漳泽水库大坝结构安全分析(安全)

漳泽水库大坝结构安全分析(安全)

                           任建营¹  闰福根²  张晓军¹

（1．山西省漳泽水库管理局，山西长治  046000；2．长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010）

【摘要】  本文根据漳泽水库2008年结构安全评价成果和运行期监测资料，对新旧坝体的沉降变形状态、大坝渗流和坝坡稳定进行了计算，分析结果表明：大坝各监测点倾度值均未超过临界破坏倾度值，坝面产生危险性纵、横向裂缝的可能性不大；大坝整体渗流状态正常，不存在渗流破坏问题；各种工况下大坝上、下游坝坡的最小安全系数均满足规范要求，不存在抗滑稳定问题。

【关键词】  漳泽水库大坝；结构安全；坝坡稳定

  中图分类号：TV62   文章编号：10054774( 2016) 05-0068-05

1工程概况

  漳泽水库位于山西省长治市北郊浊漳河南源干流上，为浊漳河南源的控制性枢纽工程（地理位置及枢纽布置见图1）。1959年11月，大坝动工兴建，设计防洪标准200 -遇，无校核洪水设计标准。1989年10月-1995年6月，大坝进行全面加固，设计防洪标准达到100年一遇、校核洪水标准达到2000年一退。水库总库容4. 27×10⁸m³。枢纽工程包括主坝、副坝、溢洪道、泄水洞和输水洞等，其中主坝、副坝等主要建筑物等级为2级。

2  大坝改建加高培厚

    漳泽水库大坝为均质土坝，初建时期坝顶高程为905. 00m（大沽高程系，下同）。改建加高后，坝顶高程达910. 00m，坝长2514m。其中：0+000～0 +874为主坝，最大坝高22. 50m;0+874~2+514为副坝，最大坝高17. 50m。加高后坝体迎水坡马道（原坝顶）宽3. 50m，马道以下坝坡1：2.75~1：3，马道以上坝坡1：2.5。背水坡马道宽2m，马道以上坝坡1:2，马道以下主坝坝坡1：3~1：4、副坝坝坡1：4~1：8（典型剖面如图2所示）。

3   2008年大坝结构安全评价结论

    漳泽水库2008年结构安全评价指出：大坝旧坝体沉降变形基本稳定，新坝体在2003年、2004年沉降量明显增大，沉降速度明显增加，新坝体沉降还未达到稳定状态。大坝结构安全等级为B级。

4  大坝现状结构安全分析

    针对安全评价结论：2015年，从大坝沉降变形分析、大坝渗流计算和坝坡稳定计算三个方面，对大坝现状结构安全进行了全面分析与评价。

4．1  大坝沉降变形分析

4.1.1  竖向位移监测布置

    大坝坝面竖向位移监测点共计83个，布设于4条平行坝轴线方向的测线上（测线P．~ P4）。监测点桩号为0 +200～2 +200，相同测线上相邻监测点的间距为100m（监测点典型布置断面如图3所示）。

4.1.2  竖向沉降位移分析

    选取坝轴桩号0 +600、1+200作为主、副坝的典型断面，并从“初建期一改建期”“改建期-2008年”和“2008年之后”三个阶段对大坝累计沉降进行对比分析，结果见表1。

    主坝P₁测线监测点累计沉降量占坝高的比例分别为1. 50%、0.13%和0.03%，占副坝高的比例分别为1. 98%、0.30%和0.07%。其中，“初建期一改建期”沉降量最大，其他两个阶段沉降量很小。说明旧坝体在改建期之后沉降已基本趋于稳定，进入2008年后，沉降达到稳定状态。

    “改建期-2008年”监测阶段，主坝P2-P4测线监测点的累计沉降量占坝高的比例分别为0. 73%、0. 91%和0.65%，副坝为0.87%、0.94%和0.48%。沉降量较大，说明该阶段新坝体沉降处于不稳定状态。但进入2008年后，主坝三条测线监测点的累计沉降量占坝高的比例分别降低到0. 04‰、- 0.18‰和0. 23‰，副坝降低至0.11‰、-0.17‰和-0.16‰，说明2008年之后，新坝体沉降达到稳定状态。

    综上所述，大坝目前的沉降达到稳定状态。

4.1.3裂缝分析

    本文采用倾度法对大坝裂缝进行分析，即通过计算相邻监测点的倾度值分析大坝的裂缝情况，倾度值计算见下式：

L-----A、B两点之间距离，m。

  依据上式计算得到各条测线上监测点的最大倾度值（见表2）。

    从表2可以看出，主坝纵向最大倾度值为0. 19‰，横向为1. 70‰；副坝纵向最大倾度值为0.16‰，横向为2. 50‰。最大倾度值均未超过临界破坏倾度值（土体的临界破坏倾度约为1%）。因此，可以认为：大坝面产生危险性纵、横向裂缝的可能性不大。

4.2  火坝渗流汁算分析

    大坝渗流计算采用有限元数值法，计算工况包括正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位。计算参数以2015年地勘成果为基础，结合原始设计资料及2008年地勘成果，参考类似工程经验，进行综合确定。选择“坝轴桩号0 +760”和“坝轴桩号1+300”断面进行主、副坝渗流计算分析，结果如表3所列，部分工况下浸润线分布如图4和图5所示。

    从表3可看出：各工况下，坝体浸润线均从下游坝脚溢出，出逸点渗透比降均小于容许比降，且大坝总渗流量较小，处在设计允许范围内。说明目前大坝整体渗流状态正常，不存在渗流破坏问题。

4．3  坝坡稳定计算分析

    坝坡稳定计算方法采用简化毕肖普法，并根据《碾压式土石坝设计规范》( SL 274-2001)规定确定计算工况。计算参数及断面选取同“渗流计算”（计算结果如表4所列），部分工况坝坡最危险滑动面如图6和图7所示。

    从表4可以看出：正常运用条件下，各种工况坝坡稳定安全系数最小值为1. 75，大于安全系数标准1. 35：非常运用条件I下，各种工况坝坡稳定安全系数最小值为1. 39，大于安全系数标准1.25；非常运用条件Ⅱ下，各种工况坝坡稳定安全系数最小值为1. 26，大于安全系数标准1.15。各种工况大坝上下游坡面的安全系数均满足规范要求。因此，大坝稳定。

5  结语

    本文根据漳泽水库大坝渗流、坝坡稳定计算成果，对大坝现状结构安全进行了全面的分析与评价，得到以下结论：在“改建期-2008年”监测阶段，旧坝体沉降已经趋于稳定，新坝体沉降未稳定，目前新坝体沉降已达到稳定状态；大坝各监测点倾度值均未超过临界破坏倾度值，坝面产生危险性纵、横向裂缝的可能性不大；大坝整体渗流状态正常，不存在渗流破坏问题；各种工况下大坝上、下游坝坡的最小安全系数均满足规范要求，不存在抗滑稳定问题。