昭通市昭陽區(qū)孔家灣水庫除險加固工程初步設(shè)計(jì)n

1、科類 工學(xué) 編號（學(xué)號）20061363 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)昭通市昭陽區(qū)孔家灣水庫除險加固工程初步設(shè)計(jì)the reinforcement preliminary design of kongjiawan reservoir, zhaoyang ,zhaotong，yunnan胡 艷指導(dǎo)教師： 邱 勇 職稱 副 教 授 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 昆明 黑龍?zhí)?650201學(xué) 院： 水利水電與建筑學(xué)院 專 業(yè)： 水利水電工程 年級： 2006級 設(shè)計(jì)提交日期：2010年6月1日 答辯日期： 2010年6月5日云南農(nóng)業(yè)大學(xué)2010年6月摘 要孔家灣水庫水庫建于長江-橫江-昭魯河上游支流上，屬長江流域橫江水系。水庫位

2、于昭通市南面的永豐鎮(zhèn)境內(nèi)，與永豐水庫相鄰，距昭陽區(qū)城10公里，壩址以上控制徑流面積為2.07km2，地理位置為東經(jīng)1033912，北緯271447。該水庫于1957年開工建設(shè)，1958年建成使用，水庫經(jīng)多年運(yùn)行，壩體出現(xiàn)明顯沉陷，下游出現(xiàn)多處集中滲漏點(diǎn)，大壩存在嚴(yán)重的壩體滲漏、壩基滲漏、兩壩肩繞壩滲漏，經(jīng)大壩安全評價綜合評定孔家灣水庫大壩安全類別為三類壩。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是：在大壩安全評價的基礎(chǔ)上針對孔家灣水庫壩體病害提出相應(yīng)的除險加固措施以完成初步設(shè)計(jì)。具體完成了以下內(nèi)容，首先對現(xiàn)狀壩體滲流穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定和抗震穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，然后根據(jù)壩體存在的相關(guān)病害進(jìn)行除險加固設(shè)計(jì)。結(jié)合孔家灣水庫具體

3、情況，所采取的除險加固措施有對壩體上、下游壩面進(jìn)行整修，培厚下游壩坡并新建排水棱體；對壩體及壩基、壩肩進(jìn)行防滲處理等。再從水庫樞紐區(qū)地址條件和施工工藝上對壩體防滲方案進(jìn)行比選，確定壩體、壩基及兩壩肩的防滲方案即：帷幕灌漿防滲方案。最后對壩體重新分區(qū)計(jì)算物理力學(xué)指標(biāo)，從而進(jìn)行壩體滲流穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定、抗震穩(wěn)定計(jì)算分析，使除險加固后的壩體滿足規(guī)范要求。關(guān)鍵詞：滲流穩(wěn)定；抗滑穩(wěn)定；抗震穩(wěn)定；險加固初步設(shè)計(jì)；壩體；孔家灣水庫abstractkongjiawan reservoir was built in the changjiang-hengjiang-zhaolu river . a yangtze

4、 river water system hengjiang, reservoir zhaoyang district of zhaotong city in the southern part of the company in the town,nearly the yongfeng reservoir. 10 km of the zhaoyang in the town, the dam site run-off area of control over 2.07 km2. located east longitude 1033912, latitude 271447.kongjiawan

5、 reservoir in december 1957 to start construction in april 1958 to complete construction projects. after years of running the reservoir, dam apparent subsidence, many concentrated in the lower reaches of leakage, there is a dam dam leakage, foundation leaks, the two abutment around the dam leakage a

6、nd leakage of the dam-combined, according to shortage of reservoir safety evaluation report can be found on the arakawa reservoir dam for the three categories. the aim of this graduation project is: in the dam safety evaluation on the basis of the kongjiawan reservoir dam against disease by the corr

7、esponding reinforcementme asures to complete the preliminary design. the specific contents include: the first dam in accordance with the status quo, as well as geological prospecting results to the status quo dam seepage and stability, structural stability and seismic stability calculation review. a

8、ccording to the dam and related diseases for reinforcement design. with the kongjiawan reservoir specific circumstances, taken by the reinforcement measures for the dam, the dam downstream of a renovation, hau pei downstream slope and drainage new prismatic . and the foundation of the dam, the abutm

9、ent of a seepage control. from the reservoir area hub once again address the conditions and the constructi on of the dam on the programme of anti-seepage than the election to determine the dam, the foundation and the two abutment of the programme that is impervious: curtain grouting for the programm

10、e, the final weight of the dam new district calculation of physical and mechanical indicators, which conducted the dam seepage and stability, structural stability and seismic stability analysis, after reinforcement of the dam to meet regulato ry requirements. key words: seepage and stability; slidin

11、g stability; seismic stability; risk strengthening the preliminary design; dam; reservoir on the shortage目 錄1.工程概況11.1水庫基本情況11.2除險加固的必要性11.3工程等級、洪水標(biāo)準(zhǔn)及地震設(shè)防烈度11.4工程病險狀況22.工程水文及工程規(guī)模62.1區(qū)域水文及氣象特性62.2設(shè)計(jì)洪水62.3壩頂高程復(fù)核72.4死水位92.5 正常蓄水位及正常庫容93.工程地質(zhì)條件103.1區(qū)域地質(zhì)103.2庫區(qū)工程地質(zhì)條件113.3樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件134.現(xiàn)狀壩體復(fù)核計(jì)算174.1土料分析174

