第1篇：水库大坝渗流分析论文
水库大坝渗流分析论文
摘要：某水电站为砼面板砂砾—堆石坝，最大坝高157m，下闸蓄水以后坝后渗流量随库水位上升而增大。现对可能导致坝后渗流的主要原因进行分析，对大坝安全作出综合评价。
关键词：大坝；渗流；渗透压力；流量；孔隙水压力计；绕渗
1、水库渗漏原因分析
坝后出现较大的渗流水量基于以下几个主要原因：挡水结构发生破坏；沿构造产生集中渗漏；库水绕过两坝肩的防渗体系产生绕坝渗漏；外水补给。现对坝后渗流原因进行分析，对大坝安全作出综合评价。
1.1挡水结构破坏
坝体主要受力结构由砂砾石构成，目前坝体应力和变形观测成果表明，大坝整体的变形和位移均不大，面板应力水平不高，各接缝位移也远小于止水结构的变形适应能力；而趾板是锚固于坚硬、完整的弱风化基岩上，面板、趾板及其接缝止水结构不会受到结构应力破坏。
沿面板周边布设的11支孔隙水压力计，仅有5支测得了明显的渗透水头，位于河床部位及附近的3支（P-1-05～P-1-07）测得的坝下最高水位为1292.6～1293.1m，较为一致；两岸趾板转角处的P-1-04和P-1-09这2支孔隙水压力计埋设高程分别为1300.040m和1319.250m，最高渗透压力分别为：3.1m和3.677m（相应水位1303.140m和1322.927m）。估计是由于该两处均位于趾板转角处，存在趾板结构缝和面板周边缝的连接，接缝结构复杂，现场搭接粘结和焊接的质量控制难度较大，因而存在渗漏现象。但从P-1-04渗透压力随库水位升高而增大后又减小，这应与周边缝止水结构和上游铺盖料的自愈作用有关。随着库水位的进一步升高P-1-04渗透压力又有所增大，但未超过最高压力值，增大趋势明显小于库水位的变化。P-1-09的渗透压力变化与P-1-04基本相同。鉴于此两处的水头压力并不大，因此可以认为这两处的渗漏量亦应该不会很大，且接缝止水结构的自愈作用正在得到发挥。
通过以上分析，可以肯定坝体的主挡水结构处于正常的工作状态，不会产生较大的渗漏。
1.2沿构造集中渗漏
本工程地质条件较为复杂，构造极为发育，F32断层是坝址区规模最大的一条断层，通过河床趾板，断层破碎带及影响带宽22m，断层带的透水率一般在12～45Lu之间，属较严重透水带。
在F32断层经过趾板帷幕灌浆中心线下游侧埋设了3支渗压计P-1-06、17、18，P-1-17和P-1-18的渗透压力与库水位呈同步变化，涨幅仅略低于库水位。而P-1-06的渗透压力虽然也与库水位呈同步变化，却始终很低，基本与邻近测点所测得的坝体内水位保持一致。当库水位为1389.9m时，P-1-17和P-1-18内水位分别为1366.3m、1366.8m，而P-1-06内水位仅为1291.94m。经分析，P-1-17、P-1-18两只孔隙水压力计渗透压力较高是因为其布设于距趾板下游排帷幕灌浆孔仅2m的同一钻孔内，该钻孔位于F32断层影响范围内，岩体较为破碎，灌浆过程中单孔吃浆量较大，浆液扩散范围亦较大；同时由于上游围堰外水头的作用，浆液向下游的扩散范围必然大于上游；另外P-1-17、P-1-18两只孔隙水压力计与下游趾板末端布置于断层处理盖板表面的'P-1-06孔隙水压力计相距仅1.0m，且盖板与趾板间接缝未设止水，但P-1-06孔隙水压力计与坝基其它部位的孔隙水压力计一样，渗透压力均较低，因此可以断定P-1-17、P-1-18两只孔隙水压力计处于帷幕有效宽度范围内，所以才显示出较高的渗透压力水平。因此，P-1-17和P-1-18内水位偏高并不是F32断层集中渗漏所致，而P-1-06内水位受库水位影响较小则表明帷幕灌浆的防渗效果是明显的。F32断层通过处的趾板末端、断层处理盖板末端和断层上部反滤料末端较低的渗透压力均可表明不存在沿F32断层的集中渗漏通道。
