王二文

（山西省水利水電勘測設計研究院 山西太原030024）

1 壩體概述

澮河水庫位于曲沃縣史村鄉(xiāng)西吉必村澮河上，系汾河水系一級支流上的一座以農業(yè)灌溉和防洪為主，兼有養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的中型水利樞紐工程。由大壩、溢洪道和泄洪洞及灌溉洞組成。大壩為碾壓均質土壩，最大壩高35.0 m，壩頂長1 320 m，其中主壩長810 m，壩頂寬6.0 m。在壩軸線上游11.0 m 處設置一黏土截水墻（圖1），上游壩坡從下至上為1∶2.75、1∶2.0、1∶2.5，下游壩坡從下至上為1∶3、1∶3.5、1∶2.0。上游壩坡采用干砌石護坡，下設砂礫石墊層；下游壩坡采用草皮護坡，設縱、橫向漿砌石排水溝；下游坡腳設置排水棱體，棱體頂寬1.5 m，上游坡1∶1.5，下游坡1∶2。內坡面設置三層反濾，和壩體接觸的一層為200 mm厚中粗砂，第二層為200 mm 厚砂礫石，第三層為400 mm厚卵礫石。目前，大壩上游壩坡砌石護坡，經多年運行，部分松動；壩后坡面雜草叢生，坑洼不平；大壩下游坡面排水溝基本完好。

圖1 大壩剖面示意圖

2 壩體土工程性質

本次野外勘察過程中，在壩頂、一馬道和二馬道附近采取了壩體土原狀土樣并在實驗室進行了檢測。

2.1 基本物理性質

壩體土巖性主要為淺黃、黃褐色低液限黏（粉）土，結構密實，土質不均，呈硬塑-可塑狀態(tài)。天然含水率為10.9%～24.2%；干密度為1.40～1.76 g/cm3；黏粒含量為16.2%～31.9%；孔隙比為0.544～0.941；塑性指數為10.3～17.1；天然壓縮系數av1-2為0.02～0.84 MPa-1，具中等-高壓縮性；濕陷系數為0.001～0.064，自重濕陷系數為0～0.040，0～10 m 范圍內局部具濕陷性；滲透系數為2.02×10-6～1.94×10-4cm/s，具微透水性。鉆孔標準貫入試驗修正后錘擊數為N′為5.5～14.0 擊，平均值為9.5 擊。可知壩體土結構密實，土質均勻，具弱濕陷性和微透水性，土體工程地質條件較好。

2.2 壩體土強度性質

壩體土三軸固結不排水剪（CU），取其垂直壓力及相應剪應力的小值平均值，做摩爾圓（圖2），采用最小二乘法兩種方法確定抗剪強度值:總應力條件下:C=43.6 KPa，φ=21.2°；有效應力條件下:C′=29.9 kPa，φ′=28.1°。可知土體抗剪強度符合設計要求，大壩邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 壩體土工程地質問題分析

3.1 壩體土滲透穩(wěn)定性

圖2 壩體土三軸固結不排水剪摩爾圓

據壩體土原狀樣的塑性指數、不均勻系數及滲透變形類型（見表1），可知壩體土的滲透變形類型為流土。

根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50487-2008），流土型臨界水力比降采用下述公式1 計算，可知壩體土流土的臨界水力比降Jcr為0.89～1.11，平均值為1.01?？芍髩螡B透比降符合設計要求，土體滲透處于穩(wěn)定狀態(tài)，大壩整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

式中:Jcr——土的臨界水力比降；

Gs——土的顆粒密度與水的密度之比；

n——土的孔隙率（%）；

3.2 壩體土濕陷性

根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50487-2008），對壩體下游壩坡浸潤線以上低液限黏土進行濕陷性評價。場地自重濕陷量的計算值Δzs 和濕陷量的計算值Δs 分別選用公式2、公式3 進行計算，計算結果見表2。自重濕陷量為74.0 mm，濕陷量為321.0 mm，場地為自重濕陷性場地，具濕陷性。可知新填壩體土具濕陷性，需進一步觀察。

表1 壩體土滲透變形類型統(tǒng)計表

式中:δzsi——第i 層土的自重濕陷系數；

δsi——第i 層土的濕陷系數；

hi——第i 層土的厚度，mm；

β0——因地區(qū)土質而異的修正系數，本區(qū)取0.50；

β——考慮基底下地基土的受水浸濕可能性和側向擠出等因素的修正系數?；紫?～5 m 深度內取1.5，5～10 m 取1.0，10 m 以下至非濕陷性土層頂面，在自重濕陷性場地，取工程所在區(qū)的β0值0.5。

表2 壩體土低液限黏土濕陷計算成果表

4 總結

壩體土巖性主要為低液限黏土，呈堅硬-可塑狀態(tài)，干密度為1.40～1.76 g/cm3，天然壓縮系數av1-2為0.02～0.84 MPa-1，土質均勻，土體抗剪強度符合設計要求，滲透處于穩(wěn)定狀態(tài)，壩體土質量總體尚好。另外水庫一直以來沒有高水位運行，應加強監(jiān)測監(jiān)控。