12、.2壩體滲流穩(wěn)定復(fù)核224.3壩體結(jié)構(gòu)安全復(fù)核264.4抗震安全復(fù)核285.樞紐工程除險加固設(shè)計(jì)285.1水庫樞紐除險加固工程布置285.2大壩除險加固設(shè)計(jì)295.3壩體穩(wěn)定分析計(jì)算326.結(jié)語44參考文獻(xiàn)45致謝47圖紙：1、孔家灣水庫病害分布圖2、孔家灣水庫樞紐平面布置圖（推薦方案）3、孔家灣水庫防滲布置圖（推薦方案）4、孔家灣水庫防滲參數(shù)表（推薦方案）5、孔家灣水庫壩體結(jié)構(gòu)布置圖（推薦方案）6、孔家灣水庫樞紐平面布置圖（比較方案）7、孔家灣水庫防滲布置圖（比較方案）8、孔家灣水庫防滲參數(shù)表（比較方案）9、孔家灣水庫防滲參數(shù)表（比較方案）10、孔家灣水庫壩體結(jié)構(gòu)布置圖（比較方案）11、孔家

13、灣水庫地理位置圖工程特性表序號及名稱單位加固前值加固后值一、水文1.流域面積(本區(qū))km22.072.07 2.利用的水文系列年限年45.00 3.多年平均年徑流量(本區(qū)) 萬m3 4.代表性洪水標(biāo)準(zhǔn)正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）洪水標(biāo)準(zhǔn)%3.303.30 非常運(yùn)用（校核）洪水標(biāo)準(zhǔn)%0.330.33 5.最大泄量設(shè)計(jì)洪水位時最大泄量m3/s2.74校核洪水位時最大泄量m3/s4.5二、水庫1.水庫水位校核洪水位m1915.441915.44設(shè)計(jì)洪水位m1914.581914.58正常蓄水位m1912.41912.4死水位m1907.751907.752.水庫容積總庫容(校核洪水位以下庫容)萬m3107.57

14、107.57興利庫容萬m380.3380.33 死庫容萬m39.359.35三、工程效益指標(biāo)1.防洪效益(保護(hù)面積) 萬畝2.灌溉效益(面積)萬畝0.10.13.其他工程特性表四、主要建筑物及設(shè)備1.擋水建筑物型式地震基本烈度/設(shè)防烈度7/77/7主壩頂高程m1916.01916.0主壩最大壩高m11.811.8主壩壩頂長度/壩頂寬度m160/3160/3 2.泄水建筑物 型式開敞式寬頂堰開敞式寬頂堰 底板高程m1912.401912.40閘孔尺寸m3m23m2 單寬流量m3/(s.m)4.54.5消能方式閘門道22啟閉機(jī)臺11設(shè)計(jì)泄洪流量m3/s2.74 校核泄洪流量m3/s4.53.輸水建

15、筑物 設(shè)計(jì)流量m3/s 最大流量m3/s0.230.23 輸水道型式鋼筋混凝土城門洞形鋼筋混凝土城門洞形 長度m4747 斷面尺寸m0.7m0.8m0.7m0.8m 襯砌型式mm5.0漿砌石拱涵 閘門道11 啟閉機(jī)臺111.工程概況1.1水庫基本情況孔家灣水庫水庫建于長江-橫江-昭魯河上游支流上，屬長江流域橫江水系。壩址以上控制徑流面積為2.07km2，地理位置為東經(jīng)1033912，北緯271447。行政區(qū)劃屬昭通市昭陽區(qū)永豐鎮(zhèn)人民政府，該水庫與永豐水庫相鄰，距昭陽區(qū)城10公里?？准覟乘畮炜値烊?07.57萬m3（本次復(fù)核值），興利庫容80.33萬m3（本次復(fù)核值），調(diào)洪庫容為17.89萬m3

16、（本次復(fù)核值），死庫容為9.35萬m3（本次復(fù)核值）。正常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇（設(shè)計(jì)洪水p=5%）；非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇（校核洪水p=1%）。水庫正常蓄水位1912.40m，設(shè)計(jì)洪水位1914.58m（本次復(fù)核值），校核洪水位1915.44m（本次復(fù)核值），死水位1907.75m?？准覟乘畮煊?957年開工建設(shè)，1958年建成使用，最大壩高11.8m，壩頂長160m，總庫容107.57萬m3（本次復(fù)核值）。主要建筑物包括：大壩、輸水涵洞、溢洪道等。1.2除險加固的必要性孔家灣水庫位于昭通市南面的永豐鎮(zhèn)新民村，與永豐水庫相鄰，距昭陽區(qū)城10公里，水庫主要灌區(qū)為永豐鎮(zhèn)新民村，灌區(qū)內(nèi)土

17、地肥沃，氣候溫和，適宜種植多種作物，是昭陽區(qū)主要糧作區(qū)之一，控制灌溉面積達(dá)0.1萬畝，水庫灌溉供水可通過復(fù)蓄調(diào)節(jié)使用，抗御了多年的洪旱災(zāi)害，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；同時水庫也擔(dān)負(fù)著重要的防洪任務(wù)，對保護(hù)水庫下游0.3公里處的永豐鎮(zhèn)集鎮(zhèn)、0.5公里處的新民村4-8組村莊（人口4000人，保護(hù)耕地1500畝）、213國道（距離水庫約2公里）及昭（通）魯（甸）公路等的生命財(cái)產(chǎn)安全起到了至關(guān)重要的作用。目前，水庫已病險嚴(yán)重，正常運(yùn)行無法保障，為此對該水庫進(jìn)行除險加固勢在必行。水庫由于受病害影響，工程效益得不到正常發(fā)揮，影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，農(nóng)民生活貧困。水庫如果潰壩將給下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成一定損失。1.3

18、工程等級、洪水標(biāo)準(zhǔn)及地震設(shè)防烈度根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（sl252-2000），該水庫工程規(guī)模為?。?）型，工程等別為等，其主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。根據(jù)國家防洪標(biāo)準(zhǔn)（gb50201-94），水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（sl252-2000），孔家灣水庫總庫容107.57萬m3（本次復(fù)核值），屬?。ㄒ唬┬退こ?，永久性水工建筑物級別為4級，最大壩高11.8m，水庫上下游水位差小于10m，故其水庫樞紐工程擋水建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按平原區(qū)、濱海區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。確定水庫正常運(yùn)用洪水（設(shè)計(jì)洪水p=5%）標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇；非常運(yùn)用洪水（校核洪水p=1%）標(biāo)準(zhǔn)為100年

