張民，江寧寧，劉世學(xué)

（1.安丘市下株梧水庫(kù)管理局，山東安丘262125；2.山東省南水北調(diào)工程干線公司，山東濟(jì)南250013）

1 工程概況

下株梧水庫(kù)位于山東省安丘市西南部濰河水系渠河支流岔河中游，是一座具有防洪、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)，總庫(kù)容1620萬(wàn)m3，興利庫(kù)容942萬(wàn)m3，控制流域面積32 km2。水庫(kù)于1958年10月開(kāi)工，1959年12月建成主體工程。大壩為均質(zhì)壩，壩頂長(zhǎng)530 m，壩頂高程119.70 m，壩頂寬5.0 m，最大壩高20.87 m，防浪墻頂高程120.70 m。

2 滲流計(jì)算工況及結(jié)果

目前，大壩壩體測(cè)壓管共12支，在樁號(hào)0+250、0+350、0+450三個(gè)斷面各設(shè)置4支壩體測(cè)壓管，觀測(cè)壩體滲透壓力及浸潤(rùn)線。由于水庫(kù)管理單位未配置專門的工程技術(shù)人員及觀測(cè)設(shè)備，現(xiàn)測(cè)壓管已停止觀測(cè)。鑒于大壩測(cè)壓管觀測(cè)資料可靠性差，滲流計(jì)算采用有限單元法，計(jì)算斷面選擇大壩樁號(hào)0+120、0+450斷面。上游水位分別為興利水位114.20 m、設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）115.86 m和校核洪水位（P=0.1%）117.25 m三種計(jì)算工況，下游水位采用近似下游地面高程。大壩滲漏量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，在興利水位條件下，大壩滲漏長(zhǎng)度按525 m計(jì)算，則0+120斷面代表滲漏長(zhǎng)度200 m，0+450斷面代表滲漏長(zhǎng)度325 m，大壩總滲漏量7.2萬(wàn)m3/a，滲漏量偏大，但不會(huì)影響水庫(kù)正常蓄水。

表1 大壩滲漏量計(jì)算結(jié)果Table 1:Calculation results of the dam leakage

該兩斷面在各種工況條件下計(jì)算得到的浸潤(rùn)線及等勢(shì)線見(jiàn)圖1～4。

圖1 0+120斷面興利水位和設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算工況下的流網(wǎng)分布圖Fig.1 The flow net distribution graph of 0+120 cross section

圖2 0+450斷面興利水位和設(shè)計(jì)洪水位工況下的滲流網(wǎng)圖Fig.2 Flow net distribution graph of 0+450 cross section

圖3 0+120斷面興利水位時(shí)壩底水力坡降分布圖Fig.3 Distribution of hydraulic gradient in the dam foot of 0+120 cross section with the profitable water level

圖4 0+450斷面興利水位時(shí)心墻底水力坡降分布圖Fig.4 Distribution of hydraulic gradient in the core wall foot of 0+450 cross section with the profitable water level

3 滲透變形判斷

3.1 反濾層判斷

建壩時(shí)，壩后排水體沒(méi)有嚴(yán)格按反濾準(zhǔn)則設(shè)計(jì)施工。壩體壤土和壩基礫砂粒徑特征見(jiàn)表2。

為保證壩體壤土和壩基礫砂不會(huì)發(fā)生管涌或流土，壩體壤土、壩基礫砂和排水體之間應(yīng)滿足反濾條件，粒徑必須滿足太沙基準(zhǔn)則：D15/d85≤5（保證不發(fā)生流土或管涌）；D15/d15＞5（保證排水通暢）。

式中，D15為反濾料累計(jì)顆分曲線中含量小于15%的土顆粒粒徑（mm）；d85、d15分別為被保護(hù)土累計(jì)顆分曲線中含量小于85%和15%的土顆粒粒徑（mm）。

經(jīng)計(jì)算，壩體壤土和壩基礫砂之間不滿足反濾條件，壩后排水體不符合反濾層要求。因此，壩體壤土和壩基礫砂均存在滲透破壞的可能性。

3.2 滲透變形類型

壩基土料基本參數(shù)見(jiàn)表3。

由表3可知，下游碎石土及壩基砂均為砂性土，根據(jù)規(guī)范，判斷其滲透變形類型。對(duì)于砂性土的管涌和流土，應(yīng)根據(jù)土的細(xì)粒含量，采用下列方法判斷：

式中，Pc為土的細(xì)粒顆粒含量，以質(zhì)量百分率計(jì)（%）；n為土的孔隙率（%）。

經(jīng)計(jì)算，下游碎石土及壩基砂均為管涌型滲透變形。根據(jù)規(guī)范，管涌型滲透變形臨界水力坡降采用下式計(jì)算：

式中，d5、d20分別為占總土重5%和20%的土粒粒徑（mm）。

表2 壩體壤土及壩基砂礫粒徑特征表Table 2:Particle diameters of the loam of dam body and the gravel of dam foundation

表3 壩基土料基本參數(shù)一覽表Table 3:Parameters of the materials of dam foundation

根據(jù)規(guī)范，土的允許比降J允許取0.67Jcr。經(jīng)計(jì)算，下游碎石土滲透變形臨界水力比降值見(jiàn)表4。

表4 臨界水力坡降值計(jì)算結(jié)果Table 4:Calculation results of the critical hydraulic gradient

壩體土質(zhì)為壤土，其滲透變形類型為流土。根據(jù)規(guī)范可知：下游在有保護(hù)的情況下，壤土的允許水力比降為4～5；下游無(wú)保護(hù)的情況下，壤土的允許水力比降為0.4～0.5。

3.3 滲透坡降計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，發(fā)生在0+120和0+450斷面壩體內(nèi)的最大坡降和位置、出逸點(diǎn)的最大坡降和位置見(jiàn)表5。

由表可見(jiàn)，0+120斷面和0+450斷面的壩體和壩基最大滲透坡降值均小于允許坡降值，但壩腳出逸點(diǎn)最大坡降較其它部位高。

表5 大壩滲透坡降計(jì)算結(jié)果匯總表Table 5:Calculation results of the dam seepage gradient

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述可知，0+120和0+450斷面的壩體和壩基最大滲透坡降值均小于允許坡降值，但排水體不符合反濾要求，壩腳出逸坡降較高。從現(xiàn)場(chǎng)檢查看，壩腳已多處產(chǎn)生坍塌破壞。因此，認(rèn)為大壩壩腳存在滲透變形的可能性。■