黄龙带水库浆砌石重力坝渗漏分析及处理效果评价

吴舅槐

【摘 要】针对黄龙带水库浆砌石重力坝渗漏问题,结合大坝渗漏监测资料对坝体及坝基渗漏进行分析,根据渗漏分析结果有针对性的采取防渗处理方案,最后借助Geostudio有限元软件对采取防渗加固前后的坝基渗流场进行了数值分析,并与实测值进行对比分析,评价处理效果,可为其他类似工程提供参考. 【期刊名称】《广东水利水电》 【年(卷),期】2019(000)003 【总页数】5页(P43-47)

【关键词】浆砌石重力坝;渗漏;处理效果 【作 者】吴舅槐

【作者单位】广东省水利水电科学研究院, 广东, 广州 510635 【正文语种】中 文 【中图分类】TV698.2+33

1 工程概况

黄龙带水库位于广州市从化区东北部，南临从化区良口镇，距离良口镇不足10 km，距离从化区30 km，距离广州市90 km。坝址位于从化区良口镇胜塘村上游约500 m处，距流溪河干流约2 km，与流溪河水库形成姊妹水库，会同流溪河中下游水利工程组成流溪河流域调洪与水资源利用与管理体系。黄龙带水库是根治

流溪河的骨干工程之一，是一宗以灌溉为主，兼集防洪、发电等综合运用的中型水库。大坝为浆砌石重力坝，由溢流坝段和非溢流坝段组成(见图1)，坝顶全长为181.90 m，最大坝高为61.30 m。水库设计洪水标准为100年一遇设计，1000年一遇校核，总库容为9 097万m3。 2 渗漏现状分析 1) 渗漏观测

大坝在127 m高程廊道设坝体渗流量监测点；130 m高程廊道出口设左岸渗流量监测点；140 m高程廊道出口设右岸渗流量监测点；121 m高程坝底廊道出口设河床坝基渗流量监测点。大坝渗漏监测布置见图2所示。 图1 非溢流坝段和溢流坝段横断面示意 图2 大坝安全监测测点布设示意 2) 渗漏变化过程分析

图3给出了大坝河床段坝基(s121)日渗漏量变化过程线；图4给出了大坝河床段坝基(s121)日渗漏量变化过程线；图5给出了大坝左岸坝基(s130)日渗漏量变化过程线；图6给出了大坝右岸坝基(s140)日渗漏量变化过程线；图7给出了大坝坝基(sf)日总渗漏量变化过程线；图8大坝坝体(sp)日总渗漏量变化过程线；图9给出了大坝(ss)日总渗漏量变化过程线。从图3～9中可以看出：

① 各测点的渗漏量呈明显的年周期性变化，渗漏随库水位的升降而增减，即夏秋季节库水位高时渗漏量大，冬春季节库水位低时渗漏量小，表现为以库水位为主要影响因素[1]。

② 由图4～6可以看出，左、右岸渗漏量大于河床坝段渗漏量；由图7～8可以看出，坝基渗漏量大于坝体渗漏量较多。

③ 1999—2005年上半年连续近6 a在库水位在170.00 m以下时，左、右岸和河床坝段的渗漏在低水位时明显比其它年份减小，尤其是左、右岸的渗漏量很小，

右岸的渗漏几乎接近零。2005年6月，短短1个月时间库水位从165 m急剧升至174 m后，各监测点的渗漏量均出现较大的渗漏量，6月25日开始测得日总渗漏量达到历史最大值1 606.89 m3/d，此前历年日总最大渗漏量为78.91～1 025.14 m3/d。尤其是河床坝段和右岸坝基日渗漏量，超过同样高水位的1994—1998年的日渗漏量。 3 防渗处理效果分析 3.1 防渗处理措施

通过上面的分析结果，从工程角度对大坝防渗加固的具体工程措施为：

① 2010年7月对大坝左坝肩防绕坝渗漏补强帷幕灌浆4个孔(G1～G4号孔)，孔距3 m，孔深57 m；右坝基140 m高程坝后坡脚固结补强灌浆6个孔(G5～G10号孔)，孔距2 m，孔深31 m。灌浆平面布置图见图10。 图3 黄龙带水库库水位变化过程线

图4 大坝河床段坝基(s121)日渗漏量变化过程线 图5 大坝左岸坝基(s130)日渗漏量变化过程线 图6 黄龙带大坝右岸坝基(s140)日渗漏量变化过程线 图7 大坝坝基(sf)日总渗漏量变化过程线 图8 大坝坝体(sp)日总渗漏量变化过程线 图9 大坝(ss)日总渗漏量变化过程线 图10 大坝防渗加固平面布置示意