19、一遇。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（gb183062001），孔家灣水庫工程區(qū)地震動峰值加速度為0.1g，地震動參數(shù)反應(yīng)譜周期為0.45s，相應(yīng)地震基本烈度屬度。根據(jù)工程規(guī)模，確定抗震設(shè)防烈度為度。1.4工程病險狀況（1）壩基河床沖洪積層及強(qiáng)弱風(fēng)化巖體的承載力滿足要求，但結(jié)構(gòu)松散，裂隙發(fā)育，變形模量較小。壩體筑壩土料級配差，碾壓機(jī)具落后，施工工藝、質(zhì)量控制不規(guī)范，壩體填筑壓實(shí)度低，長期在荷載及滲透水作用下將產(chǎn)生變形，致使壩基巖（土）體抗滑穩(wěn)定性差。壩體填筑壓實(shí)度低，層間結(jié)合不密實(shí)，存在層間透水問題。施工時壩基清基不徹底，且未進(jìn)行開挖截水槽和帷幕灌漿等防滲處理，存在滲漏問題。建壩時，左、右壩肩均未進(jìn)

20、行徹底的表部清挖，也未開挖結(jié)合槽進(jìn)行灌漿處理，同時對壩體與巖石岸坡接觸處，在鄰近0.51.0m范圍內(nèi)未采用滲透性較小的粘土填筑，左右壩肩均存在繞壩滲漏及壩端結(jié)合部滲漏問題。（2）現(xiàn)狀壩體形態(tài)不規(guī)整，壩頂凸凹不平，現(xiàn)狀上游壩面護(hù)坡塊石殘缺不全，極其零亂，有沉陷、隆起、風(fēng)化嚴(yán)重及風(fēng)浪淘蝕等異?，F(xiàn)象，垂直沉降量達(dá)8.17%；下游壩坡坡面凸凹不平，存在浸濕、滲漏現(xiàn)象，壩腳排水溝淤積嚴(yán)重、排水不暢，且無排水棱體，下游壩面浸潤線出逸點(diǎn)高程1908.9m，潮濕面積約為320m2。（3）壩下砌石輸水涵洞常年存在漏水，無事故檢修閘，閘門大面積銹蝕嚴(yán)重，關(guān)閉不嚴(yán)，啟閉機(jī)老化嚴(yán)重，操作困難，應(yīng)急能力差，涵洞出口滲漏

21、量約為20l/s。（4）溢洪道工程老化現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)口已破壞，泄槽嚴(yán)重淤積，墻體開裂、變形、基礎(chǔ)不均勻沉陷。（5）水庫運(yùn)行管理?xiàng)l件差、工作不正常，壩體監(jiān)測設(shè)施不完善；孔家灣水庫現(xiàn)狀壩區(qū)圖片壩頂不規(guī)整路面上游壩面雜草叢生上游壩面凹凸不平上游壩面局部被掏空下游坡凹凸現(xiàn)象嚴(yán)重下游坡樹木繁茂下游無排水棱體、排水溝被淤積涵洞滲水嚴(yán)重涵洞出口砌石體已變形溢洪道進(jìn)口已破壞溢洪道嚴(yán)重淤積啟閉設(shè)備銹蝕變形據(jù)大壩安全鑒定綜合評價，孔家灣水庫現(xiàn)狀工程質(zhì)量等級為不合格，水庫運(yùn)行管理等級為差，大壩抗滑穩(wěn)定性差，防洪標(biāo)準(zhǔn)、大壩結(jié)構(gòu)安全等級、，滲流安全等級、抗震安全等級、水庫金屬結(jié)構(gòu)安全等級等均為c級，綜合評定孔家灣水庫大壩

22、安全類別為三類壩。2.工程水文及工程規(guī)模2.1區(qū)域水文及氣象特性昭通地處低緯度、高海拔、受季風(fēng)控制和臺階地形影響的季風(fēng)高原型氣候。干濕季節(jié)分明，干季降水稀少，旱情普遍，雨季降水集中，多洪澇災(zāi)害。降水量的季節(jié)變化很大，汛期雨量集中，占年降水量的78%。水汽以印度洋暖濕氣流輸送為主，經(jīng)橫斷山脈的層層阻隔，在高原上已大為減少。但因扼居冷鋒天氣入侵云南的重要門戶，當(dāng)其作用在北部新月形坡面上時，引起強(qiáng)烈的阻擋、抬升和水平輻合作用，而造成滇東北大暴雨區(qū)和高值洪水區(qū)。在靜止鋒作用下，形成了北部濕潤和十分濕潤、南部半濕潤甚至半干旱的中尺度的水文氣象規(guī)律。由于山巒高聳，河流深切，相對高差達(dá)數(shù)百米至千余米之大，氣

23、候、土壤和植被的垂直帶性十分顯著，形成相應(yīng)的洪水和其它水文現(xiàn)象的垂直帶譜也是非常鮮明的。昭陽區(qū)位于云南省東北部，東與貴州省威寧縣交界，南與魯?shù)榭h相連，西瀕金沙江與四川省金陽縣隔江相望，西北、東北與永善、彝良縣毗鄰。區(qū)內(nèi)地勢西高東低，為滇中凹部的東北端，有較完整的高原地貌。兩大山系橫亙境內(nèi)，東為烏蒙山脈西延伸尾端，山勢磅礴，高峰林立；西為橫斷山脈涼山山系分支東伸邊緣，山高坡陡，海拔懸殊；大山包鄉(xiāng)獨(dú)石包包海拔3364m，為境內(nèi)最高點(diǎn)，大寨子鄉(xiāng)茅坡海拔494 m，是全區(qū)最低處。兩山系之間為昭通壩子、灑漁壩子、靖安壩子，均是糧食主產(chǎn)區(qū)。利濟(jì)河經(jīng)昭通壩子匯入灑漁河，灑漁河流經(jīng)灑漁、靖安壩子后出境；金沙江

