大壩滲流監(jiān)測(cè)變化規(guī)律及特征分布

　　[摘要]選取某土石壩進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)資料分析。根據(jù)注水試驗(yàn)，討論大壩觀測(cè)設(shè)施的有效性，定性分析了大壩滲流場(chǎng)分布特征;結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查，深入分析大壩運(yùn)行情況。分析結(jié)果表明，壩體下游部位存在滲流通道，并發(fā)生滲透破壞，排水棱體失效，導(dǎo)致滲流壓力升高。

　　[關(guān)鍵詞]滲流,可靠性,安全評(píng)價(jià)

　　1問(wèn)題的提出

　　土石壩滲流安全是大壩運(yùn)行的重要影響因素，不管在建設(shè)還是管理時(shí)期，滲流分析評(píng)價(jià)都是大壩的重點(diǎn)管理工作。一般情況下，通過(guò)在特定部位埋設(shè)觀測(cè)設(shè)施，監(jiān)測(cè)大壩滲流運(yùn)行性態(tài)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并消除隱患。

　　如劉世煌等[1]通過(guò)滲流監(jiān)測(cè)分析得出壩體內(nèi)部的滲流運(yùn)行不安全;段祥寶[2]等利用滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷大壩黏土鋪蓋可能存在滲透破壞，并基于數(shù)據(jù)提出解決方案。因此，大壩安全監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析為大壩安全評(píng)價(jià)分析提供了最有力的依據(jù)。監(jiān)測(cè)工作是大壩建設(shè)及管理時(shí)期的最主要的工作之一。

　　但受大壩管理人員的專業(yè)技術(shù)限制、觀測(cè)系統(tǒng)損壞、觀測(cè)設(shè)施失靈等原因，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，包括系統(tǒng)誤差和人工粗差等，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映大壩運(yùn)行情況，甚至失效。因此，數(shù)據(jù)分析時(shí)，還需結(jié)合數(shù)據(jù)的可靠性檢驗(yàn)，綜合判斷大壩運(yùn)行情況。本文選取某土石壩為例，主要分析滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化特征，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)，判斷大壩的滲流運(yùn)行性態(tài)。

　　2工程概況

　　2.1大壩概況

　　某均質(zhì)土石壩壩頂高程210.00m，最大壩高44.95m，壩頂長(zhǎng)197m。該樞紐工程建于上世紀(jì)60年代，2009年進(jìn)行除險(xiǎn)加固，加固時(shí)新增混凝土防滲心墻，混凝土心墻厚0.6m。上游坡采用干砌石護(hù)坡，下游坡為草皮護(hù)坡，坡度為1∶2，壩腳設(shè)有干砌石排水棱體。

　　2.2水文地質(zhì)條件

　　壩基范圍內(nèi)河床部位為第四系沖積層覆蓋，表部為沖積塊石堆積體、淤泥質(zhì)砂土和腐殖土，下部為砂卵礫石，厚度2～6m。壩兩岸岸坡基本為厚1～3.5m的殘坡積碎石土覆蓋，局部出露強(qiáng)～弱風(fēng)化基巖。壩區(qū)巖體表部及構(gòu)造發(fā)育部位巖體透水性多為強(qiáng)透水，其它地段巖體透水性多為弱～中等透水。巖體相對(duì)不透水層按q<5Lu標(biāo)準(zhǔn)控制，大壩存在壩基滲漏與繞右壩肩滲漏問(wèn)題。

　　2.3大壩現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

　　大壩上游護(hù)坡未發(fā)現(xiàn)明顯異常現(xiàn)象，下游草皮護(hù)坡雜草能夠及時(shí)清除，樁號(hào)0+060左右位置，排水棱體以上，存在面積大小約為2m2的散浸現(xiàn)象，滲流存在安全隱患。與水庫(kù)管理人員交流后，排水棱體上游面采用土工布鋪設(shè)。集水溝內(nèi)有流水，主要來(lái)自右壩段排水棱體及壩肩排水溝內(nèi)流入。

　　3滲流觀測(cè)資料分析

　　3.1測(cè)壓管埋設(shè)情況

　　為監(jiān)測(cè)大壩滲流情況，分別在壩體與壩基各布置測(cè)壓管:壩體共埋設(shè)有15根測(cè)壓管，其中主壩壩體埋設(shè)12支，編號(hào)為C1-C12;分別在上游壩面設(shè)置1排，下游設(shè)置3排，形成3條橫向和4條縱向的網(wǎng)格布置;壩基共埋設(shè)有4根測(cè)壓管，編號(hào)為J1-J4，其中壩軸線上游1根(編號(hào)為J1)，壩軸線下游3根;繞壩滲流壓力監(jiān)測(cè)共埋設(shè)10根測(cè)壓管，其中主壩埋設(shè)6根(左右岸各埋設(shè)3根);副壩埋設(shè)4根(左右岸各埋設(shè)2根)。

　　3.2滲流過(guò)程線分析

　　2月底之前，庫(kù)水位基本無(wú)變化，過(guò)程線呈水平狀;3-6月底，庫(kù)水位呈上升趨勢(shì)，其中2-3月中旬庫(kù)水位上升較快，5月份庫(kù)水位小范圍波動(dòng);8-12月份，庫(kù)水位總體呈下降趨勢(shì)。全年庫(kù)水位變化幅度在19.00m。監(jiān)測(cè)過(guò)程線分析表明，心墻上游測(cè)壓管水位均出現(xiàn)異常，最大管水位高于庫(kù)水位，不符合實(shí)際情況。

