安全生产管理牛角坡大坝安全综合评价报告
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{安全生产管理}牛角坡大坝安全综合评价报
告
湖南省赫山区牛角坡水库小(2)型水库
大坝安全综合评价报告
(审定稿)
益阳市水利水电勘测设计研究院
二○一一年九月
设计单位:益阳市水利水电勘测设计研究院设计证号:A14(水利行业乙级)
勘察证号:181147-ky(岩土工程乙级)
院长:贾鹏辉
总工程师:向新颜
审查:庄稼
项目负责:周益安
参加人员:张群武周益安刘巧南
陈跃清陈恒黎敏
5、防洪标准复核
5.1设计洪水复核
5.2调洪演算
5.3水库抗洪能力复核
5.4结论
6、渗流安全评价
6.1坝体渗流安全评价
6.2其他建筑物渗流安全评价
6.3结论
7、结构安全评价
7.1大坝结构安全评价
7.2其他建筑物结构安全评价
7.3结论
8、抗震安全复核
9、结论与建议
9.1结论
9.2建议
附图
1、牛角坡水库枢纽工程平面布置图
2、牛角坡水库大坝纵剖面图
3、牛角坡水库大坝横断面图
4、牛角坡水库溢洪道平面图、纵剖面图
5、牛角坡水库涵管纵、横剖面图
大坝运行管理评价为差,防洪安全性评价为B级,渗流安全性评价为C级,结构安全性评价为B级,根据《水库大坝安全评价导则》SL258-2000之大坝综合评价方法,牛角坡水库大坝评定为三类坝。
益阳市水利局组织专家对安全鉴定成果进行了核查,确定牛角坡水库大坝为三类坝。
1.2工程概况
1.2.1水库工程位置
牛角坡水库位于益阳市赫山区泥江口镇高洞村,东径112°16′、北纬28°25′,位于资水一级支流志溪河流域,大坝下游距泥江口20km,距省道S308线4km。
该水库坝址以上控制集雨面积0.56km2,干流长度0.82km,干流平均坡降33‰,库区风区长度为140m,水域平均水深为13m,多年汛期最大平均风速为12.0m/s。
1.2.2主要效益
牛角坡水库是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益的小(2)型水利工程。
水库设计总库容12.12万m3,正常库容11.64万m3,死库容0.75万m3,本次复核总库容11.98万m3;水库设计灌溉面积600亩,受益人口1200人;水库有可养鱼水面5亩;水库下游防洪保护面积4200亩,保护人口4500人。
1.2.3枢纽的主要建筑物及其特性参数
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成。
大坝为均质土坝,坝顶高程149.80m(相对高程,以溢洪道控制段进口处底板控制点高程为148.35m,下同),最大坝高15.50m,坝顶宽5.0m,坝顶轴线长80m。
大坝上游从上往下坡比为1:2.6、1:2.0,上游高程142.30m设有一级平台;大坝下游从上往下坡比为1:2.0、1:3.1、
1:2.2,下游高程143.45m、138.20m处设平台,平台宽分别为3.0m、4.5m。
溢洪道位于大坝右岸山体,为岸边正槽式,控制段为矩形明渠,控制段长12m,底板宽6m,进口底板高程148.35m;泄槽段长68m,底板宽6~4m。
现状溢洪道未衬砌,经多年运行,毁坏严重,陡坡段两侧无导墙,另外,溢洪道控制段兼做建筑物连接通道,影响泄洪。
输水涵管距左坝端约27m处,净尺寸为0.45×0.8m碑石箱涵,设计最大放水流量0.2m3/s,全长85m,进口底板高程为137.20m,底板纵坡1/210,现状涵管四周渗漏严重。
1.2.4工程的简要建设过程
