水庫大壩安全評價報告

1、1 大壩安全綜合評價1.1工程概況xx水庫地處xx市xx區(qū)xx鎮(zhèn)xx村河段，距xx鎮(zhèn)3km，距xx區(qū)約6.5km，有簡易公路直達壩址。xx水庫屬湘江水系，位于xx一支流上游。壩址以上控制集雨面積1.2km2，干流長0.8km，干流平均坡降6。水庫正常蓄水位250.25m，正常庫容23104m3，總庫容29.32104m3（本次復核），是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水利工程。xx水庫灌溉面積1200畝。樞紐主要由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物組成。大壩為均質土壩，壩頂高程252.33m，壩頂軸線總長90.0m，壩頂寬3.6m，最大壩高16.7m。上游壩坡設有一級平臺，平臺

2、高程245.4m，壩坡坡比：壩腳至一級平臺1:3.35，一級平臺至壩頂1:2.66；下游壩坡設有二級平臺，一級平臺高程246.8m，二級平臺高程241.9m，壩腳至二級平臺坡比1:7.5，為排水棱體，二級平臺至一級平臺邊坡坡比1:2.15，一級平臺至壩頂邊坡坡比1:2.36，內(nèi)外無護坡。溢洪道位于右壩肩，為正槽式寬頂堰，堰頂高程250.25m，溢流前緣凈寬3.0m，下游無消能設施。灌溉輸水設施位于左壩端，由輸水臥管和涵管組成。臥管為漿砌石結構，全長40m，直徑=1.0m，共有7個孔口直徑為0.25m的放水孔，由鑄鐵翻板閘門控制放水。涵管為漿砌塊石圓形涵，直徑為0.5m，全長75m，進口底板高程

3、240.03m，出口底板高程237.44m，設計灌溉流量0.1m3/s。水庫自投入運行以來，充分發(fā)揮了防洪保安、灌溉、養(yǎng)殖等作用，對促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展作出了巨大的貢獻，社會效益和經(jīng)濟效益十分顯著。1.2現(xiàn)場安全檢測及存在的主要問題xx水庫于1958年開工， 1959年竣工并投入運行。由于工程是當?shù)財?shù)千村民集體填筑而成，屬于非專業(yè)隊伍施工。施工隊伍龐大，又缺少專業(yè)技術人員的現(xiàn)場指導，因此大壩填筑時施工質量無法控制，存在壩基清基不徹底、壩體填筑碾壓欠密實等施工缺陷。水庫投入運行后，出現(xiàn)了壩體散浸與滲漏問題、壩體與壩基接觸界面散浸與滲漏、壩基滲漏、輸水設施破裂等險情隱患，大壩一直帶病工作，近年來汛期

4、與正常蓄水位附近運行時壩體散浸問題更為嚴重，水庫一直處于控制蓄水位的帶病運行狀況，無法正常發(fā)揮水庫的效益。為鑒定水庫大壩的安全狀況，確保工程安全運行，我院受業(yè)主委托，對xx水庫大壩進行安全評價和分析論證。本工程大壩安全論證報告于2009年3月完成。本次安全論證為查明xx水庫大壩工程地質條件及工程質量，對大壩的工程質量進行了勘探及現(xiàn)場檢查。根據(jù)現(xiàn)場檢測資料和現(xiàn)場檢查情況分析，xx水庫大壩主要存在以下問題：（1）壩基、壩肩滲漏嚴重，壩坡散浸；（2）大壩內(nèi)外坡均未護坡，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象；（3）放水涵洞漏水較大，斷裂或堵塞；（4）溢洪道進口及槽內(nèi)堆渣淤塞嚴重，出口無消能設施，存在邊坡穩(wěn)定問題；（5

5、）工程老化，年久失修，缺少通訊、觀測等基礎設施，不能正常發(fā)揮效益，對下游威脅嚴重1.3工程質量評價為確保大壩安全運行，便于制定有效可行的除險加固處理措施，我院受xx市xx區(qū)水利局的委托，按照中小型水利水電工程地質勘察規(guī)范（sl55-2005）、水庫大壩安全評價導則（sl258-2000）和水庫大壩安全鑒定辦法等規(guī)程規(guī)范的要求，采用地質測繪、工程鉆探、現(xiàn)場測試、室內(nèi)土工試驗等綜合手段對工程質量進行系統(tǒng)檢測、評價。1.3.1 工程地質條件工程區(qū)屬于剝蝕構造低山、丘陵區(qū)地貌，山頂標高280300m，相對高差3555m，山坡坡角1525。區(qū)內(nèi)出露地層主要為石炭系下統(tǒng)大塘組(c1d1) 灰黑色中厚層狀白

6、云質灰?guī)r，巖體表部強風化厚2.05.5 m。其次為第四系殘坡積（qedl）含碎石粉質粘土和沖積（q4al）棕黃色粉質粘土和砂卵礫石。本區(qū)大地構造地處新華夏構造體系南嶺東西復雜構造帶中段北部，xx嶺背斜西北翼。區(qū)內(nèi)挽近期構造運動以整體間歇性上升為主，歷史上無破壞性地震記載。根據(jù)1/400萬中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖和中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度0.05g，地震動反應譜特征周期0.35s。相應的地震基本烈度為度，工程區(qū)屬相對穩(wěn)定地塊。地下水類型有貯藏于第四系松散地層中的孔隙潛水和貯藏于白云質灰?guī)r裂隙中的巖溶裂隙水兩類，前者為中等富水地層，后者水量豐富。地下水接受大氣降水的下

7、滲補給，以下降泉形式排泄于溝谷低洼處。地下水動態(tài)隨季節(jié)變化明顯。主要工程地質問題為：1）壩基滲漏問題：河床壩基為石炭系下統(tǒng)灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r，壩基淺部巖體為強風化狀態(tài)，溶蝕裂隙較發(fā)育，寬約0. 20.5cm，充填碎石和泥，約2條/m，淺部巖體透水性強，鉆孔壓水試驗透水率q21.529.8lu，為中等透水帶。另外據(jù)當?shù)卮迕穹从?，施工時，對壩基表部溶蝕風化溝槽未進行任何處理即進行填筑，也沒有作防滲處理，從而為壩基滲漏留下隱患。2）壩肩滲漏問題：壩肩滲漏主要發(fā)生在壩體與山體接觸帶部位，其表現(xiàn)形式為散浸和滲水。根據(jù)水庫多年運行觀測資料，隨庫水位升高，散浸面積擴大，滲水處流量增大。滲漏產(chǎn)生的原因一

