劉洪雨 魏新平

（四川大學(xué)水利水電學(xué)院 四川 成都 610065）

1 工程概況

黃連埂水庫位于眉山市東坡區(qū)盤鰲鄉(xiāng)清水村境內(nèi)岷江水系盤鰲河上，是一座以灌溉為主,兼向眉山芒硝廠和盤鰲鄉(xiāng)生產(chǎn)生活供水的?。ㄒ唬┬退こ?。水庫總庫容875萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2.5萬畝，樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)施三部分組成，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。該水庫樞紐于1970年12月動工興建，1975年8月竣工，水庫大壩設(shè)計(jì)為均質(zhì)土壩，已建最大壩高31.5m，壩頂高程497.398m，壩頂寬11.89m，壩頂長206m，無防浪墻。大壩上游邊坡系數(shù)從上到下依次為 1：2.0、1：4.05、1：3.70、1：3.4；2004年在▽477.98m高程處設(shè)置18m寬的拋石壓腳平臺，▽477.98m～ 492.20m高程段采用M10水泥砂漿砌塊石網(wǎng)狀支撐護(hù)坡，▽492.20m高程以上采用M7.5砌板石護(hù)坡。下游邊坡系數(shù)1∶2.0、1∶2.1、1∶2.53、1∶2.90（堆石棱體），在▽491.48m、▽486.69m和▽479.07m（棱體）高程處分別設(shè)置三個馬道，寬1.5m、1.5m和3m。下游壩坡棱體以上均采用天然草皮護(hù)坡。

2 大壩現(xiàn)狀

“5·12”汶川特大地震后,東坡區(qū)水利局派專業(yè)技術(shù)人員對黃連埂水庫進(jìn)行了現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)大壩內(nèi)坡在高程▽488m、▽487m左右處出現(xiàn)2條總長190m(分別為120m和70m)的縱向裂縫，縫寬1cm～20cm，且內(nèi)護(hù)坡砼框格斷裂。經(jīng)管理人員介紹，2條縱向裂縫在震前已經(jīng)出現(xiàn)，當(dāng)時總長151m(分別為92m和59m),縫寬1cm～2cm。因此，表明大壩上游壩坡在震前已出現(xiàn)蠕動變形。震后至今，庫水位最低降至480m，由于考慮到明年春灌用水等多種原因，水庫水位未進(jìn)一步降低。對水面以下上游壩坡進(jìn)行了水下地形測量，測量資料表明，上游壩坡在高程 477.24m～ 481.20m之間附近有隆起現(xiàn)象。綜合分析地質(zhì)測繪調(diào)查、勘探、試驗(yàn)成果和2004年整編的竣工資料后認(rèn)為，大壩上游壩坡施工時填土質(zhì)量較差，存在許多軟弱夾層，實(shí)際試驗(yàn)資料也表明回填土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均較大。因此，上游壩坡蠕動變形的主要內(nèi)在原因歸結(jié)為上游壩坡的填土質(zhì)量差，力學(xué)指標(biāo)太低。大壩下游壩坡自建成以來，運(yùn)行基本正常。

3 大壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析

3.1 安全系數(shù)

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）規(guī)定，對于4級建筑物，采用計(jì)算條間作用力的簡化畢肖普法。安全系數(shù)在正常運(yùn)用條件下應(yīng)不小于1.25，在非常運(yùn)用條件Ⅰ下應(yīng)不小于1.20，非常運(yùn)用條件Ⅱ下不小于1.15。

3.2 壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo)

本次工程的地勘工作中，對大壩原狀土粉質(zhì)粘土取樣7組，對軟弱土取樣3組進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99），φ值一般采用平均值的85%～90%，C值一般采用平均值的1/5～1/3。本次壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo)取值情況為：對上游壩坡體含水量，密度等物理指標(biāo)，取試驗(yàn)成果的平均值；抗剪強(qiáng)度力學(xué)指標(biāo)φ值采用平均值的90%；C值采用平均值的45%。石渣、塊石體等則參照類似工程取值。壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo)取值詳見表1。