24、流經(jīng)境內(nèi)23km。全區(qū)壩區(qū)占33.6%，山區(qū)占64.3%，江邊河谷地帶占2.1%。昭通壩子海拔約1950 m，地勢平坦，丘壩相間，為典型的高原湖積盆地，昭通城坐落在壩子中間。境內(nèi)地處暖帶，為北緯高原大陸季風(fēng)氣候。冬季氣溫較低，夏季氣候涼爽，干濕兩季分明。根據(jù)昭通氣象臺觀測資料，全年無霜期220天左右，年均氣溫11.6，最熱月7月均溫19.8，最冷月1月均溫2，全年活動積溫10的3217，年均日照時數(shù)1902.02小時，年降水量735mm，多年平均最大風(fēng)速為20.7m/s。2.2設(shè)計(jì)洪水根據(jù)國家防洪標(biāo)準(zhǔn)（gb50201-94），水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（sl252-2000），孔家灣水庫總

25、庫容107.57萬m3（本次復(fù)核值），屬?。ㄒ唬┬退こ?，永久性水工建筑物級別為4級，最大壩高11.8m，水庫上下游水位差小于10m，故其水庫樞紐工程擋水建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按平原區(qū)、濱海區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。確定水庫正常運(yùn)用洪水（設(shè)計(jì)洪水p=5%）標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇；非常運(yùn)用洪水（校核洪水p=1%）標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。由孔家灣水庫安全評價報告知，從工程防洪的重要性、安全性方面考慮，由推薦暴雨洪水法計(jì)算出的孔家灣水庫設(shè)計(jì)洪水成果如下表2-1：表2-1 設(shè)計(jì)洪水成果表時段p=0.33%p=1%p=2%p=3.33%p=5%洪峰（m3/s）38.1932.2431.9325.5023.26洪量（萬m3）

26、32.5727.626.2621.9202.3壩頂高程復(fù)核2.3.1基本資料（1）工程等級及建筑物級別、水庫特征水位、地震設(shè)防烈度等基本資料孔家灣水庫屬?。ㄒ唬┬退畮旃こ?，其主要建筑物為4級，次要建筑物為5級。（2）水庫特征水位及壩高水庫正常蓄水位1912.40m，現(xiàn)狀運(yùn)行水位1909.30m，校核洪水位1915.44m（本次復(fù)核值），設(shè)計(jì)洪水位1914.58m（本次復(fù)核值），死水位1907.75m?？准覟乘畮熳畲髩胃?1.8m，壩頂高程1916.00m。（3）根據(jù)1/400萬中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（gb18306-2001），孔家灣水庫工程區(qū)地震動峰值加速度為0.1g，地震動參數(shù)反應(yīng)譜特征周期

27、0.45s，相應(yīng)地震基本烈度為度，地震設(shè)防烈度取為度。（4）風(fēng)速：據(jù)昭通氣象資料，上荒沖水庫壩址區(qū)多年平均最大風(fēng)速為20.7m/s（5）大壩參數(shù)據(jù)1：20000庫區(qū)地形圖，可量算得孔家灣水庫在設(shè)計(jì)洪水位下的吹程0.45km，校核洪水位下的吹程0.46km, 上游迎水坡邊坡系數(shù)2.5, 壩長160m,。2.3.2大壩超高復(fù)核按碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（sl274-2001）計(jì)算：y=r+e+a其中，y為大壩安全超高值（m）；r為設(shè)計(jì)波浪爬高（m）；e為風(fēng)浪壅水水面高度值（m）；a為安全加高值（m）。對于4級土石壩取累積概率p=5%的爬高值，經(jīng)計(jì)算波浪爬高：r正常=0.77m r非常=0.48m風(fēng)壅水

28、面高用公式計(jì)算，經(jīng)計(jì)算:e正常=0.003m e非常=0.002m安全加高:對于4級土石壩，取a正常=0.5m a非常=0.3m于是y正常=1.27m y非常=0.78m2.3.3工況組合（1）設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況超高，壩頂所需防護(hù)高程為1915.85m，低于現(xiàn)狀壩頂高程0.15m。（2）校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高，壩頂所需防護(hù)高程為1916.22m，高于現(xiàn)狀壩頂高程0.22m。（3）正常水位+非常運(yùn)用情況超高+地震安全加高。地震安全加高考慮地震涌浪高0.7m，地震附加沉陷考慮經(jīng)多年運(yùn)行和設(shè)防烈度，取0.3m，壩頂所需防護(hù)高程為1914.18m，低于現(xiàn)狀壩頂高程1.82m。（4）正常水位

29、+正常運(yùn)用情況超高，壩頂所需防護(hù)高程為1913.67m，低于現(xiàn)狀壩頂高程2.33m。表2-2 水庫壩頂高程復(fù)核計(jì)算表序號項(xiàng) 目水位超高所需高程備注(1)設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況超高1914.581.271915.85-0.15(2)校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高1915.440.781916.220.22(3)正常水位+非常運(yùn)用情況超高+地震安全加高1912.401.781914.18-1.82(4)正常水位+正常運(yùn)用情況超高1912.401.271913.67-2.33通過對不同頻率的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，孔家灣大壩不同頻率設(shè)計(jì)洪水位所需壩頂高程見下表?？梢娝畮齑髩文壳皟H能滿足三十年一遇洪水及

