土石坝渗流分析案例 GEO5边坡

某水库黏土心墙堆石坝

某水库黏土心墙堆石坝

1工程概况

大坝坝址选在金沙江水系二级支流掌鸠河上游峡谷河段内，水库总库容484万m3。工程属Ⅱ等大（2）型水库工程，各建筑物均按2级建筑物设计。设计洪水标准为500年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。

2工程地质

坝址河床为不对称的U形谷，岸坡陡缓变化大。坝址出露中生代白垩系上统马头山组（K2m）砂岩、白云岩、泥岩、页岩地层，其间有燕山期侵入岩脉穿插。岩层倾向大坝上游偏左岸，倾角10°~16°。坝址发育顺河向、横河向两组结构面，规模较大的有F2断层，从右岸斜穿坝址，断层破碎带宽18~30m，对坝基变形和防渗均有不利影响。两岸卸荷作用强烈。河床覆盖层最厚5.9m，两岸坡脚处有崩塌堆积的孤石、块石夹碎石土、壤土，最大厚度为8.4m。坝址微风化岩体具有弱透水性，可作为大坝防渗的相对不透水层。

库坝区抗震设防烈度为7度。

3结构设计

工程枢纽由大坝、泄洪隧洞、溢洪道、引水隧洞等建筑物组成。

大坝为黏土心墙堆石坝，最大坝高77m，坝顶长度249.5m，坝顶宽度10m，坝顶高程2095.00m，上游坝坡在2057.00m高程以上为1：1.8，以下为1：2.2，在高程2057.00m处设戗台，宽24.6m。下游坝坡在高程2080.00m、2063.00m、2042.00m处都设置有3m宽的戗道；高程2063.00m以上坝坡为1：1.75，以下坡度为1：1.85。

坝壳堆石料，为弱风化石英砂岩、角砾岩、白云岩，强度较高，对岩体中夹有泥岩、页岩及泥质粉砂岩软岩互层，作为堆石料中的细粒料填充。下游设置反滤层两层，厚度为3m。上游坝壳采用堆石填筑，下游高程2042.00~2061.00m之间坝壳，采用风化堆石填筑，其他部位采用堆石填筑。

对基面中的深潭、狭沟、充泥大裂隙、溶蚀洞穴等进行掏挖，而后回填混凝土。F2断层及岩脉蚀变带做混凝土塞置换，并采取了深孔固结灌浆和3排帷幕。

盖板固结灌浆孔距、排距均为5m，孔入岩深度为5m。控制标准为透水率q≤5Lu，固结灌浆压力为0.4MPa。

水库防渗体系由黏土心墙和基础帷幕灌浆构成。心墙防渗体顶高程高于校核洪水位0.42m，顶宽3m，上、下坡均为1：0.25，底部设置1m厚的钢筋混凝土C20盖板。帷幕线沿心墙轴线布设，左岸坝肩向山里延伸50m，右岸坝肩向山里延伸16m，帷幕线水平全长316m。帷幕灌浆孔布设两排，排距1.4m，孔距2m。防渗帷幕为接地式，灌浆孔深入相对隔水层（q≤3Lu）3~5m。帷幕灌浆质量标准透水率q≤3Lu。

黏土心墙上游设置两层反滤层，厚度为2m，下游设置两层反滤层，厚度为3m。反滤料采用饱和抗压强度大于60MPa、软化系数大于0.65的弱风化白云质石英砂岩加工。心墙防渗料粒径d<0.075mm的颗粒含量为40%~85%，I区反滤层的用料取值范围：0.15mm≤D15≤0.5mm、2.8mm≤D60≤6.8mm、9mm≤D90≤20mm；Ⅱ区反滤层的用料设计取值范围：2.5mm≤D15≤8.5mm、18mm≤D60≤40mm、40mm≤D90≤80mm。通过试验论证，I区反滤料中粒径d<0.075mm的颗粒含量设计控制在8%内，渗透系数k<1x10-3cm／s。

工程的设计特点是采用爆炸振密方法处理坝基，河床表层砂的平均干密度达1.55g/cm3，孔隙比0.7，相对密度0.68，效果较好。

4主要工程量

大坝主要工程量：坝体堆石体69.07万m2；I区反滤料为5.77万m3；Ⅱ区反滤料为5.79万m2；黏土心墙20.16万m3；块石护坡1.2万m2；大坝总填筑119.76万m3；帷幕灌浆1.77万m。