　　靠近心墻下游側(cè)，0+095.0斷面管水位運(yùn)行較平穩(wěn)，位勢(shì)在30%以內(nèi)，位勢(shì)較低;而0+150斷面及0+040兩斷面滲壓均出現(xiàn)突變現(xiàn)象，C2在上半年位勢(shì)處在較高水平，達(dá)到90%以上，而下半年后突然降到50%左右，而C10測(cè)壓管突化剛好相反，位勢(shì)突然升高，達(dá)到90%以上，觀測(cè)設(shè)施運(yùn)行不平穩(wěn);壩體下游，壩體右端滲流壓力明顯低于左端，一般位勢(shì)變化范圍在3%～20%，滲流壓力偏高。

　　3.3繞壩滲流觀測(cè)設(shè)施

　　壩體左右兩岸的管水位變化平緩，與庫(kù)水位相關(guān)性差�？拷鼔误w上游，管水位高于庫(kù)水位，表明繞壩滲流不僅受庫(kù)水位影響，還受山體內(nèi)地下水影響�？傮w來(lái)說(shuō)，主壩左岸的繞壩滲流壓力高于右岸。

　　3.4靈敏度試驗(yàn)分析

　　從以上分析可知，滲流壓力從不同縱斷面及橫斷面差異都很明顯，表明壩體的滲透性與空間關(guān)系很大。為了深入分析壩體滲流場(chǎng)的分布規(guī)律，選取典型測(cè)壓管進(jìn)行注水試驗(yàn)，驗(yàn)證土體的透水性及測(cè)壓管的運(yùn)行性態(tài)。

　　各測(cè)壓管在注水后，水位迅速升高，隨后逐步下降。從各測(cè)壓管回落的過(guò)程線來(lái)看，C10管水位下降速度最快，在10min內(nèi)就回落至原來(lái)水位。隨著時(shí)間的推移，水位繼續(xù)降低，較原管水位下降約4m，表明該管存在泥漿固壁現(xiàn)象，當(dāng)注水后，水頭升高，坡降增大，原堵塞部分沖破，使管水位回歸正常水位。

　　C6與C7測(cè)壓管水位回落過(guò)程線幾乎一致，在5日左右回到原水位，并趨于平穩(wěn)，靈敏度合格，但壩體土透水性一般，因此可判斷該區(qū)間可能存在滲漏通道，導(dǎo)致兩管滲流壓力及水位變化過(guò)程一致。而C2測(cè)壓管水位經(jīng)過(guò)7日后，仍無(wú)法降至原水位，透水性能較差，C4在5日左右能降至原來(lái)水位，測(cè)壓管運(yùn)行正常。

　　4大壩滲流綜合評(píng)價(jià)

　　從滲流壓力的分布來(lái)看，由于繞壩滲流壓力偏高，使靠近兩壩肩的滲流壓力較中間明顯偏高，在壩軸線上，最大坡降在0+095斷面，達(dá)到10以上，而兩端僅為2左右，防滲墻發(fā)揮的作用有限。再往下游，兩端滲透坡降明顯偏高，兩端的滲透壓力偏高，平均坡降偏大，達(dá)到0.3以上，存在滲透破壞的可能。

　　而中間部位，C6與C7之間的垂直滲透坡降接近0，而根據(jù)注水試驗(yàn)，該區(qū)域壩體土透水性一般，因此可判定該區(qū)域內(nèi)可能存在滲漏通道，導(dǎo)致兩測(cè)壓管水位相同且透水性能相近，也間接抬高了該部位的滲流壓力�？拷�排水棱體，左半部位滲流壓力偏高，滲透坡降也在0.3以上，存在滲透破壞的可能，細(xì)顆粒堵在排水棱體的土工布上，排水棱體無(wú)法及時(shí)排出水，導(dǎo)致逸出點(diǎn)較高。而右半部位滲流壓力較低，坡降較小，清轍水體流出。

　　綜上所述，由于左壩肩的繞滲壓力偏高，致使?jié)B流壓力偏大，而壩體中下游部位存在滲漏通道，使壩下游滲流壓力升高，滲透破壞進(jìn)一步擴(kuò)大，局部排水棱體堵塞失效，自由面滲出點(diǎn)在下游壩坡逸出。因此，為消除滲流隱患，可采用擴(kuò)大防滲墻延伸范圍，降低左壩繞滲壓力。左半部位排水棱體重建翻修，清除淤堵部分，完善排水設(shè)施。

　　5結(jié)論

　　1)注水試驗(yàn)可作為測(cè)壓管可靠性檢驗(yàn)的有效手段。檢查結(jié)果表明，壩體透水性能空間差異較大，中下游存在滲漏通道。

　　2)壩體滲控措施不完整，左壩肩排水系統(tǒng)不完善，防滲效果不佳，導(dǎo)致壩體左半部位滲流壓力偏高。

　　3)壩體中下游存在滲透破壞，導(dǎo)致排水棱體部分失效，下游逸出點(diǎn)高于排水棱體，存在較大安全隱患。

　　4)建議完善滲控體系，對(duì)排水棱體進(jìn)行疏通導(dǎo)流。

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　　水利方向論文投稿刊物：《大壩與安全》期刊系由國(guó)家能源局主管、國(guó)家能源局大壩安全監(jiān)察中心《大壩與安全》期刊創(chuàng)辦于1987年，創(chuàng)辦以來(lái)始終以推動(dòng)我國(guó)大壩安全事業(yè)發(fā)展為宗旨，致力于宣傳國(guó)家大壩安全管理方針，傳播大壩安全專業(yè)技術(shù)，交流大壩安全技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，提高廣大大壩安全專業(yè)工作者和決策者的技術(shù)管理水平。

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