30、相應(yīng)超高要求。表2-3 孔家灣大壩不同頻率設(shè)計(jì)洪水位所需壩高表（超高按非常運(yùn)用情況） 序號頻 率(%)水 位(m)超 高(m)所需高程(m)備 注(1)21915.330.781916.110.11(2)3.331914.790.781915.57-0.43水庫現(xiàn)狀大壩壩頂高程為1916.0m，以上四種工況所需的最大壩頂高程為1916.22m，高于現(xiàn)狀大壩壩頂高程0.22m。因此，水庫大壩不能夠滿足高程要求。經(jīng)本次復(fù)核，水庫大壩可以滿足20年一遇（p=5%）設(shè)計(jì)洪水及其超高要求，能滿足100年一遇（p=1%）的校核洪水，但不能滿足相應(yīng)的超高要求，水庫大壩所需最大壩高，高于現(xiàn)狀壩頂高程為0.22

31、m。能滿足近期非常運(yùn)用洪水50年一遇的校核洪水，但不能滿足相應(yīng)的壩頂高程要求。目前大壩只能滿足30年一遇的校核洪水及其超高要求。2.4死水位所謂死水位是指能夠滿足下游用水要求的最低水位。應(yīng)根據(jù)下游用水量和輸水涵洞的過流能力來確定。經(jīng)計(jì)算確定孔家灣水庫的死水位為1907.75m，由水位庫容曲線可查得對應(yīng)的死庫容為9.35萬方。2.5 正常蓄水位及正常庫容水庫原設(shè)計(jì)正常蓄水位1912.4m，相應(yīng)庫容89.68萬m3，本次設(shè)計(jì)確定維持水庫原設(shè)計(jì)正常蓄水位1912.40m不變，相應(yīng)庫容為89.68萬m3。3.工程地質(zhì)條件3.1區(qū)域地質(zhì)（1）地層巖性工程區(qū)分布泥盆系、石炭系、二疊系、上第三系及第四系地層

32、，現(xiàn)由新到老分述如下：泥盆系曲靖組（q2q）：為一套以淺海相碳酸鹽為主，夾濱海沼澤相含煤碎屑巖、梅線。厚度45182m。泥盆系（d3）：呈條帶狀分布于工程區(qū)東南部。巖性為灰、深灰色白云巖、砂質(zhì)白云巖夾角礫狀白云巖、泥質(zhì)白云巖，偶見石膏巖；頂部為灰白、淺灰色灰?guī)r。厚度120218m。石炭系大塘組（c1dj）：分布于工程區(qū)東南部。上部巖性為黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖夾煤線及灰?guī)r透鏡體；下部為灰色細(xì)粒石英巖砂巖、黑頁巖夾煤線。厚度17568m。二疊系梁山組（p1l）：主要分布于壩址區(qū)及近壩庫岸。上部：淺灰、淺棕色中粗粒石英砂巖，灰色頁巖、砂礫巖及劣煤層；下部：紫灰、姜黃色粉砂質(zhì)泥巖夾多層灰?guī)r。厚度10228

33、m。二疊系棲霞組（p1q）：分布于工程區(qū)的西北部，巖性為灰、淺灰夾深灰色灰?guī)r，夾少量的白云質(zhì)灰?guī)r。厚度114327m。二疊系峨眉山玄武巖組（p2e）：分布于工程區(qū)的北部。上部巖性為鐵黑色致密狀玄武巖及橄欖鈦輝玄武巖、少量杏仁狀玄武巖；中部為深灰、灰黑色致密狀玄武巖，杏仁、斑狀玄武巖，玄武杏仁巖組成多個噴發(fā)韻律；下部為以粗、細(xì)火山角礫巖及少量集塊巖為主，夾灰色凝灰?guī)r。厚度4391332m。上第三系（n2）：分布于工程區(qū)的東北部、西北部及東南部。巖性為礫灰、淺灰、藍(lán)綠色粘土、砂質(zhì)、鈣質(zhì)或炭質(zhì)粘土夾褐煤，底部為礫巖。厚度3749m。曲靖組（d2q）與梁山組（p1l）二者或斷層接觸，或假整合接觸。庫盆

34、主要位于此兩套地層中。殘坡積層（qhel+dl）：主要分布于緩坡地帶和地形低凹處。巖性為褐紅、灰褐、紫紅色粘土、含角礫粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)土礫、碎石等，厚度小于5.0m。沖洪積層（qhal+pl）：分布于水庫所坐落的河床及沖溝內(nèi)。巖性為褐灰、褐紅、灰黑色。一般上部為粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂；中下部為礫砂、圓礫。厚度小于10.0m。（2）地質(zhì)構(gòu)造工程區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上，位于川滇經(jīng)向構(gòu)造體系之綠汁江小江南北向構(gòu)造帶東緣與其東側(cè)滇東多字型構(gòu)造的結(jié)合部位，有展布方向?yàn)椋罕睎|向、南北向及北西向三組構(gòu)造形跡，主要表現(xiàn)為向斜多呈寬緩型，背斜則多呈窄徒型，斷裂以壓扭性為主，傾角一般很陡，其中北東向和南北向構(gòu)造遍布全區(qū)，占據(jù)

35、主體，明顯組成區(qū)內(nèi)的主干構(gòu)造，而北北西向構(gòu)造則零星分布，不占重要地位。工程區(qū)位于區(qū)域性北東向羅馬口構(gòu)造帶與翻身村構(gòu)造帶所挾持的地塊內(nèi)。地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，水庫西2km處是觀音巖推測斷層；傾向北東，斷層破碎帶寬約5m。（3）區(qū)域穩(wěn)定及地震基本烈度工程區(qū)地處木桿永善雷坡馬邊強(qiáng)烈地震活動帶的東南端100公里外。區(qū)內(nèi)地震較頻繁，有歷史記載地震上百次，強(qiáng)震少，微弱震較多。在近年來昭通市發(fā)生的四次地震（其基本情況見表1-3）中，孔家灣水庫受波及影響，經(jīng)區(qū)水利局技術(shù)人員和水庫管理人員聯(lián)合檢查，水庫有細(xì)微的裂縫，無危害水庫安全運(yùn)行的重大災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。（4）地形地貌工程區(qū)緊位于昭通市南面的永豐鎮(zhèn)新民村，主要受地層

