山西省橫泉水庫(kù)庫(kù)壩區(qū)滲漏與滲透變形問(wèn)題研究.pdf

1、松散巖類庫(kù)壩區(qū)的滲漏與滲透變形問(wèn)題是山西省橫泉水庫(kù)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，查清水庫(kù)壩基和壩肩滲漏層的滲透性、分布范圍、滲漏量及大壩滲透變形的穩(wěn)定性關(guān)系到水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)、施工，以及水庫(kù)未來(lái)正常運(yùn)行和發(fā)揮效益。 本文在收集資料、實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，沿壩軸線布設(shè)鉆孔、探井，并進(jìn)行了物探測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)顆分試驗(yàn)、原狀樣品及大型擾動(dòng)松散樣室內(nèi)試驗(yàn)、壓(注)水試驗(yàn)、單孔或群孔抽水試驗(yàn)等，并通過(guò)參數(shù)計(jì)算，取得了以下幾個(gè)方面的成果： 1、確定了山西

2、省橫泉水庫(kù)庫(kù)壩區(qū)壩基的滲漏特征。 覆蓋層厚10～20m，以卵石混合土等含巨粒類土或礫類土層為主，分為兩個(gè)帶：①帶寬度為296m，滲透層平均厚度19m，為左岸壩基段，滲透系數(shù)21.3m/d，屬?gòu)?qiáng)透水帶；②帶寬度364m，滲透層平均厚度13m，為主河床及右岸壩基段，滲透系數(shù)81m/d，屬?gòu)?qiáng)透水帶。 壩基強(qiáng)風(fēng)化基巖層厚度20～30m，滲透性不均一，共分五個(gè)帶：①帶寬度250m，滲透層平均厚度35m，滲透系數(shù)0.8m/d，屬中等

3、透水帶。②帶寬度80m，在垂向上按滲透性分為兩層，上層滲透系數(shù)為3.3m/d，滲透層平均厚度15m，屬中等透水層；下層滲透系數(shù)0.8m/d，滲透層平均厚度15m，屬中等透水層。該段按厚度加權(quán)后的等效滲透系數(shù)為2.05m/d，屬中等透水帶。③帶寬度105m，滲透層平均厚度取30m，滲透系數(shù)0.8m/d，屬中等透水帶。④帶寬度165m，在垂向上按滲透性分為兩層，上層滲透系數(shù)2.5m/d，滲透層平均厚度20m，屬中等透水層；下層滲透系數(shù)0.8

4、m/d，滲透層平均厚度10m，屬中等透水層。該段按厚度加權(quán)后的等效滲透系數(shù)為1.93m/d，屬中等透水帶。⑤帶寬度60m，在垂向上按滲透性分為三層，上層滲透系數(shù)100m/d，滲透層平均厚度8m，屬?gòu)?qiáng)透水層；中層滲透系數(shù)2.5m/d，滲透層平均厚度12m，屬中等透水層；下層滲透系數(shù)0.8m/d，滲透層平均厚度10m，屬中等透水層。該段按厚度加權(quán)后的等效滲透系數(shù)為27.93m/d，屬?gòu)?qiáng)透水層。 用卡敏斯基近似法計(jì)算公式對(duì)壩基滲漏量進(jìn)

5、行了估算，結(jié)果是第四系松散層滲漏量為77434.0m3/d，基巖強(qiáng)風(fēng)化層滲漏量為10408.7m3/d，壩基總滲漏量為87842.7 m3/d，以第四系松散層為主要滲漏層。 2、查明了左岸黃土臺(tái)地、古河道的分布范圍、地層結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成，確定了左岸古河道為繞壩滲漏的主要通道，分別計(jì)算了不同滲漏段的滲漏量。 ①左岸古河道松散滲透層厚度15～30m，由臺(tái)地前緣至后緣其厚度有逐漸變薄的趨勢(shì)，滲漏帶寬度約950m，等效滲透系數(shù)為3

6、.3m/d，屬中等透水層。古河道基巖全強(qiáng)風(fēng)化層平均厚度25m，滲透系數(shù)平均0.8m/d，屬中等透水層。②用水力學(xué)近似公式計(jì)算了左岸總滲漏量為2680.5 m3/d，其中古河道滲漏量為2077.8 m3/d，假設(shè)在左岸古河道主要滲漏段采取有效防滲后總滲量為1591.1 m3/d。③用裘布依公式計(jì)算右岸繞壩滲漏量為151.9m3/d。 3、采用規(guī)范公式、經(jīng)驗(yàn)方法及試驗(yàn)等三種方法對(duì)壩基滲透變形類型進(jìn)行了判別對(duì)比分析，確定壩基的滲透變形

7、類型以管涌為主，流土為副。確定了滲漏的臨界水力比降和允許水力比降。①壩基滲透破壞的臨界水力比降，流土型為1.2，管涌型為0.3；②壩基滲透破壞的允許水力比降，流土型為0.6，管涌型為0.15，建議大壩設(shè)計(jì)允許水力比降總體采用0，15。③用公式法計(jì)算了天然壩基實(shí)際滲透平均水力比降為5.10～7.14，大于壩基允許水力比降0.15，有可能產(chǎn)生滲透變形破壞。 4、從工程的觀點(diǎn)出發(fā)，采用有限元法，計(jì)算了假設(shè)采取有效處理后壩基和左、右壩肩

8、的滲漏量。計(jì)算結(jié)果壩基總滲漏量為5390.1m3/d，左岸繞滲量為1589.06 m3/d，右岸繞滲量為5.25 m3/d，整個(gè)庫(kù)壩區(qū)的年滲漏量254.9萬(wàn)m3，與區(qū)域水文供水平衡規(guī)劃滲漏量247萬(wàn)m3相符，說(shuō)明庫(kù)壩區(qū)的滲漏量計(jì)算是較準(zhǔn)確的。另外，用有限元法對(duì)庫(kù)壩區(qū)采用假設(shè)防滲措施處理后的大壩滲流穩(wěn)定進(jìn)行了判別分析，結(jié)果表明大壩是穩(wěn)定的，設(shè)想的處理方案是合理的、有效的。 5、提出了大壩滲漏處理方案。在大壩壩基及左岸古河道覆蓋層建