8、是壩肩表部的第四系松散堆積物沒有徹底清除，直接將壩體填筑在孔隙度偏大，結構較松散的殘坡積土層上；二是由于壩肩表部基巖強風化狀態(tài)，溶溝、溶槽及溶隙較發(fā)育，充填含碎石粘土，透水性較大。綜上所述，造成了壩肩接觸部位的滲漏。3）壩坡散浸、塌陷變形問題：水庫蓄水后，左、右壩端下游坡均不同程度存在散浸和滲漏現(xiàn)象，且隨庫水位的增高，其面積和滲水量加大。其產(chǎn)生的原因主要是壩體填土質量差，壩體填土為就近山坡殘坡積土體，碎石含量較高，結構松散，成份雜；再之是由于限于當時的施工條件，僅為人工用石塊夯壓，填土沒有壓實，孔隙比較大。在長期的運行中，造成壩體散浸和滲漏。另外，大壩從建成到運行至今，由于壩內(nèi)放水涵洞破裂漏水

9、，使得附近土體飽和軟化，產(chǎn)生沉陷變形，從而導致上部壩體局部出現(xiàn)塌陷。1.3.2 壩基和岸坡開挖與處理地質測繪、鉆探查明：大壩填筑時，壩基清基不徹底、不符合設計清基要求。壩肩清基時只清除了地表根系土層，兩岸山坡地表殘留了厚1.0m 左右的殘坡積含碎石粉質粘土。鉆孔注水試驗測得土層的滲透系數(shù)k=4.310-4cm/s，具中等透水性。大壩填筑前，未采取任何措施對上述透水土層進行防滲處理，留下壩肩滲漏的工程隱患。1.3.3 建筑物質量評價1.3.3.1 壩體填筑土質量評價大壩壩體主要由以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土填筑而成。土層稍濕、可塑，土中粘粒含量25%49%；含水量18.0%32.6%

10、；滲透系數(shù)k=4.310-4cm/s；干密度1.371.57g/cm3；孔隙比0.7350.971。上述參數(shù)基本符合土壩填筑質量指標要求，大壩填土具中等透水性。由于工程區(qū)附近地表大部分為第四系殘坡積層含碎石粘土覆蓋，碎石含量較高，無優(yōu)質筑壩土料產(chǎn)地，土質較差，壓實相對困難；另據(jù)經(jīng)歷大壩填筑施工的村民反映，大壩填筑施工時施工隊伍龐大，實行分區(qū)填筑，各區(qū)進土厚度不一致、上升速度不同，造成填土接合面多、碾壓欠密實，甚至存在局部漏壓等質量缺陷，施工質量無法保證。因此，綜合各種因素、試驗指標分析評價：大壩填筑質量整體較差。1.3.3.2 壩體工程隱患及處理由于大壩本身填筑質量較差，經(jīng)過50多年的運行，受

11、雨水洗刷、庫水波浪浪蝕等自然災害影響，近年來出現(xiàn)許多險情隱患，主要險情隱患有： 背水壩坡及壩腳附近散浸點多，其中243.0m高程面積為7.0m2的散浸； 迎水壩坡中部248.0m高程、背水壩坡中部249.0m附近分別出現(xiàn)面積達5.5、6.5m2、深達1.01.5m的塌陷坑；下游壩腳堆石棱體塊石強烈風化破碎，孔隙已被壩坡流失土堵塞，地表雜草叢生，導滲、排水功能已喪失。 迎水壩坡風浪淘蝕嚴重，壩面坑坑洼洼。由于經(jīng)費制約，只對壩坡塌陷進行了回填處理；壩坡散浸、迎水壩坡浪蝕嚴重等險情隱患得不到治理，為確保大壩安全運行，不得不采取控制水庫蓄水位的措施，工程效益無法得到正常發(fā)揮。1.3.3.3壩體施工質量

12、評價1）大壩填筑施工由當?shù)卮迕裢瓿桑瑢Υ髩吻寤匆鹬匾?，壩肩表部殘留具中等透水性的殘坡積含碎石粘土，留下壩基、壩肩滲透的工程隱患。2）大壩填筑施工采用大兵團作戰(zhàn)形式，施工質量無法控制，存在填土混雜、填土厚度和上升速度不一致，導致分層界面多、碾壓欠密實且局部漏壓等質量缺陷。水庫蓄水后，庫水沿土中孔隙向下游產(chǎn)生滲透，導致背水壩坡出現(xiàn)散浸、壩坡塌陷等險情；近年來險情日趨嚴重，造成水庫處于控制蓄水位的帶病運行狀況。3）大壩內(nèi)外坡均未護坡，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象；4）放水涵洞漏水較大，斷裂及堵塞；5）溢洪道進口及槽內(nèi)堆渣淤塞嚴重，出口無消能設施，存在邊坡穩(wěn)定問題；6）工程老化，年久失修，缺少通訊、觀測等

13、基礎設施，不能正常發(fā)揮效益，對下游威脅嚴重。綜合各方面因素分析，大壩填筑等施工質量整體較差。1.3.3.4工程質量綜合評價根據(jù)現(xiàn)場調查、結合工程鉆探、土工試驗成果以及主要建筑物在運行中存在的險情隱患綜合分析，參照水庫大壩安全評價導則（sl258-2000）大壩安全評價標準，評定該工程質量不合格。1.4大壩運行管理評價1.4.1大壩設計及施工情況xx水庫興建于1958年，原為小型水庫，壩高16.7m，壩頂軸線長90 m0，臥管放水，灌溉共有5全村受益16個組,即曾家、八十八、窄下橋、xx、周家、左家等，灌區(qū)面積共1200畝水田，人口1000人。1.4.2歷年運行中出現(xiàn)的問題1999年汛期時溢洪道