② 2011年10月对大坝基础固结补强灌浆，其中左坝130 m高程廊道口4个孔，孔距1.5 m，孔深15 m；溢洪道下121 m高程廊道口9个孔，孔距1.5 m，孔深6 m；右坝134 m高程平台2个孔，孔深10 m；右坝124 m高程平台2个孔，孔深10 m。

3.2 防渗处理效果分析

采用Geostudio有限元软件，对防渗处理后的坝体典型断面进行渗流计算分析。通过分析坝体及坝基的渗流场状况 [3-4]，评价防渗处理效果。 1) 有限元模型

选择最大坝高断面进行分析，重力坝坝体总高为61.3 m，坝底宽50 m，防渗帷幕深20 m，坝基上下游取2倍坝高，坝基深度取约2倍坝高。图11为有限元模型网格划分图，模型网格总共6 047个单元，6 212个节点。 图11 渗流有限元模型网格划分示意 2) 计算参数

计算参数取值依据本工程岩土工程勘察报告，结合原设计资料及工程经验进行确定，所取参数见表1。

表1 坝体、坝基及防渗帷幕渗透系数部位材料/岩土层渗透系数/(cm/s)浆砌石坝体浆砌石1.23×10-4坝体防渗墙钢筋砼5.0×10-7坝体砼垫层砼1.10×10-6坝基微风化花岗岩1.96×10-5防渗帷幕水泥1.50×10-9 3) 边界条件[3]

① 重力坝基础的上下游的垂直剖面、大坝基础底面均为不透水面；

② 重力坝上游水库水位以下表面和大坝下游河床水位以下表面为已知水头边界； ③ 重力坝下游水位以上坝体表面为可能渗流逸出面。 3.3 坝体防渗效果分析

由图12可知，库水位在正常高水位174.35 m(模型计算水位与2005年出现最大渗漏量的水位一致)时，数值计算逸出点高程为137.20 m。由图13可知，理论计算(手算)渗流出逸点高程为138.56 m，坝体现状实测逸出点高程在130～133 m之间；防渗加固前测得大坝日总渗漏量为最大值1 606.89 m3/d。由图14可知加固后大坝日总渗漏量为最大值678.66 m3/d，加固后渗漏量明显减小，防渗处理方案效果明显[5-7]。

Geostudio有限元软件计算的逸出点高程及渗漏量均大于实测值，原因为有限元软件计算采用的渗透系数为地勘建议值并结合原设计资料综合考虑，由于地勘钻孔的钻孔位置与计算断面选取的位置存在一定的偏差，钻孔数量的不足等因素造成计算参数取值与实际情况存在一定的误差，软件计算采用的渗透系数大于实际情况，因此计算的结果大于实测值(见表2)。

图12 大坝防渗加固后浸润线、等势线、渗漏量 图13 坝体浸润线实测值与数值、手算值对比

图14 大坝(ss)日总渗漏量变化过程线(2007—2016年)表2 坝体渗漏量数值计算结果与实测值对比

工况实测逸出点高程/m数值计算逸出点高程/m数值计算大坝日总渗漏量/(m3/d)实测大坝日总渗漏量/(m3/d)库水位174.35 m130～133137.20678.66625.83 4 结论和建议

本文结合工程实例针对黄龙带水库浆砌石重力坝渗漏问题进行了分析，通过渗漏监测分析结果从工程角度提出了有针对性的防渗处理方案，对浆砌石重力坝在左坝肩、右坝基及廊道采用灌浆补强的措施进行大坝防渗加固，最后借助有限元软件对加固后的坝基渗流场进行了数值分析，数值分析结果与实测值进行对比分析，评价大坝防渗处理效果。结果表明，采用防渗加固措施之后，大坝的渗漏量明显减小，防渗处理效果明显，这一处理方案及评价方法可为类似工程设计及安全鉴定提供参考。

【相关文献】

[1] 朱朝阳，顾浩钦，崔书生，等. 力洋水库大坝渗流监测资料分析及渗流性状评价[J].浙江水利科技，2018，7(4):51-58．

[2] 叶红. 某水库浆砌石坝渗漏分析及处理方案探究[J].水利科技与经济，2017，23(3):22-27．

[3] 陈良. 复杂坝基上重力坝的渗流分析及深层抗滑稳定性安全评价[D].南京： 河海大学，2002． [4] 张乾飞. 复杂渗流场演变规律及转异特征研究[D]. 南京：河海大学，2002． [5] 徐培. 灌浆技术在浆砌石坝防渗加固中的应用[D]. 南京：河海大学，2005． [6] 蒋险峰. 浆砌石坝防渗灌浆施工技术[J].陕西农业科学，2004(5):123-124．

[7] 梁绍良，谢新明.纸山水库浆砌石坝体渗水灌浆加固施工效果评述[J].水利科技与经济，2006(5)：335-337．