坝基下沿最大断面、F32断层等渗流观测断面和周边缝下部布置的孔隙水压力计显示渗透压力较低，证明亦不存在沿其它构造产生集中渗漏的现象。
1.3两坝肩绕渗
坝址区岩性性脆、坚硬，节理裂隙较为发育，岩体的透水性主要受结构面发育程度的控制和风化卸荷程度的影响，岩体透水性具有随深度变化小的规律，但构造部位透水性相对较大。坝址区基岩强风化层厚3～5m，透水率为12.0～26.1Lu，为中等透水，弱风化层厚25～30m，透水率2.6～17.0Lu，为中等透水～弱透水，微风化及新鲜岩体透水率2.0～10.0Lu，为弱透水，基岩面45m以下透水率为0.1～2.7Lu，为弱透水～微透水。趾板基础下及灌浆平洞帷幕深度一般50m以下，深入到弱透水～微透水的岩体中，但由于受构造影响，趾板线钻孔帷幕深度以下节理裂隙密集带或断层带压水试验透水率4～24Lu，个别段断层带处最高可达45Lu。
左右岸测压管孔压明显高于坝体孔压，其中右岸孔压高于坝体孔压达67m之多，右岸比左岸也高出了近59m。右岸灌浆平洞内两处处孔压分别达到1351.124m和1345.915m。上述情况表明右岸绕坝范围较大、山体内水位较高，因此右岸存在较明显的绕坝渗流；右岸坝后坡测压管孔压压降明显，由SY-2的1352.691m降至UP-1-10的1313.606m；右岸一级台地安装的测点UP-1-01和P-1-15孔压值为1300.318m；左岸布设于深孔和发电洞上平段的孔隙水压力计除进口部位外，均未测得明显的水头，这表明左岸洞群帷幕后山体孔压由低于1342m向下游至斜井段上弯点处逐步降低至不高于1320m，至下平段降低至1286m左右，山体内渗流孔压较低。
1.4外水补给
本工程位于欧亚大陆腹地，属大陆性北温带气候，夏季气候较湿润，温和，降雨丰沛，冬季寒冷积雪较深。同时量水堰至坝轴线之间约为590m，下游坝坡和马道、坝肩分水岭下游的两岸岸坡及冲洪沟、厂坝间压重平台及厂区地坪所汇集的降水即便在厂坝区排水系统最终形成以后也难以彻底排除，大气降水对量水堰流量观测的影响将始终存在。此外，由于地表植被、渗流所经路径地层性状、堰前较大蓄水容积等因素的影响，均使得降水影响出现滞后并相对均匀，这也正是量水堰观测的水量在降水时段前后往往不会出现较大变化。
本工程地下水位高于河水位，两岸存在着较为稳定的地下水补给，由于尾水挡墙的阻断，量水堰上游的地下补给水也只能通过量水堰排出，量水堰所测得的流量数据将始终包含此部分水量。
2、结论
2.1目前量水堰观测到的渗流水量包含了坝体渗漏、坝基及两岸绕渗、大气降水补给等多方面的因素，但以两岸绕渗为主。两岸绕渗汇入量水堰的水量由于左岸普遍分布的风积黄土层、洞群帷幕灌浆、导流洞、发电洞排水洞的影响，又以右岸为主；
2.2坝体挡水结构处于正常工作状态；断层处理效果较好，通过趾板的断层不会产生渗透破坏或形成较大集中渗漏通道；由于良好的排水性能，坝体内孔隙水压力较低，压力稳定，蓄水过程中未发生异常或突变，因而渗流对坝体稳定影响不大；
2.3量水堰渗流水清澈、透明，未携带细砂、悬浮物等物质，因而两坝肩产生渗透破坏或形成较大集中渗漏通道的可能性不大，坝基、坝肩是安全的。
第2篇：水库大坝防渗加固设计探讨论文