14、右岸出現(xiàn)過山體滑坡，已砌筑石墻；2001年，庫內(nèi)左側距大壩80m處離庫底2m位置出現(xiàn)一直徑30cm的漏水孔，漏水繞過大壩，從壩后端15m長的石洞流出，當年冬季用砼封堵，并在庫內(nèi)左側壩進行了約300m2寬的混凝土面板鋪設處理，但未解決漏水問題，漏水不斷，嚴重威脅大壩安全。1.4.3水庫調度xx水庫運行四十多年來，合理科學調度，滿足興利用水要求，有效保證了下游農(nóng)田用水需求。1.4.4工程效益xx水庫自建庫以來，經(jīng)各級水利部門科學調度，較好地發(fā)揮了水庫的綜合效益，為xx鎮(zhèn)水利事業(yè)發(fā)揮了較大的作用。灌溉：增強了灌區(qū)的抗災能力，提高了灌區(qū)保證率，是xx鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)的一大經(jīng)濟命脈。多種經(jīng)營：利用有利的水利條件，

15、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)，隨著社會的發(fā)展，旅游休閑業(yè)也隨之興起，為盤活經(jīng)濟，增產(chǎn)、增收發(fā)揮了積極推動作用。1.4.5大壩安全監(jiān)測由于建設時因經(jīng)濟、技術條件限制，未建立相應的監(jiān)測設施，大壩位移、壩體浸潤線等觀測都無法開展，不能監(jiān)測大壩的安全現(xiàn)狀。1.4.6大壩運行管理綜合評價根據(jù)水庫大壩安全評價導則（sl2582000）有關規(guī)定，xx水庫大壩運行管理綜合評價為較好。1.5防洪標準復核1.5.1洪水標準根據(jù)防洪標準（gb50201-94）、水利水電工程等級劃分及洪水標準（sl252-2000），xx水庫為山丘區(qū)土石壩，屬等工程，其主要建筑物按5級設計,相應的洪水標準為： (1)設計洪水 p=2%，即20

16、年一遇 (2)校核洪水 p=0.2%，即200年一遇原設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為50年一遇，不滿足規(guī)范的要求。1.5.2設計洪水xx水庫沒有水文站，無實測資料，本次主要采用我省暴雨洪水查算手冊的經(jīng)驗單位線和推理公式兩種方法推求設計洪水，主要計算復核成果見表1.5-1。xx水庫天然設計洪水成果表1.5-1 計算時間計算方法項目頻率（%）備注0.5510本次成果推理公式qm(m3/s)13.59.47.9采用w總(萬m3)271815原設計qm(m3/s)w總(萬m3)1.5.3調洪演算溢洪道為無閘門控制的正槽開敞式寬頂堰，堰頂高程250.25m，堰寬3.0m。本次計算采用無泄量控制

17、的方式，基本過程是：從正常蓄水位250.25m起調，當入庫流量大于溢洪道的泄流能力時，庫水位上漲，水庫滯洪；至入庫洪水流量等于溢洪道的泄流能力時，水庫水位達到該次洪水的最高水位；隨后，入庫洪水流量小于溢洪道的泄流能力，庫水位下降。為安全起見，泄流量中不計灌溉流量。調洪演算結果見表1.5-2。xx水庫調洪結果表表1.5-2 洪水頻率（%）洪峰流量（m3/s）壩前水位（m）最大泄量（m3/s）0.518.7252.0210.31512.9251.616.981.5.4大壩等主要建筑物抗洪能力復核根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范（sl2742001）的有關規(guī)定，對大壩壩頂高程進行復核，復核結果見表1.5-3

18、。xx水庫大壩頂高復核計算表表1.5-3 項目 計算情況庫水位（m）風浪爬高（m）水面壅高（m）安全加高（m）計算壩頂高程（m）設計洪水位251.641.06120.00470.50253.206校核洪水位252.050.67470.0020.30253.027根據(jù)計算結果，xx水庫大壩壩頂高程不得低于253.21m，而大壩現(xiàn)有壩頂高程為252.33m，不能滿足規(guī)范規(guī)定的擋洪要求。1.5.5結論及安全分級根據(jù)以上計算分析結果及水庫大壩安全評價導則（sl2582000）的有關規(guī)定，xx水庫防洪安全等級為c級。1.6滲流安全評價1.6.1大壩抗?jié)B指標不滿足規(guī)范要求大壩壩體土填筑質量差，壩體土體滲透

19、系數(shù)k大于1.010-4cm/s，不滿足國家現(xiàn)行的土壩設計規(guī)范強制性條文要求，壩基巖體破碎，裂隙發(fā)育，透水性大，大壩存在壩身、壩基滲漏問題；下游排水棱體被堵塞，加之尺寸偏小，導致壩身浸潤線高。1.6.2大壩滲流浸潤線偏高，滲流坡降偏大本次安全論證按碾壓式土石壩設計規(guī)范（sl2742001）規(guī)定的各種工況，通過對大壩現(xiàn)狀的滲流性態(tài)進行分析，大壩滲流性態(tài)存在以下問題：大壩各種工況下的穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流中，其最大滲透坡降值在實際運行工況時為0.666，而壩體填筑土允許滲透坡降為0.40.45，各種工況下的最大滲透坡降均發(fā)生在壩體中，在下游壩坡較高處滲透坡降接近最大滲透坡降值，其值明顯偏大，此出口無

