茂化水库大坝（水坠坝）工程地质勘察及病险分

发布时间：2022-10-05 10:12 热度：

　　茂化水库大坝（水坠坝）工程地质勘察及病险分析
　　欧阳生
　　广西玉林水利电力勘测设计研究院广西玉林537000
　　　摘要：茂化水库大坝是一座典型的水坠坝，除险加固前存在严重的坝体和坝基渗漏、坝体渗渗稳定及坝体变形等一系列病险。通过对大坝进行工程地质勘察和病险分析，探讨水坠坝作为蓄水建筑物存在的普遍病险及隐患，为除险加固提供具针对性和行之有效的技术措施。
　　关键词：茂化水库；水坠坝；地质勘察；除险加固
　　0引言
　　水坠坝（又称水力冲填坝），是利用水力和重力将高位土场土料冲拌成一定浓度的泥浆引流到坝面，经脱水固结形成的土坝。水坠坝作为水土保持中沟道治理和小型蓄水用水工程的一项工程措施，具拦泥、淤地和短期蓄水效果显著及其工效高、施工机具简单、操作枝术易于撑握等特点，在水保领域得到广泛推广应用。我国在70年代曾兴建一大批水坠坝作为蓄水水库的大坝，起长期蓄水作用，在长期运行过程中产生严重的渗漏、渗透变形和坝体稳定等一系列病险，严重威胁着大坝的安全，近年来在新建水库工程中已基本不允许使用水坠坝坝型（特别是较高水头的中、高坝中更是难见踪迹）。历史遗留下的水坠坝，多年来一般均严重带病运行，是水库除险加固的重点对象。广西北流茂化水库大坝是一座修建于花岗岩地区较典型起蓄水作用的水坠坝，具库大坝高等特点，且多年带病运行，病险类型具普遍性。
　　1工程概况
　　广西北流茂化水库总库容1106.0万m³，大坝为水坠坝，现状坝顶高程224.11~224.50m，最大坝高54.50m，上游坡为干砌石护坡，下游坡为草皮护坡，坝脚设排水棱体，坝体内有排水廊道2条（其中1条兼作施工导流管）、排水带5条、排水竖井6个。水库建成于1980年，2008年5月对大坝进行全面的除险加固，目前大坝除险加固施工已接近完工。大坝安全评价工作于2005年即已开展，除险加固初步设计于2007年开始，至2008年4月获初设批文。大坝除险加固前期工程地质勘察工作主要以钻探、现场注压水试验、室内土工试验和工程地质测绘为主。
　　2坝体填筑质量与评价
　　茂化水库大坝筑坝土料来源于两岸山体表层的花岗片麻岩坡残积和全风化土，采用水力冲填工艺施工，从勘探结果来看，坝体填筑土无明显的按粗细颗粒分区，属均质水坠坝（水力冲填坝）。填筑土主要为粘土质砂（颗分平均值：砾石占5.3％，砂占60.7％，粉粒占18.7％，粘粒占16.2％），但均匀性差，局部土体粘粒含量较高呈粘土透镜体不规则分布于坝体中。具体表现为钻孔岩心粘土段一般很湿、软塑状，捻面光滑，塑性和干强度明显较高。安全评价和初步设计共取43组原状样做室内土工试验，其试验平均值如表1。
　　表1坝体土物理力学指标值表
　　土体名称 天然状态土的物理性指标 液性指数IL 饱和快剪
　　 含水率ω（%） 干密度ρd  内摩擦角φ（度） 凝聚力c（kPa）
　　 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 平均值 平均值 平均值
　　浸润线以上粘土质砂 28.5 20.6 23.9 1.64 1.17 1.55 0.22 17.2 14.3
　　浸润线以下粘土质砂 30 22.5 26.2 1.62 1.28 1.53 0.42 16.6 15.2
　　粘土透镜体夹层 36.3 38.2 37.3 1.33 1.32 1.33 0.61 11.3 19.4
　　大坝坝体填土本次除险加固勘察时的干密度（亦即经多年运行后的稳定干密度）浸润线以上为1.55g/cm3、浸润线以下为1.53g/cm3,而两岸山坡料场土平均天然干密度1.56g/cm3，表明坝体上部土体排水固结程度略好于下部，但即便经过30年运行期的排水固结，坝体土稳定干密度尚不满足