水库大坝防渗加固设计探讨论文
摘要：为了更好的研究水库大坝的整体防渗加固，文中结合石康水库大坝具体的渗漏隐患，对工程进行具体的分析，然后做好防渗加固设计方案的必选，最终通过效果分析，选择最佳的防渗加固设计方案，希望能够对今后的水库大坝的防渗加固设计有一定的借鉴意义。
关键词：石康水库；防渗加固；设计
最近几年，因为不同原因，部分水库大坝缺少正常的维修，工程出现不可避免的老化失修现象，再加上新问题的出现，由于原本的条件限制，水库本身的工程标准偏低，质量无法满足现阶段的要求，久而久之，就出现长期带病运行的问题。这样的病险水库大坝直接会影响工程效益的发挥，成为安全的心腹之患，对于广大人民群众生命财产安全带来严重影响。
一、水库除险加固工程概况
石康水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、灌溉发电输水设施、电站及大坝管理所等建筑物组成。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。
二、大坝渗漏出现的原因分析
就相关的统计来看，在水库垮坝的原因之中，因为超标的洪水或者是防洪标准过低占据了37%~51%的比例；因为工程质量隐患和工程质量差占据了35%~38%的比例；因为年久失修，管理不善占据了4%~15%；其余原因占据比例4%~11%。所以，我们应该重视大坝渗漏出现的原因[1]。就分析，本文所研究的石康水库大坝出现渗漏出现集中在坝体和坝基两个方面，因此，对于渗漏的原因也进行针对性分析。
1．坝体渗漏
石康水库大坝出现坝体严重渗漏主要是因为原本坝体建筑的施工质量偏差，再加上粗砂石和填筑所使用的土料夹碎石较多，所以其本身也存在较大的渗漏系数，导致在下游坝体的破面上出现了浸润线逸出的问题，并且逸出的位置点较高[2]。
2．坝基渗漏
在2012年的5月，在日常的检查中发现石康水库右坝肩与山坡相互结合的位置出现了湿润的现象，在其外坡脚的集水沟中以及排水棱体之中存在渗漏积水。在调查原因之后得出：在坝体基础的接触面存在处理方面的缺陷，例如没有进行齿槽的设置，也没有进行抹浆的.处理，这样就导致坝基面出现的接触性的渗漏问题。
三、水库大坝防渗加固设计
1．方案比选
（1）高压摆喷灌浆。目前，在水利工程的除险加固之中，高压摆喷灌浆技术已经相当的成熟，其原理在于：对掺搅地层利用射流作用进行切割，这样可以将原本的地层结构和组成加以改变，同时，再将混合浆液或者是水泥浆灌入其中形成凝结体，通过这样的方式就可以达到防渗和加固地基的效果。这一种方案一般是使用在卵（碎）砾石、砂土或者是粉土的地层之中，初步计算，选择这一方案需要570万元的投资。优点：使用这一方案，不仅施工速度快，并且也能节约一定的投资；缺点：很难控制好施工的质量，粘土中旋喷灌浆防渗效果、可靠性以及耐久性都无法与混凝土防渗墙的功效相比较。
（2）塑性混凝土防渗墙。这一种方案属于地下连续墙的方式，通过专门的造槽机械进行槽孔的钻凿，然后将泥浆注入到槽孔的内部，避免出现槽壁坍塌的问题，最后，在注满泥浆的槽孔之中利用导管进行水下混凝土的浇筑，使用混凝土将内部的泥浆置换出来，通过这样的方式就可以形成墙体。一般来说，在直径小于10~的卵砾石、砂壤土、砂土、粉土等土层中应用，初步计算，选择这一方案需要630万元的投资。优点：使用这一方案，拥有良好的防渗加固耐久性，并且防渗的可靠性偏高；缺点：施工整体进度偏慢，相比前一种方案，投资上花费更多。考虑到本身大坝含砾偏高，所以，通过坝体砾料与高压灌浆水泥浆胶结的方式能够达到最理想的想过，再加上在投资方面，高压摆喷灌浆要节约60万元，所以在综合考虑之后，还是选择施工速度较快的高压摆喷灌浆方案。