20、滲流保護設施，因此有直接發(fā)生滲透破壞的可能。1.6.3其它建筑物的滲流安全評價放水低涵坐落在具中等壓縮性的土層上，受大壩壩體自重重壓及地基不均勻沉陷變形影響，涵管已出現(xiàn)多處斷裂，庫水沿其中的裂縫產(chǎn)生滲透，滲水直接沖刷壩體并帶走壩體填筑土，嚴重影響大壩安全穩(wěn)定。1.6.4滲流安全綜合評價xx水庫大壩壩體施工質量差，壩體填筑土料達不到設計要求。運行不久下游壩坡就出現(xiàn)散浸。大壩下游排水設施失效，導致壩體浸潤線偏高，滲透坡降偏大，對下游壩坡的抗滑穩(wěn)定不利。大壩各種工況下的穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流中，最大滲透坡降均發(fā)生在排水棱體前上方或排水棱體與壩體填土交界處，其最大滲透坡降值在實際運行工況時為0.666，

21、其值明顯偏大，因此有直接發(fā)生滲透破壞的可能。大壩壩基接觸面存在明顯的集中滲漏，有發(fā)生滲透破壞的可能。大壩放水低涵管壁與壩體之間存在滲漏通道，庫水有可能沿涵管周邊滲漏而造成大壩滲透破壞的可能。綜上所述，大壩在工程運行過程中已出現(xiàn)較嚴重的滲流異?，F(xiàn)象，根據(jù)導則（sl2582000）有關規(guī)定，xx水庫大壩滲流性態(tài)不安全評定為c級。1.7結構安全評價1.7.1壩體現(xiàn)狀xx水庫于1958年開工， 1959年竣工并投入運行。由于工程是當?shù)卮迕窦w填筑而成，屬于非專業(yè)隊伍施工。施工隊伍龐大，又缺少專業(yè)技術人員的現(xiàn)場指導，因此大壩填筑時施工質量無法控制，存在壩基清基不徹底、壩體填筑碾壓欠密實等施工缺陷。水庫投

22、入運行后，出現(xiàn)了壩體散浸與滲漏問題、壩體與壩基接觸界面散浸與滲漏、壩基滲漏、輸水設施破裂等險情隱患，大壩一直帶病工作，近年來汛期與正常蓄水位附近運行時壩體散浸問題更為嚴重，水庫一直處于控制蓄水位的帶病運行狀況，無法正常發(fā)揮水庫的效益。根據(jù)本次現(xiàn)場調查及實測情況，壩體滲透變形在逐年增加。1.7.2壩坡抗滑穩(wěn)定計算分析大壩壩坡抗滑穩(wěn)定計算斷面選用大壩最大壩高斷面，穩(wěn)定計算是在滲流分析的基礎上進行的，計算工況根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范（sl2742001）的規(guī)定確定。主要計算結果見表1.7.21、2。大壩上、下游壩坡最小安全系數(shù)表1.7.21 上游水位(m)下游水位(m)最小安全系數(shù)k上游壩坡下游壩坡

23、250.25235.631.23251.64236.51.13252.05236.51.13241.2235.631.21水位驟降上游壩坡穩(wěn)定計算結果表1.7.22 項目計算工況下游水位(m)k庫水位自146.8m驟降至143.69m235.631.17庫水位由143.69m驟降至141.565m235.631.16 計算結果表明:大壩下游壩坡在正常及非常運行情況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。根據(jù)導則（sl2582000）有關規(guī)定，xx水庫大壩結構安全性為c級。1.7.3放水低涵xx水庫輸水設施位于左壩端，由輸水臥管和圓形涵組成。輸水臥管坐落于強風化巖石體上部，局部不均勻沉陷導致臥管有

24、開裂滲漏現(xiàn)象。圓形涵為漿砌石結構，基礎面為強風化巖石，因壩體填筑土透水性較大，在較高庫水位期滲透水流破壞質量差的圓形涵，隨庫水位的升高滲透壓力的加大，滲透水流將壩體填土細顆粒帶入圓形涵，使涵周邊淘空而產(chǎn)生較大面積的沉陷，導致圓形涵斷裂，嚴重威脅大壩安全穩(wěn)定。鑒于低涵結構本身出現(xiàn)開裂、漏水等異?，F(xiàn)象，因此，放水低涵結構安全級別為c級。1.7.4溢洪道溢洪道毗鄰右壩肩布置，出口未設消能設施，泄洪時對出口農(nóng)田毀壞嚴重，并造成嚴重淤積。本次安全復核,采用北京理正設計院編制的擋土墻穩(wěn)定計算程序進行計算，經(jīng)計算溢洪道陡槽段導墻的抗滑、抗傾均滿足溢洪道設計規(guī)范（sl2532000）的要求。但是目前溢洪道邊墻

25、倒塌，影響正常泄洪。根據(jù)導則（sl2582000）有關規(guī)定，xx水庫溢洪道結構安全級別評為c級。1.7.5結構安全綜合評價綜上所述，xx水庫大壩及其附屬建筑物在工程運行中已暴露出較嚴重的滲透變形及失穩(wěn)現(xiàn)象，根據(jù)導則（sl2582000）有關規(guī)定，該工程的結構安全性評定為c級。1.8抗震安全復核xx水庫大壩所處地震基本烈度小于度，按照水工建筑物抗震設計規(guī)范（sl20397）和水庫大壩安全評價導則（sl2582000）等有關規(guī)定，水工建筑物的設計烈度等于度時，可不進行抗震復核計算。大壩壩體和壩基不含軟粘土層，也不含可液化土層，因此，也無須對大壩等工程采取抗震措施。1.9大壩安全綜合評價根據(jù)水庫大壩

26、安全評價導則（sl2582000）規(guī)定的大壩安全分類具體標準，本次論證對xx水庫大壩等工程的安全進行了全面的分析及評價，建議將xx水庫大壩定為類壩。xx水庫大壩安全綜合評價表(自評)表1.9-1 安 全 評價分項安 全 性 級別工程質量評價大壩運行管理評價防洪安全結構安全滲流安全抗震安全金結安全綜合評價大壩溢洪道大 壩其它工程大壩其它工程大壩變形正常條件非常條件壩上游坡壩下游坡壩下游坡壩上游坡溢洪道放水涵管滲透坡降滲流現(xiàn)象溢洪道放水涵管ab(合格)c(不合格)2工程質量評價2.1 基本情況xx水庫于1958年動工興建， 1959年開始投入運行。該工程是組織當?shù)卮迕翊蟊鴪F作戰(zhàn)修建而成的。由于系非

