分别为3 m、40 m、79 m，左右坝肩各布置3个观测点，共15个孔，如图1所示。

图1 监测点布置

3 渗漏特征分析

为研究各出水点的渗漏量与库水位间的关系，分析各出水点的量水堰的出水量与库水位变化如图2所示。由图可知，随着时间的增加，大坝的库水位高程呈先增大后减小的趋势；当时间为0～100 d时，库水位高程增长趋势明显；当时间为100～250 d时，其库水位高程变化趋势较为平缓，其值在2750.0 m上下波动，当时间为250～315 d时，库水位下降趋势显著，随后大坝库水位高程变化趋势逐渐趋于平缓。为直观反应大坝库水位变化规律，分析该工程的大坝特征水位变化如表2所示，由表可知，当大坝库水位位于第一阶段及第三阶段时，库水位高程变化较大，其水位变化值分别为11.5 m、-12.2 m；当位于第二阶段时，大坝库水位有最大值，其值为2750.1 m；当位于第四阶段时，大坝库水位有最小值，其值为2736.0 m。对比库水位高程与各出水点量水堰的出水量间的关系可得，不同量水堰的出水情况具有一定的差异性，其中，量水堰3、量水堰4的出水量较大，量水堰5的出水量最小；量水堰1、量水堰3、量水堰4发生渗水的时间较早，在水库建坝完成后，即发生渗漏现象，量水堰2、量水堰5的发生渗水的时间靠后，其发生渗漏现象的时间分别为120 d、230 d。量水堰1与量水堰2的出水量与库水位高程的变化趋势基本保持一致，随着时间的增加，其量水堰出水量呈先增大后减小的趋势，且当时间为100 ～ 250 d时，其量水堰出水量变化趋势较为平缓；在库水位上升阶段(0 ～ 200 d)，量水堰3、量水堰4出水量与库水位高程间存在一定的相关关系，随后量水堰3、量水堰4出水量波动较大，与库水位高程变化趋势不一致。综合以上分析可得，大坝库水位变化会影响大坝坝基的渗漏现象，在库水位上升阶段，影响效果较为明显[6-7]。

图2 量水堰出水量与库水位变化关系

表2 大坝特征水位变化

为分析坝基渗漏特征，对坝下游水位进行监测，监测断面0+125的时间-水位高程曲线如图3所示。由图可知，随着时间的增加，大坝下游库水位逐渐下降，当时间>80 d时，下游库水位高程下降趋势较为平缓。不同测点的水位高程具有一定的差异性，其中，RY1与RZ1的水位高程较大，ZK4的水位高程较小，当时间为125 d时，RZ1的水位高程有最大值，其值为2757.6 m。RY1与RZ1的水位高程与其他测点的水位高程差异较为明显，ZK1、ZK4、ZK7的水位高程较小，且数值较为集中，结合监测点布置位置可得，RY1与RZ1位于大坝两侧，ZK1、ZK4、ZK7位于大坝中部，说明大坝两侧的地下水位较高。随着时间的增加，RY1与RZ1与库水位变化趋势无明显的相关关系，而ZK1、ZK4、ZK7与库水位的变化趋势具有一致性，水位高程与时间呈负相关关系，说明库水位变化对大坝坝基的渗流情况存在一定的影响，对两侧的坝基渗流影响较大，对中部坝基的影响较小。

图3 监测断面0+125的时间-水位高程曲线

监测断面0+200的时间-水位高程曲线如图4所示。由图可知，该断面各测点的水位高程与0+125监测断面的水位高程具有一定的差异性，各测点的水位高程均小于0+125监测断面的水位高程，其中，RY2的水位高程有最大值，其最大水位高程为2745 m，ZK5的水位高程有最小值，最小水位高程为2721 m。对比不同测点的水位高程可得，RY2的水位高程大于RZ2的水位高程，ZK8的水位高程大于ZK2的水位高程，由监测点的布置情况可得，RY2、ZK8位于大坝右侧，而RZ2、ZK2位于大坝左侧，说明大坝右侧的地下水位高程较高，右侧的渗流情况较强。库水位的水位高程变化与测点间的水位高程变化趋势无明显的相关关系，说明库水位高程对0+200监测断面的渗流情况影响较小。

图4 监测断面0+200时间-水位高程曲线

监测断面0+275的时间-水位高程曲线如图5所示。由图可知，监测断面各监测点的水位高程与以上两个断面的水位高程具有一致性，大坝两侧的监测点水位高程大于大坝中部的监测点水位高程，说明大坝坝基的渗流情况主要集中于其大坝两侧，地下水主要由大坝两侧向其中部流动。对比不同测点的水位高程可得，RZ3与RY3的水位高程较大，ZK3与ZK6的水位高程较小，其中，当时间为58 d时，RZ3有最大水位高程，其值为2737 m，当时间为130 d时，ZK6有最小水位高程，其值为2721 m。不同测点的时间-水位高程曲线变化趋势具有差异性，其中，ZK3与RY3的水位高程在时间为116 d时，水位高程下降趋势显著，整体趋势与库水位变化保持一致；RZ3、ZK6、ZK9的时间-水位高程变化趋势较为平缓，且其变化趋势与库水位高程间无明显的相关关系，库水位变化对大坝坝基的渗流情况存在一定的影响，监测点ZK3与RY3尤为明显。

图5 监测断面0+275时间-水位高程曲线

对部分反常监测孔水位的水位高程进行分析，时间-水位高程曲线如图6所示。由图可知，图中的测点的水位高程与库水位高程的相关性较小，当时间为100 d时，ZK8、RY1、RY2的水位高程存在显著的上升趋势，随后趋于稳定，这是由于此时项目所在地区的气候回暖，山体地下水活动增强，对监测点的水位有一定补给作用。综合以上分析可得，库水位对大部分监测点的水位高程存在显著影响，说明库水位变化会影响大坝坝基的渗流情况，导致水库发生渗漏等事故，需实时关注水库大坝的库水位变化，及时采取相关措施，以避免水库坝基渗漏现象，保证水库及大坝结构的稳定性。

图6 反常监测孔水位水位高程

4 结 论

(1)量水堰的出水量与库水位高程的变化趋势基本保持一致，随着时间的增大，量水堰出水量呈先增大后减小的趋势。

(2)坝库水位变化会影响大坝坝基的渗漏现象，在库水位上升阶段，影响效果较为明显。

(3)库水位变化对不同部位大坝坝基渗流情况的影响有一定差异，对大坝两侧的坝基渗流影响较大，对坝中处坝基的影响较小。

(4)水库坝基渗漏情况与地质条件、水库水位、防渗措施、施工质量等因素有关，因此，研究结论在应用中需要进一步确认。建议在水库运行中，应结合水库大坝情况综合考虑。