2．布置高压摆喷灌浆
根据石康水库大坝的地质条件和实际的坝高，在石康水库大坝的高压摆喷灌浆孔的设置上按照1排，孔距0.9m的方式进行，灌浆孔的轴线位于坝轴线下游侧1.5m，一共设置451个灌浆孔，钻孔的深度一直延伸到坝基面以下的3m处。灌浆施工主要氛围两道工序，利用三管法摆喷的形式形成高喷墙，其对接摆角不得小于60°，选择水泥浆液（水泥选择42.5的普通硅酸盐水泥）作为其灌浆材料[3]。
3．渗流分析
对于石康水库的大坝渗流分析计算选择大坝的二维渗流有限元进行分析，其中典型断面选择最大坝高的断面。
4．对于防渗加固设计的效果总体评价
通过上面表格的具体计算结果分析来看，在三种稳定的渗流工况之下，坝体出口处的最大渗透比降要比坝体的允许渗透坡降要小得多，所以，不会有局部渗透破坏的问题出现；相比加固之前，渗漏量减少了接近一半；通过图2我们可以清晰的看到，在使用的高压摆喷灌浆之后，大坝在灌浆的轴线位置上形成了防渗的心墙，这样有利于坝体侵润线的降低，在高压摆喷防渗墙的位置上，侵润线出现了跌落，进而在排水棱体内形成了逸出点，但是不会再去爱从坝面之上逸出；通过相应的计算可以看出，在进行灌浆加固之前，正常的蓄水位条件下，其下游的坝坡的稳定系数1.72，通过灌浆加固之后的安全系数达到1.94.可见，坝体的稳定性得到大幅度的提高[4]。通过实践证明，这一次的加固设计所选择的防渗加固措施对于坝体和坝基的防渗效果都有着明显的改善功效，所以，石康水库大坝也能够继续的安全运行。
四、结语
一直以来，大坝都是关系到国计民生的重点项目之一，水库大坝能否安全、稳定、持续的运行，就成为重中之重。所以，通过本文对石康水库大坝的除险加固工程的研究，对其出现渗漏的问题进行具体的分析研究，并且通过方案的比较选择，提出最符合大坝除险加固防渗的设计，希望通过这种的设计方案，能够进一步加固水库大坝，避免再次出现渗漏问题，保证人身财产的安全。
参考文献:
[1]甘兴云.水库大坝防渗加固技术探讨[J].科技与企业，2015，（18）：203.
[2]李洋.某水库大坝坝体防渗加固处理[J].山西建筑，2011，（11）：227-229.
[3]周维海.大坝防渗加固设计[J].黑龙江水利科技，2011，（04）：101-102.
[4]赵建立.水库大坝防渗加固经验探讨[J].河南水利与南水北调，2013，（16）：107-108.
第3篇：水库大坝安全管理条例
水库大坝安全管理条例
（1991年3月22日中华人民共和国国务院令第78号发布自发布之日起施行）
第一章 总则
第一条 为加强水库大坝安全管理，保障人民生命财产和社会主义建设的安全，根据《中华人民共和国水法》，制定本条例。第二条 本条例适用于中华人民共和国境内坝高十五米以上或者库容一百万立方米以上的水库大坝（以下简称大坝）。大坝包括永久性挡水建筑物以及与其配合运用的泄洪、输水和过船建筑物等。坝高十五米以下、十米以上或者库容一百万立方米以下、十万立方米以上，对重要城镇、交通干线、重要军事设施、工矿区安全有潜在危险的大坝，其安全管理参照本条例执行。第三条 国务院水行政主管部门会同国务院有关主管部门对全国的大坝安全实施监督。县级以上地方人民政府水行政主管部门会同有关主管部门对本行政区域内的大坝安全实施监督