27、專業(yè)隊伍施工，加之缺少專業(yè)技術人員的現(xiàn)場指導，施工時只追求進度，忽視工程質量，存在壩基清基不徹底、壩體填筑碾壓欠密實等施工缺陷。經(jīng)過近五十多年的運行，現(xiàn)在工程老化失修嚴重，出現(xiàn)諸多問題，主要有：壩基、壩肩滲漏嚴重，壩坡散浸；大壩內(nèi)外坡均未護坡，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象；放水涵洞漏水較大，斷裂或堵塞；溢洪道進口及槽內(nèi)堆渣淤塞嚴重，出口無消能設施，存在邊坡穩(wěn)定問題；工程老化，年久失修，缺少通訊、觀測等基礎設施，不能正常發(fā)揮效益，對下游威脅嚴重。針對上述現(xiàn)象，為全面復查影響該工程安全的工程地質和水文地質條件，檢查工程運行期間地質條件的變化情況，xx市xx區(qū)水利局于2009年2月委托我院承擔了xx水庫安全

28、鑒定地質勘察工作，依據(jù)中小型水利水電工程地質勘察規(guī)范（sl55-2005）,參照水庫大壩安全評價導則（sl258-2000）和設計地勘任務書，本階段主要地勘任務是：對壩基和壩肩防滲處理效果和壩體填筑土質量作出地質評價；初步查明工程區(qū)存在的地質病害及其危害程度，為工程安全鑒定分級提供地質資料；提出工程區(qū)的地震動參數(shù)。外業(yè)工作于2009年2月初進場， 2月中旬結束。工作中主要采用資料收集，地質測繪，鉆探及試驗等方法，通過現(xiàn)場勘察，為本工程安全評價提供了必要的工程地質、水文地質方面的基本資料，完成主要勘察工作量見表2.1-1。 主要地勘工作量表 表2.1-1序號項 目單位工作量11/500平面地質測

29、繪km20.0821/500剖面地質測繪km0.463鉆孔m/個83.6/44取原狀土樣組165壓水試驗段66注水試驗段37標準貫入試驗次78室內(nèi)物理力學性質試驗組169現(xiàn)場滲漏觀測組日410資料收集組日32.2 區(qū)域地質概況工程區(qū)總的地勢為南西高，北東低，地貌類型屬剝蝕構造低山、丘陵區(qū)。山頂渾圓，丘崗相連，山嶺標高280300m，山坡比較平緩，坡角一般1525。區(qū)域出露的地層主要為石炭系下統(tǒng)碳酸鹽巖，兩岸山坡和河床則分布有第四系殘坡積堆積及沖積堆積層。本區(qū)大地構造地處新華夏構造體系南嶺東西復雜構造帶中段北部，xx嶺背斜西北翼。北北東向構造是區(qū)內(nèi)主要構造，由一系列走向n2040e的褶皺和壓性斷

30、層組成。區(qū)內(nèi)挽近期構造運動以整體間歇性上升為主，歷史上無破壞性地震記載。根據(jù)1:400萬中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖及中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖（gb18306-2001），本工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相對應的地震基本烈度為度，屬相對穩(wěn)定地塊。區(qū)內(nèi)地下水類型主要為巖溶裂隙水、第四系松散堆積層孔隙水。前者主要分布在石炭系地層中的裂隙和溶蝕裂隙中，接受大氣降水及第四系孔隙水補給，并沿節(jié)理裂隙儲存和運移，以泉的形式排出地表，補給附近溪溝。后者則分布在第四系沖積堆積地層中，多以下降泉或濕地散泉的形式補給河水，或在坡腳以泉的形式溢出地表。大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水

31、的主要補給來源，地下水的動態(tài)變化隨季節(jié)而變化。2.3 壩址區(qū)工程地質條件及其評價2.3.1壩址工程地質條件1）地形地貌壩址區(qū)河谷寬5090m，河床高程237.0m左右，兩岸地形基本對稱，自然坡角為1523，山頂高程285.0m，相對高差不大，基巖零星出露，僅在大壩左側庫內(nèi)見少量基巖，表部強風化狀，其余大部分地段為第四系殘坡積層覆蓋。2）地層巖性區(qū)內(nèi)出露地層比較單一，由老到新分述如下：石炭系下統(tǒng)大塘組(c1d1)灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r，厚度大于200m，分布于整個工程區(qū)，在庫內(nèi)左岸有出露。第四系殘坡積堆積(qedl)：灰黃色含碎石粉質粘土，厚度0.83.5m，廣泛分布于兩岸山坡及沖溝等部位。第

32、四系全新統(tǒng)沖積堆積(q4al)：上部為棕黃色粉質粘土，下部砂礫石層。結構松散，礫石磨圓度差，成分以灰?guī)r、砂巖為主，分布在大壩上、下游一帶。第四系人工堆積(qs)： 在大壩區(qū)域主要為人工堆積的以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土，為大壩填筑體；排水棱體區(qū)主要為塊石夾土；其余局部為漿砌石體，形成大壩的壩體排水溝、溢洪道擋墻等。3）地質構造壩址區(qū)呈單斜構造，巖層走向n50w，斜切河床，傾向上游偏右岸（sw），傾角810。據(jù)調查，壩區(qū)未見斷層發(fā)育，節(jié)理裂隙比較發(fā)育，主要有以下幾組：n30e，se85，斜切河床，節(jié)理面平直、閉合，地表可見延伸長約4m，一般34條/m；n70w，ne75，斜切河床，節(jié)