36、巖性及北北東向構(gòu)造控制，庫區(qū)屬構(gòu)造侵蝕、構(gòu)造剝蝕中低山地貌，庫區(qū)地勢較開闊，左、右兩岸坡度平緩。水庫位于構(gòu)造侵蝕、構(gòu)造剝蝕中低山地貌與湖泊（沼澤）堆積地貌的結(jié)合部。3.2庫區(qū)工程地質(zhì)條件（1）地層巖性庫區(qū)出露地層主要為古生界泥盆系中統(tǒng)曲靖組（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r；古生界二迭系下統(tǒng)梁山組（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、頁巖夾煤線；新生界第四系沖積層(qal)、坡積層(qdl)?，F(xiàn)由新到老分別描述如下：a、第四系（q）坡積層（qdl）：褐色、褐紅色、濕，可塑狀角礫土、含礫粘土、粉質(zhì)粘土、角礫土及碎石土，主要分布于水庫周邊山坡。沖積層（qal）：為灰色、灰黃色粘土，一般上部為粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂；中下部為礫砂、

37、圓礫，主要分布于庫區(qū)主河谷及兩側(cè)沖溝。b、古生界二迭系下統(tǒng)梁山組（p1l）泥質(zhì)粉砂巖：姜黃、綠黃色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄至中厚層狀構(gòu)造，強(qiáng)風(fēng)化，中硬質(zhì)巖石，分布于整個庫區(qū)。c、古生界泥盆系中統(tǒng)曲靖組（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r：灰、灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，弱風(fēng)化，中硬質(zhì)巖石，分布于整個庫區(qū)，在壩址區(qū)左岸出現(xiàn)。（2）地質(zhì)構(gòu)造庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對簡單為背斜構(gòu)造，構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為向斜多呈寬緩型，背斜則多呈窄徒型，斷裂以壓扭性為主，傾角一般很陡，傾向下游略偏右岸，壩址無構(gòu)造影響。（3）地形地貌庫區(qū)地勢開闊，庫水面以上為農(nóng)田耕地，坡度平緩，由于沒有樹林植被，具有一定的水土流失流向庫內(nèi)。庫區(qū)不存在坍塌和滑坡等不良

38、地質(zhì)現(xiàn)象。庫區(qū)周圍無低鄰谷存在，不會產(chǎn)生滲漏。壩址區(qū)地形左高右低，呈敞開式河谷，兩岸山體寬厚，繞滲的可能性很小。大壩下游地勢開闊平坦，下游0.3公里處是永豐鎮(zhèn)集鎮(zhèn)，213國道0.5公里（距離水庫約2公里）、昭（通）魯（甸）公路3公里及農(nóng)作稻田。（4）水文地質(zhì)條件本區(qū)地下水受地層巖性，構(gòu)造、地貌等綜合因素的影響和控制明顯，按地下水類型為松散巖類孔隙水。主要賦存在第四系松散堆積層中，一般埋深4.88.1m，多沿不透水的基巖頂板滲出，富水性貧乏，庫區(qū)主要靠大氣降水補(bǔ)給，水量隨季節(jié)性變化，與大氣降水密切相關(guān)，庫區(qū)及庫區(qū)兩岸無低鄰谷，不存在滲漏問題。（5） 庫區(qū)工程地質(zhì)條件評述庫區(qū)主要含水層為古生界二迭

39、系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，其富水性隨深度增加而減弱，深部巖石風(fēng)化較弱，裂隙不發(fā)育，其透水性強(qiáng)弱主要由溶穴及溶隙控制，第四系殘坡積層和沖洪積層含孔隙水，分布于兩岸山體表層的殘坡積層富水性弱，是庫區(qū)的相對隔水層，而分布于河谷的沖積層富水性強(qiáng)。庫區(qū)內(nèi)含水層接受降雨補(bǔ)給后以泉的形式向地形低洼處排泄。水庫蓄水條件好，水庫運(yùn)行多年，均未發(fā)現(xiàn)庫區(qū)滲漏現(xiàn)象。庫區(qū)周圍地形自然坡度812，局部地段可達(dá)16，巖層傾角大于地形坡度，穩(wěn)定性較好。（6） 庫岸穩(wěn)定性評價庫區(qū)地勢開闊，左、右岸平緩，自然坡度812，近壩岸坡基巖不存在滑動的邊界條件，水庫運(yùn)行多年，未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的滑坡、崩塌等不良物理

40、地質(zhì)現(xiàn)象，庫岸穩(wěn)定性較好。3.3樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件（1）地層巖性根據(jù)鉆探揭露情況，壩址區(qū)地層較為單一，主要由古生界泥盆系中統(tǒng)曲靖組（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r；古生界二迭系下統(tǒng)梁山組（p1l）泥質(zhì)粉砂巖；新生界第四系沖積層(qhal)、坡積層(qhdl)、人工筑壩體(qs)及路面墊層（角礫土）?，F(xiàn)將巖性自上而下分別描述如下：a、第四系（q）路面墊層（角礫土）：主要成分為碳渣，灰?guī)r礫石，砂性粘土弱膠結(jié)，中等密實(shí)，厚度約40cm。人工筑壩體(qs)：黃色、褐色、褐紅色，稍濕-濕，稍-中密，具有分層性，可塑至硬塑狀態(tài)，以硬塑為主，含砂巖礫石，粒徑230mm，含量015，棱角狀。筑壩土鉆探最大揭穿厚度10.6