(1)計(jì)算工況

根據(jù)大壩的實(shí)際運(yùn)行情況，擬選以下幾種工況進(jìn)行分析。上游壩坡：

工況一：上游正常高水位494.50m；

工況二：正常高水位494.50m降至474.378m（死水位）；

工況三：設(shè)計(jì)洪水位495.22m降至474.378m（死水位）；

工況四：校核洪水位495.80m降至474.378m（死水位）；

工況五：上游正常高水位494.50m加地震荷載；

工況六：正常高水位494.50m降至474.378m（死水位）加地震荷載；

工況七：設(shè)計(jì)洪水位495.22m降至474.378m（死水位）加地震荷載。下游壩坡：

工況一：正常高水位494.50m時形成的滲流期；

工況二：設(shè)計(jì)洪水位495.22m時形成的滲流期；

工況三：校核洪水位495.80m時形成的滲流期；

工況四：正常高水位494.50m時形成的滲流期加地震荷載；

工況五：設(shè)計(jì)洪水位495.22m時形成的滲流期加地震荷載。

(2)計(jì)算方法及計(jì)算成果

表1 壩體土物理力學(xué)指標(biāo)計(jì)算取值

表2 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

對上、下游壩坡，均按圓滑滑動面搜索最危險(xiǎn)滑弧，計(jì)算最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。壩坡的穩(wěn)定分析均采用程序進(jìn)行計(jì)算，圓弧滑動面計(jì)算采用計(jì)算條塊間作用力的簡化畢肖普法進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表2所示。

4 大壩壩坡穩(wěn)定綜合評價

分析以上計(jì)算結(jié)果，可以看出現(xiàn)狀上游壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)Kmin均小于規(guī)范允許值，其中，當(dāng)水位從校核洪水位降至死水位時安全系數(shù)最小。上述各種工況壩坡均存在一定的安全隱患，需要采取工程措施補(bǔ)固。下游壩坡各工況抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)Kmin均滿足規(guī)范允許值，即下游壩坡是穩(wěn)定的。

目前，上游壩坡變形區(qū)（表現(xiàn)為上游壩坡高程▽487m～ 488m附近產(chǎn)生縱向裂縫）的范圍位于河床最大斷面附近，垂直壩軸線方向，順壩軸線方向?qū)捈s140m，上部從上游壩坡縱向裂縫開始，底部的界限由于震后庫水位較高，壩腳水位以下不是很明顯。但從水下地形測量資料來看，上游壩坡在高程▽477m～ 473m附近有略微隆起現(xiàn)象，據(jù)此推測，變形范圍為高程▽473m附近至▽488m，特?cái)M定以下整治方案加強(qiáng)壩坡穩(wěn)定：上游壩坡高程▽473.00m～▽492.20m處開挖后采用石渣換填，開挖坡比為1∶2.5和1∶3.0，換填后坡比為1∶3.75、1∶4.0和1∶4.0。并且，大壩壩體開挖料堆放于壩腳，兼作壓重平臺和圍堰。

5 結(jié)語

根據(jù)地勘、試驗(yàn)成果分析，黃連埂水庫上游壩坡抗滑能力不高的主要原因在于：第一，大壩修建時壩體填筑質(zhì)量較差，壩體土中存在高程分布不一的軟弱夾層，壩體粘土的粘粒含量偏高，大壩土體未充分固結(jié)，力學(xué)指標(biāo)偏低；第二，上游壩坡頂部坡度偏緩；第三，“5·12”汶川大地震的影響，使上游壩坡蠕動變形有所加劇，上游壩坡縱向裂縫進(jìn)一步發(fā)展。結(jié)合該分析結(jié)果對黃連埂壩坡進(jìn)行了針對性地補(bǔ)固，后續(xù)勘測、試驗(yàn)結(jié)果表明補(bǔ)固加強(qiáng)措施的效果明顯，值得借鑒。陜西水利

[1]汝乃華，牛運(yùn)光.大壩事故與安全—土石壩[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]毛昶熙.滲流分析計(jì)算與控制[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

[3]祁慶和.水工建筑物[M].北京：水利水電出版社，1986.

[4]潘家錚.土石壩[M].北京：水利水電出版社，1981.

[5]張家發(fā).土飽和和非飽和滲流場有有限元計(jì)算與分析[J].長江科學(xué)院報(bào)，1994（3）：41-46.

[6]潘家錚.建筑物的抗滑穩(wěn)定與滑坡分析[M].北京：水利出版社，1980.