33、理面平直，閉合，地表可見延伸長約3m，約12條/m。4）水文地質條件壩區(qū)地下水類型除第四系松散堆積層孔隙水外，主要為巖溶裂隙水，分布在中厚層狀白云質灰?guī)r溶蝕裂隙中，接受大氣降水及第四系孔隙水補給，根據(jù)區(qū)域水文地質資料和現(xiàn)場調查表明，水庫河床是本區(qū)地下水最低排泄基準面，兩岸地下水均補給河水。地下水埋藏深度，左岸816m，右岸614m。 根據(jù)鉆孔壓水試驗成果，大壩基巖體透水性從上至下大致分為：淺部中等透水帶：巖體多為強風化，透水率21.529.8lu，本帶厚515m，分布河床壩基及兩岸壩肩；中部弱透水帶上帶：巖體呈弱風化狀態(tài)，透水率6.08.8lu，分布河床及左、右兩岸壩肩，標高230255m。5

34、）物理地質現(xiàn)象巖溶壩基巖石主要為石炭系下統(tǒng)灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r。據(jù)初步調查，壩基巖溶發(fā)育的基本特征和規(guī)律是：a、地表所見巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝和溶槽；b、鉆孔揭露，壩基和壩肩無大規(guī)模的巖溶現(xiàn)象存在，據(jù)鉆探資料，壩基淺表部發(fā)育少量溶隙，主要發(fā)育在強風化巖體內(nèi)，寬約0. 20.5cm，充填碎石和泥，約2條/m，下部弱風化巖體溶隙少見；c、巖溶發(fā)育受層面和構造控制?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)所有的溶蝕均沿層面或節(jié)理裂隙發(fā)育，說明層面或構造對巖溶發(fā)育的控制作用。風化壩基巖石為石炭系下統(tǒng)(c1d1) 灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r，巖體較堅硬，抗風化能力較強，壩基巖石呈強弱風化狀態(tài)，上部強風化帶厚26.5m，以下為弱風化巖

35、體。坍塌 左岸公路邊坡及溢洪道右岸邊坡為殘坡積含碎石粘土層，結構松散，上部殘坡積在雨水等外在因素的影響下形成小規(guī)模的坍塌，體積約1030m3。2.3.2 壩基主要工程地質問題與評價據(jù)現(xiàn)場調查和對運行期觀察資料的綜合分析，xx水庫壩基（肩）滲漏是其存在的主要工程地質問題。2.3.2.1 壩基滲漏問題河床壩基為石炭系下統(tǒng)灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀n50w，sw810，現(xiàn)場調查大壩下游有一個集中滲漏點，滲漏量0.25l/min，其主要原因是壩基淺部巖體為強風化狀態(tài)，溶蝕裂隙較發(fā)育，寬約0. 20.5cm，充填碎石和泥，約2條/m，淺部巖體透水性強，鉆孔壓水試驗透水率q21.529.8lu，為

36、中等透水帶。另外據(jù)當?shù)卮迕穹从?，施工時，對壩基表部溶蝕風化溝槽未進行任何處理即進行填筑，也沒有作防滲處理，從而為壩基滲漏留下隱患。2.3.2.2壩肩滲漏問題壩肩滲漏主要發(fā)生在壩體與山體接觸帶部位，其表現(xiàn)形式為散浸和滲水。根據(jù)水庫多年運行觀測資料，隨庫水位升高，散浸面積擴大，滲水處流量增大。水庫蓄水后， 在右壩肩的山坡與壩體接觸帶有1處散浸，分布在壩頂以下約15m處。滲漏產(chǎn)生的原因一是壩肩表部的第四系松散堆積物沒有徹底清除，直接將壩體填筑在孔隙度偏大，結構較松散的殘坡積土層上；二是由于壩肩表部基巖強風化狀態(tài)，溶溝、溶槽及溶隙較發(fā)育，充填含碎石粘土，透水性較大。綜上所述，造成了壩肩接觸部位的滲漏。

37、2.4 壩體工程地質特性2.4.1 壩體填土組成及分區(qū)通過調查并結合鉆孔資料，大壩填筑土主要為棕紅色以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土。根據(jù)鉆探資料，壩體大致可分為四個區(qū)，即：區(qū)為壩體填土，其材料主要為棕紅色以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土，從鉆探情況看，該區(qū)碾壓不密實，易垮孔，特別是水位線以下滲水嚴重；區(qū)為壩體與壩基接觸帶，其材料主要為棕紅色以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土，通過現(xiàn)場注水試驗，接觸帶處透水性較大，滲透系數(shù)（7.68.8）10-4cm/s，屬中等透水帶；區(qū)為排水棱體，主要為塊石夾土，結構松散；區(qū)為基巖，主要為黑色中厚層狀白云質灰?guī)r，基巖表面多呈強風化，巖石

38、較破碎，溶蝕裂隙較發(fā)育，約2條/m，透水性較大；下部弱風化巖體完整性較好，透水性相對較弱。2.4.2 填土物理力學特性為了調查填土的物理力學特性，在壩體有代表性的斷面上布置鉆孔和現(xiàn)場注水試驗。共取原狀土樣16組，現(xiàn)場注水試驗3點，現(xiàn)場標準貫入試驗7次。土工試驗成果見附表2.4.2-1。根據(jù)試驗成果，用數(shù)理統(tǒng)計法分別計算出各種物理力學性質指標平均值、大值平均值、小值平均值，統(tǒng)計結果見表2.4.2-2，然后根據(jù)統(tǒng)計值按如下原則確定土的各種物理力學性質指標，xx水庫大壩巖土物理力學性質指標推薦值見表2.4.2-3。其物理力學性質指標推薦值具體確定如下：含水量、孔隙比、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)推薦值取試驗值

39、的大值平均值；干密度、內(nèi)摩擦角、凝聚力推薦值取小值平均值； 濕密度、塑性指數(shù)、液性指數(shù)取算術平均值；快、慢剪的抗剪強度指標，根據(jù)試驗資料取小值平均值，當試驗數(shù)據(jù)偏少時，結合工程類比提出；室內(nèi)、外滲透試驗數(shù)據(jù)有一定的出入，這可能與現(xiàn)場取樣不規(guī)范，路途運輸未采取防震措施有關。因此，滲透系數(shù)取值以現(xiàn)場注水試驗資料為準。xx區(qū)xx水庫壩體土工試驗成果匯總表表2.4.2-1 xx區(qū)xx水庫壩體填筑土體室內(nèi)試驗成果統(tǒng)計表 表2.4.2-2 試驗組數(shù)統(tǒng)計項目天然狀態(tài)下土的物理性指標土 的 抗 剪 強 度含水量%濕密度g/cm3干密度g/cm3孔隙比土粒比重塑性指數(shù)液性指數(shù)垂直滲透系數(shù)cm/s水平滲透系數(shù)cm