41、0m。坡積層（qdl）：褐色、褐紅色、濕，可塑狀角礫土、土質(zhì)均勻的粉質(zhì)粘土，筑壩土鉆探最大揭穿厚度6.10m。沖積層（qal）：為灰色、灰黃色飽水，稍密狀，為弱風(fēng)化砂巖，其間粘砂土充填，鉆探最大揭穿厚度0.60m。b、古生界二迭系下統(tǒng)梁山組（p1l）泥質(zhì)粉砂巖：姜黃、綠黃色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄至中厚層狀構(gòu)造，強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，中硬質(zhì)巖石，鉆探最大揭穿厚度6.40m。c、古生界泥盆系中統(tǒng)曲靖組（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r：灰、灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，弱風(fēng)化，中硬質(zhì)巖石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，完整性差，取芯呈碎塊至短柱，鉆探最大厚度9.97m。（2）地質(zhì)構(gòu)造壩址區(qū)地層為一背斜構(gòu)造，未發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂構(gòu)

42、造，壩址區(qū)主要為出露地層為古生界二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖及泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，由于地層較老受多期構(gòu)造運(yùn)動的影響，巖層傾角較大，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育。 （3）水文地質(zhì)壩址區(qū)巖體含水性和透水性與地層巖性及構(gòu)造密切相關(guān)，第四系坡積層和沖積層透水性為弱中等透水，主要屬中等透水層，局部為強(qiáng)透水層，壩體巖性為古生界二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖及泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，其局部富水性強(qiáng)較強(qiáng)，巖層節(jié)理裂隙較為發(fā)育，使巖層透水性局部較強(qiáng)。（4）壩基工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定性分析根據(jù)鉆孔資料，河床壩基表部覆蓋為坡積層(qdl)：褐色、褐紅色、濕，可塑狀粉質(zhì)粘土，厚度大于5m，透水率13.414.5lu，屬中

43、等透水層。粘粒含量約15%，天然密度為1.88g/cm3，飽和密度為2.18g/cm3，屬中密狀態(tài)，粘聚力為35.8kpa，內(nèi)摩擦角17.9，孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為445擊。壩基下伏基巖為二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，厚度大于7m，透水率14.314.5lu，屬中等透水層。據(jù)工程類比，強(qiáng)弱風(fēng)化巖體天然密度2. 0 g/cm3，飽和密度2.1 g/cm3，粘聚力35.0kpa，內(nèi)摩擦角20.0。壩基表部覆蓋層滲透系數(shù)k=2.3910-47.710-5cm/s，屬弱-中等透水層；下伏全強(qiáng)風(fēng)化巖體的透水率14.3145lu，屬中-強(qiáng)透水層。據(jù)地勘及土工試驗(yàn)結(jié)果表明，孔家灣水庫未

44、設(shè)粘土墻，同時從建壩時的設(shè)計(jì)及施工資料顯示，當(dāng)時壩基也未進(jìn)行開挖截水槽和帷幕灌漿等任何形式的防滲處理，因此壩基將無可避免地存在嚴(yán)重滲漏問題。（5）壩肩工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定性評價a、右壩肩右岸肩出露地層為坡積層(qdl)：褐色、褐紅色，濕，可塑狀粉質(zhì)粘土，下伏為古生界二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，為其全強(qiáng)風(fēng)化，巖體總體上為碎礫及碎塊結(jié)構(gòu)，巖石完整性差，右壩肩山體平緩單薄，邊坡穩(wěn)定性一般。建壩時，右壩肩表部清挖不徹底，且未開挖結(jié)合槽和進(jìn)行灌漿處理，由現(xiàn)場地勘zk3揭示：表部全強(qiáng)風(fēng)化巖體厚大于13.73m，透水率為69.5100.8lu，屬中強(qiáng)透水層，故右壩肩存在繞壩滲漏及壩

45、端結(jié)合部滲漏的隱患。b、左壩肩左壩肩出露地層表部為厚06.90m的第四系含礫粘土：黃，褐色，褐紅色含碎石粘土，稍濕-濕，稍-中密，具有分層性，可塑-硬塑狀，以硬塑為主，含砂巖礫石，礫徑230mm含量0-15，二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r，現(xiàn)場地勘zk1揭示坡殘積層全強(qiáng)風(fēng)化巖體厚大于6.9m，接觸帶滲透系數(shù)為k=6.5410-41.2010-5cm/s，屬中等透水層，表明左壩肩存在層間錯動和繞壩滲漏現(xiàn)象。（6）壩體工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定性評價筑壩土料為黃，褐色，褐紅色含碎石粘土為主，稍濕-飽水，稍-中密，可塑-硬塑狀，以硬塑為主。據(jù)室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)，礫粒組含量為1.5%19

46、.5%，砂粒組含量為8.5%19.3%，粉粒含量30.7%52.2%，粘粒含量34.0%50.0%，膠粒含量26.0%37.5%，不均勻系數(shù)cu12，曲率系數(shù)cc=0.060.23。土料壓實(shí)填筑干密度1.261.51g/cm3，壓實(shí)度7892.5%，小于規(guī)范值98%的要求。據(jù)鉆孔內(nèi)注水試驗(yàn)資料，其滲透系數(shù)為1.2010-46.5410-6cm/s，屬中等透水層。內(nèi)摩擦角16.323.61，粘聚力14.465kpa，級配不良，密實(shí)性差。從土料的上述顆粒組成情況知，壩體填筑土料以粉粒、粘粒為主，顆粒級配差，這樣的土料對含水量的變化較敏感：若土料在偏干狀態(tài)下碾壓，其粘聚力和顆粒間的內(nèi)摩擦力難以克服，

