趙 丹

(北大荒集團(tuán)黑龍江八五八農(nóng)場(chǎng)有限公司，黑龍江 虎林 158419)

1 工程概況

東方紅水庫(kù)位于呼蘭河支流扎音河上游，壩址位于海倫市東北28km的候家屯附近，水庫(kù)控制流域面積522km2，該庫(kù)于1958年興建，1965年建成，是一座以防洪、除澇、灌溉、供水為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐由土壩、溢洪道、輸水隧洞、電站等幾部分組成。

東方紅水庫(kù)總庫(kù)容為2.14×108m3,工程等別為Ⅱ等，主要建筑物為2級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇洪水設(shè)計(jì)，2000a一遇洪水校核。

2 土壩滲流穩(wěn)定分析

2.1 土壩結(jié)構(gòu)斷面

土壩長(zhǎng)560m，壩頂高程242.94m，鋼筋混凝土防浪墻頂高程244.14-244.18m，上游坡1∶2.8-1∶3，在233.70m處設(shè)2.0m寬?cǎi)R道，下游坡1∶2.5-1∶2.75，在233.40m處設(shè)2.0m寬?cǎi)R道。

2000年除險(xiǎn)設(shè)計(jì)：上游護(hù)坡在壩體加高部分(高程241.60m至242.94m)，采用混凝土板護(hù)坡，結(jié)構(gòu)尺寸為200×300×20cm，下設(shè)無(wú)紡布作反濾。

下游設(shè)0.2m碎石護(hù)坡。馬道高程233.40，寬度仍為2m。壩腳以塊石作貼坡排水，頂高程230.00m，下設(shè)碎石和砂作反濾。

基礎(chǔ)處理：土壩壩基砂礫石強(qiáng)透水層比較薄，粒徑2-20mm，下臥不透水的基巖，2000年采用高噴成截滲墻，下端深入巖層0.5m，上端插入防滲體部分2.0m。

2.2 計(jì)算斷面選擇

典型斷面選取最不利最大壩高斷面作為計(jì)算分析斷面。

本次二維滲流有限元分析選取樁號(hào)0+200斷面為典型斷面。斷面材料分區(qū)見(jiàn)圖2-1，網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖2-2。東方紅水庫(kù)大壩建設(shè)初期為黏土均質(zhì)壩，經(jīng)后期除險(xiǎn)加固后，在原有壩體的基礎(chǔ)上，在壩頂及壩體下游背水坡，堆填風(fēng)化碎石料對(duì)壩體進(jìn)行加高培厚，因此現(xiàn)壩體為混合壩體，即黏土防滲體與風(fēng)化碎石混合土壩殼料構(gòu)成的混合壩體。壩基上部主要為第四紀(jì)松散層低液限黏土、級(jí)配不良中砂、級(jí)配不良細(xì)礫和坡積碎石混合土，下部主要為古生代變質(zhì)巖，主要有矽質(zhì)片巖、石墨偏壓、泥質(zhì)片巖和輝綠巖，其中低液限黏土為弱透水土體，級(jí)配不良中砂和級(jí)配不良細(xì)礫為強(qiáng)透水土體，其下基巖以中等透水為主。壩下無(wú)排水體，下游無(wú)水，正常工作條件[1]。

計(jì)算斷面的材料分區(qū)0+200 斷面圖1 滲流有限元計(jì)算材料分區(qū)

有限元網(wǎng)格0+200 斷面圖2 滲流有限元計(jì)算網(wǎng)格劃分

2.3 計(jì)算參數(shù)選取

各分區(qū)材料滲透系數(shù)：

壩體分為5層：①低液限粉土室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)1.33×10-7cm/s；②高液限粉土室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)6×10-4cm/s；③高液限黏土室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)1×10-6cm/s；④高液限粉土室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)6×10-4cm/s；⑤低液限黏土室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)2.95×10-7cm/s；

壩基為分為2層：①低液限黏土滲透系數(shù)試驗(yàn)值取2.95×10-7cm/s；②級(jí)配不良細(xì)礫滲透系數(shù)試驗(yàn)值取1×10-1cm/s屬微透水層。

表1 各材料分區(qū)滲透系數(shù)表

2.4 計(jì)算工況

根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度情況選取計(jì)算工況。具體見(jiàn)表2。

表2 滲流場(chǎng)計(jì)算工況表

2.5 滲流有限元計(jì)算成果

為了充分反映大壩二維滲流計(jì)算成果，繪制了各計(jì)算工況下大壩典型斷面水頭分布圖、關(guān)鍵部位的滲流要素及位勢(shì)分布。大壩典型斷面各計(jì)算工況下的水頭等值線見(jiàn)圖4，斷面滲流要素統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表2-5。由表可見(jiàn)，壩腳出逸處滲透坡降在6.22e-07-1.41e-06之間，均小于地勘報(bào)告中給出的允許坡降0.15，滲透穩(wěn)定滿(mǎn)足《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2020)的要求[2]。

滲流0，H=11.89(m)，水頭(m)等值線①設(shè)計(jì)洪水位 240.13m

滲流0，H=13.89(m)，水頭(m)等值線②校核洪水位 242.13m

表5 各斷面關(guān)鍵部位滲流要素統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié) 論

經(jīng)滲流計(jì)算分析，大壩滲流滿(mǎn)足《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2020)對(duì)滲流穩(wěn)定的要求。土壩沒(méi)有塌陷，下游沒(méi)有渾水排出。壩肩為黏土及碎石混合土，滲透系數(shù)小，目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)繞滲現(xiàn)象。壩體壩基沒(méi)有滲漏現(xiàn)象，大壩滲流穩(wěn)定。