40、/s壓縮系數(shù)mpa-1固結快剪慢 剪摩擦角凝聚力kpa摩擦角凝聚力kpa16區(qū)間值18.032.6/1.741.96/1.371.57/0.7350.971/2.702.73/13.118.1/-0.420.41/1.85e-051.19e-04/2.17e-051.19e-04/0.1840.625/12.314.9/20.823.7/14.315.4/19.022.7/平均值25.71.861.480.8412.7214.8-0.01 4.81e-05 7.29e-050.39713.522.414.920.7大值平均值(28.3)(1.91)(1.53)(0.927)(2.73)(15.

41、1)(0.17)(7.34e-05)(9.08e-05)(0.547)(14.3)(23.2)(15.4)(21.8)小值平均值22.41.821.410.7892.7114.2-0.182.34e-055.50e-050.28113.021.614.319.7標準貫入試驗和注水試驗成果統(tǒng)計表續(xù)表2.4.2-2 鉆孔編號n63.5 標 準 貫 入 試 驗鉆 孔 注 水 試 驗 （k：cm/s）備注孔深（m）擊數(shù)孔深（m）擊數(shù)孔深（m）擊數(shù)孔深（m）滲透系數(shù)孔深（m）滲透系數(shù)孔深（m）滲透系數(shù)zk12.42.796.16.47/zk23.84.189.09.37/15.216.57.610-4/

42、zk33.74.0913.613.97/5.58.94.310-414.216.54.310-4/xx區(qū)xx水庫巖土體物理力學指標推薦值表 表2.4.2-3分區(qū)巖性含水量（%）濕密度（g/cm3）飽和密度（g/cm3）干密度（g/cm3）孔隙比滲透系數(shù)k（cm/s）固結快剪固結慢剪備注垂直水平（）c（kpa）（）c（kpa）壩體填土區(qū)（）礫質粘土28.31.821.851.410.9274.310-44.510-413211419均質壩主壩壩基接觸帶區(qū)()/8.210-4/排水棱體（）塊石夾土/2.22.25/2.510-2/分區(qū)巖性風化程度飽和抗壓強度（mpa）抗剪強度抗剪斷強度抗沖刷流速備

43、 注fc(mpa)fc(mpa)（m/s）壩基白云質灰?guī)r強風化20250.420.46/0.500.540.150.2034工程地質類比溢洪道基礎弱風化35400.640.68/0.750.800.250.3562.4.3 壩體填筑質量評價2.4.3.1壩基處理質量評價據(jù)了解，大壩兩岸壩肩與山體接觸部位清基未達基巖，仍殘留有殘坡積松散堆積物，說明當時清基不徹底；另外，在部分清至基巖區(qū)，由于基巖面表部溶蝕溝槽較發(fā)育，也未對這些溶蝕溝槽進行深挖擴挖，也未清除溶蝕溝槽中充填的含碎石粘土，在大壩運行中，導致兩壩肩沿接觸部位中的殘坡積層、溶蝕溝槽等形成滲漏或散浸，并隨水位抬升滲漏更加嚴重。2.4.3.2

44、壩體填筑質量根據(jù)鉆孔資料，大壩填土主要以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土，其干密度1.371.57g/cm3，孔隙比0.7350.971，現(xiàn)場注水k=（4.38.8）10-4cm/s。另外，在鉆探過程中，存在垮孔、軟泥縮孔現(xiàn)象，特別是水位線以下尤為如此。因此，總體上看，壩體填土質量、填筑質量均較差，究其原因：大壩填筑材料就近開采，未經(jīng)嚴格篩選，各料場土質差異大；由于壩址區(qū)建壩時交通不便，無法運行大型機械設備，填土主要靠當?shù)貐⑴c施工的村民肩挑手抬，或從山坡開挖后順坡滑下，逐層填筑，再用石碾簡單夯壓處理，夯壓不密實?？傊?，鑒于當時的施工條件、施工設備，加之大兵團作戰(zhàn)，現(xiàn)場施工質量控制不嚴，從

45、而導致填土土層過厚，夯壓不實，留下諸多隱患，故水庫運行50多年來，先后出現(xiàn)大壩滲漏、臥管嚴重腐蝕、脫落及鋼筋裸露等問題。由于種種原因，水庫存在的一些病險情況得不到及時處理，長期處于帶病運行狀態(tài)。2.4.4 壩體主要問題及評價2.4.4.1壩體散浸及滲漏水庫蓄水后，左、右壩端下游坡均不同程度存在散浸和滲漏現(xiàn)象，且隨庫水位的增高，其面積和滲水量加大。其產(chǎn)生的原因主要是壩體填土質量差，壩體填土為就近山坡殘坡積土體，碎石含量較高，結構松散，成份雜，其干密度1.371.57g/cm3，孔隙比0.7350.971，現(xiàn)場注水k=（4.38.8）10-4cm/s；再之是由于限于當時的施工條件，僅為人工用石塊夯

46、壓，填土沒有壓實，孔隙比較大。在長期的運行中，造成壩體散浸和滲漏?，F(xiàn)場調查現(xiàn)場調查大壩下游壩坡有兩個集中滲漏點，滲漏量0.10.15l/min，2.4.4.2壩體變形大壩從建成到運行至今，由于壩內(nèi)放水涵洞破裂漏水，使得附近土體飽和軟化，產(chǎn)生沉陷變形，從而導致上部壩體局部出現(xiàn)塌陷。2.5 其他附屬建筑物工程地質條件及評價2.5.1 灌溉輸水涵洞大壩灌溉輸水涵管位于大壩左側壩體內(nèi)，置于壩體填土以礫質粘土為主，含少量粘土和礫質砂質粘土之上，填土孔隙度大，結構松散。涵管為圓形漿砌石砌筑，斷面尺寸為=0.5m，全長75m，進口底板高程240.03m，無閘門控制，上游處采用放水臥管控制。根據(jù)調查和運行觀測