47、碾壓后的土體結(jié)構(gòu)多為片狀排列，在浸水時，土粒間的潤滑作用增強(qiáng)，土粒相互間易于移動而出現(xiàn)較大的附加壓縮變形；若土料在偏濕狀態(tài)下碾壓，碾壓后的土體具有擾動的超固結(jié)粘性土的抗剪強(qiáng)度特性，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系多為應(yīng)變軟化型，其力學(xué)強(qiáng)度較低，填土易于形成“橡皮土”或“千層餅”結(jié)構(gòu)。而壩體施工時對填筑土的含水量采用人工挑水灑潑控制，均勻性較差，導(dǎo)致碾壓后的壩體質(zhì)量較差，力學(xué)指標(biāo)偏低。在該壩19571958年的填筑施工過程中，采用人工分組挑土，馬車、手推車運(yùn)輸，劃塊段作業(yè)，每層鋪土厚度一般在40cm以上，各段填土厚薄不均勻，含水量控制采用人工挑水灑潑，碾壓采用牛拉石碾結(jié)合人工夯打進(jìn)行，碾壓程度不夠，壩體土的層間結(jié)

48、合部位未做任何處理，壩體出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上壩土料的物理力學(xué)指標(biāo)未做過任何控制。由于碾壓機(jī)具落后及碾壓工藝、質(zhì)量的控制措施不規(guī)范，導(dǎo)致壩體填筑后的密實(shí)度較差，存在層間結(jié)合不密實(shí)的問題。（7）輸泄水建筑物工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定性評價輸水涵洞位于大壩右岸，為壩下漿砌石拱涵，其基礎(chǔ)坐落在古生界二迭系（p1l）泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系（d2q）白云質(zhì)灰?guī)r層上，穩(wěn)定性中等，透水性強(qiáng)，而輸泄水涵洞又未設(shè)截流環(huán)等防滲設(shè)施，存在結(jié)合部位滲漏問題。輸泄水涵洞襯砌體采用m5.0水泥石灰砂漿砌毛石或料石，強(qiáng)度低，受水流溶蝕作用襯砌砂漿已出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，存在漏水的安全隱患。4.現(xiàn)狀壩體復(fù)核計(jì)算4.1土料分析通過現(xiàn)場巡視結(jié)合大壩存在的

49、病害情況，為查清壩體結(jié)構(gòu)及了解壩體土料的物理力學(xué)性質(zhì)，經(jīng)專家組研究決定，本次評價共布置鉆孔5個（zk1zk5），開挖探坑2個（tk1、tk2），其中zk1、zk2、zk3、 zk4位于壩軸線偏上游1m，zk5位于壩體下游壩坡中部，tk1位于下游壩坡上部，tk2位于下游壩坡中部。據(jù)鉆孔勘探資料，壩體土料主要為含礫粘土，不均勻性明顯，據(jù)各種指標(biāo)的分布圖知，土料的物理力學(xué)指標(biāo)及透水性指標(biāo)均存在差異。壩基表部覆蓋有厚度5.87.2m的沖洪積層，其中上部為褐、褐紅色的粉質(zhì)粘土，中部為灰、灰黑、灰黃色的淤泥質(zhì)粘土，下部為姜黃、綠黃色的泥質(zhì)粉砂巖；壩基下伏地層為強(qiáng)弱風(fēng)化細(xì)砂巖及灰?guī)r，其中存在強(qiáng)透水區(qū)域，為強(qiáng)

50、風(fēng)化細(xì)砂巖。因此，根據(jù)大壩壩體、壩基巖（土）體的物質(zhì)組成，將壩體劃分為一個區(qū)域（區(qū)），壩基劃分為、三個區(qū)域，壩體分區(qū)概化圖如圖4-1 圖4-1 孔家灣水庫分區(qū)概化圖壩體各區(qū)土料及壩基巖（土）體的物理力學(xué)特性分述如下：區(qū)：為現(xiàn)狀壩體，土料為黃、褐色、褐紅紅色的含礫粘土，根據(jù)室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)，礫石粒組含量為1.00%19.50%，砂粒組含量為8.50%19.30%，粉粒組含量32.10%44.30%，粘粒組含量34.00%50.00%。土料壓實(shí)填筑干密度為1.261.51g/cm3，據(jù)鉆孔內(nèi)注水試驗(yàn)資料，其滲透系數(shù)為4.8910-32.3910-5 cm/s，屬弱中等透水層，粘聚力14.465.0

51、 kpa，內(nèi)摩擦角15.122.8，結(jié)構(gòu)屬稍密至中密，具分層性。區(qū)：為壩基覆蓋層，土質(zhì)為粉質(zhì)粘土泥質(zhì)粉砂巖。根據(jù)室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)，礫石粒組含量為1.50%19.60%，砂粒組含量為9.10%10.70%，粉粒組含量35.70%52.20%，粘粒組含量34.00%37.20%。土料壓實(shí)填筑干密度為1.341.48g/cm3，據(jù)鉆孔內(nèi)注水試驗(yàn)資料，其滲透系數(shù)為1.2010-49.2410-4 cm/s，屬中等透水層。粘聚力18.9032.80 kpa，內(nèi)摩擦角16.3023.60。區(qū)：為壩基強(qiáng)透水區(qū)域，巖性為強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖。透水率100.80145.00lu，屬強(qiáng)透水層。區(qū)：為強(qiáng)弱風(fēng)化灰?guī)r壩基，透水率14.3087.70lu，屬中等透水層。壩體、壩基各區(qū)土料的顆粒組成及物理力學(xué)性質(zhì)見表4-14-2表4-1 壩各區(qū)土料顆粒分析試驗(yàn)成果 粒徑：mm區(qū)號序號土樣編號位置取樣深度(m)礫石2mm粗砂20.5中砂0.50.25細(xì)砂0.250.075粉粒0.0750.005粘粒0.005工程分類1kjw-t-1zk13.44.87.96.84.92.144.334低液限粉土2kjw-t-3zk22.64.21.51.816.74445高液限粉土3kjw-t-4zk27.58.812.32.6444.146高液限粉土4kjw-t-5zk44.