47、資料，放水涵管主要存在漏水較大，斷裂或堵塞等問題。通過初步分析認為，由于涵管基礎為松散填土，夯壓不密實，加上襯砌質量較差，在多年運行過程中，水流長期沖刷，基礎出現(xiàn)不均勻沉降，造成上述現(xiàn)象。2.5.2 溢洪道溢洪道位于大壩右側，其型式為正槽敞開式寬頂堰，堰頂高程250.25m，堰寬3.0m，最大下泄流量6.0m3/s。溢洪道兩側墻用漿砌石襯砌，底板為約10cm的混凝土。進口處未設置閘門，下游亦未見設置消能設施。溢洪道直接置于石炭系下統(tǒng)(c1d1) 灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r之上，巖層產(chǎn)狀n50w，sw810，表部巖體強風化狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，右側岸坡為殘坡積土層。據(jù)調查，溢洪道邊坡巖體經(jīng)常發(fā)生小規(guī)

48、模的坍塌變形破壞，并使其堵塞。究其原因，溢洪道右側邊坡為殘坡積土體，結構較松散，加上在重力、降雨等因素的作用下，而發(fā)生小規(guī)模的坍塌。2.6 抗震評價根據(jù)1/400萬中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖及中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖（gb18306-2001）確定，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相應的地震基本烈度為度。根據(jù)試驗成果，大壩填土的液限為36.6%47.0%，塑限為23.5%28.9%，塑性指數(shù)為13.118.1，液性指數(shù)為0.420.41，孔隙比為0.7350.971，根據(jù)水工建筑物抗震設計規(guī)范（sl203-97）規(guī)定：當液性指數(shù)il0.751.0，或塑

49、性指數(shù)ip10時，填土才有可能在地震時發(fā)生液化，宜考慮作抗震分析。上述分析可知，xx水庫大壩填土不屬于此類，加之地震基本烈度為度，故可以不做抗震分析。2.7 結論及建議2.7.1結論1）工程區(qū)地處新華夏構造體系南嶺東西復雜構造帶中段北部，xx嶺背斜西北翼。附近無大的區(qū)域斷層通過，根據(jù)1:400萬中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖及中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖（gb18306-2001），本工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相應地震基本烈度為度，屬相對穩(wěn)定地塊。 2）大壩為均質土壩，調查表明，壩體填筑質量較差，碾壓不密實，結構較松散，干密度偏小，滲透系數(shù)偏大，含水量

50、偏高，部分壩段壩身存在滲漏、散浸及變形現(xiàn)象。3）由于施工清基不徹底，尤其兩岸壩肩仍殘留有第四系松散堆積的殘坡積層，加上表部巖體溶蝕發(fā)育，透水性強，以致存在接觸滲漏，并且隨庫水位升高，滲漏量相應增加，滲漏量的變化與庫水位具有較好的相關關系。4）壩基地層主要為石炭系下統(tǒng)灰黑色中厚層狀白云質灰?guī)r。上部巖體比較破碎，多為強風化，溶蝕裂隙較發(fā)育，透水率較大，加上前期防滲處理效果差，是壩基滲漏的主要原因。5）溢洪道右側邊坡表部為殘坡積土體，結構較松散，加之在重力、降雨等因素的作用下，經(jīng)常發(fā)生坍塌，并使其堵塞，危及建筑物的安全。6）臥管、放水涵管因施工質量較差，加之多年運行中水流沖刷等影響，存在漏水嚴重、脫

51、落，錯斷等問題，危及大壩安全。7）綜合分析各項因素，參照水庫大壩安全評價導則sl258-2000評定標準，評定該工程質量不合格。2.7.2建議鑒于本工程存在上述較嚴重的問題，建議盡快采取措施，擬定除險加固處理方案。3大壩運行管理評價3.1工程概況xx水庫壩址位于xx區(qū)xx鎮(zhèn)xx村，東經(jīng) 113040，北緯 25o 40， 屬湘江水系xx二級支流，集雨面積1.2km2。大壩為均質土壩，壩頂高程252.33m，壩頂軸線長90m，壩頂寬3.6m；正常蓄水位250.25m，正常庫容23萬m3。水庫于1958年動工，1959年完成，設計單位原郴縣水電局，施工單位原塘溪公社人民群眾。該水庫為小型水庫，是一

52、座具有防洪、灌溉（設計900畝，有效1200畝，最大實灌1200畝，），養(yǎng)魚（養(yǎng)魚水面50畝，最高總產(chǎn)0.5萬kg）等綜合效益的工程。樞紐由大壩、溢洪道（堰頂高程250.25m，堰頂寬3.0m，堰型寬頂堰、正槽）、涵管（進口底板高程240.30m、砼圓形管)等組成。3.2大壩設計及施工情況簡述xx水庫興建于1958年，原為小型水庫，壩高16.7m，壩頂軸線長90，臥管放水，灌溉共有5全村受益16個組,即曾家、八十八、窄下橋、xx、周家、左家等，灌區(qū)面積共1200畝水田，人口1000人。3.3歷年運行中出現(xiàn)的問題及處理情況xx水庫工程自1959年工程完工以來，工程歷年出現(xiàn)問題如下：大壩：大壩基礎滲水，庫內(nèi)左側漏水嚴重。溢洪道：尾端未設消力池。輸水建筑物：臥管、消力井嚴重老化。險情加固情況如下：1999年汛期時溢洪道右岸出現(xiàn)過山體滑坡，但已組織人員清除，并砌筑石墻，2001年，庫內(nèi)左側距大壩80m處離庫底2m位置出現(xiàn)一直徑30cm的漏水孔，漏水繞過大壩，從壩后端15m長的石洞流出，當年冬季用砼封堵，并在庫內(nèi)左側壩進行了約300m2寬的混凝土面板鋪設處理，但未