牛角坡水库始建于1954年6月,1958年12月竣工,坝顶高程149.80m,可蓄水量11.64万m3,原设计灌溉面积600亩,现实际灌溉面积500亩。
牛角坡水库由原益阳县水电局设计并提供技术指导,由原岩子潭(公社)组织有关技术人员及当地群众进行施工。
水库枢纽工程施工时就地取土、人工夯实,填筑土料多为两岸山坡残坡积物,大坝清基不彻底。
1.2.5工程存在的主要问题
(1)大坝坝基渗漏严重
坝体渗漏:大坝为均质土坝,整体填筑质量一般,其土体土主要为残坡积土、粉质粘土和砾质重壤土组成,土体在长期的渗透水流作用下,结构遭到一定程度的破坏,透水性也较强;为中等透水层,渗透系数不满足K<1×10-4cm/s规范要求。
大坝坝基泥质页岩夹变质板岩为中等风化程度,由于坝体填筑时对基础清除不彻底,从而导致其岩体与填筑土体接触不紧密,坝体与基岩接触面形成接触冲刷或接触流失出现渗漏。
现场压水试验表明,大坝下伏强风化岩石的透水率较大,表层岩石透水率为11.3~16.2Lu,渗漏现象明显。
大坝两岸山体出露基岩为石英砂岩,风化程度高,
节理、裂隙发育好,岩石较破碎,通过现场压水试验查明,两岸山体上部岩体透水率为13.3~18.2Lu,透水率较大,为中等透水带,渗漏现象较为严重。
(2)泄洪设施配套不完善
溢洪道位于右坝端,为岸边正槽式,控制段为矩形明渠,现状溢洪道控制段未衬砌,经多年运行,毁坏严重,影响泄洪;陡坡段两侧无导墙;出口无消能设施,另外,溢洪道控制段兼做建筑物连接通道,影响泄洪,危及大坝安全。
(3)输水设施不满足要求
输水涵管为碑石箱涵结构,经过多年运行已部分损坏脱落,部分条石错位,造成涵管渗漏及堵塞严重,涵管周围土体已经空虚,四周渗漏严重,给大坝安全造成隐患。
(4)大坝坝脚无排水设施,渗透水流冲刷坝体带走泥沙。
(5)防汛通道不满足防汛管理要求
水库现有建筑物连接通道长0.3km,其路面均为土质路面,未做加固处理,经多年运行,路面破坏严重,坑坑洼洼,无法满足防汛物质的及时调运,急需进行路面整修硬化,以利于水库防汛及管理。
(6)大坝目前无任何观测设施和设备,不满足《土石坝安全监测技术规范》SL60-94的要求。
(7)水库管理所无值班室。
2.3输水建筑物
现有输水涵管结构为三合土墓碑衬砌,距左坝端约27m处,净尺寸为0.45×0.8m碑石箱涵,设计最大放水流量0.2m3/s,全长85m,进口底板高程为137.20m,底板纵坡1/210。
当库水位较高时,沿涵渗漏较严重。
2.4其他附属建筑物
大坝坝脚无排水设施,渗透水流冲刷坝体带走泥沙。
水库现有防汛通道路面为土质路面,未做加固处理,经多年运行,路面破坏严重,坑坑洼洼,防汛物质难以调运。
大坝目前无任何安全监测设施和设备,不满足《土石安全监测技术规范》SL60-94的要求。
水库无防汛值班室。
2.5近坝库岸
水库周围植被覆盖较好,库盆两岸无大的溪流,主要受上游汇水区降雨地表径流的季节性补给,固体径流来源较小,无大的淤积问题及滑坡、崩塌等库岸稳定问题。
库区地表分水岭宽厚,无低矮邻谷和垭口存在,封闭条件良好,因此,不存在库区渗漏问题。
2.6结论
现场安全检查表明,大坝存在坝体、坝基渗漏。
其次,现状溢洪道未衬砌,经多年运行,毁坏严重,陡坡段两侧无导墙,不能安全泄洪。
另外输水涵管为三合泥砌条石箱涵结构,经过年运行,老化逐年加剧,导致管周渗漏严重。
根据检查所发现的问题,严重影响牛角坡水库大坝的安全运行,根据《大坝安全鉴定办法》的有关规定,专家组确定牛角坡水库大坝为三类坝。
库区出露地层主要为第四系覆盖层和元古界板溪群(Pt)岩层。
由新到老分述如下:
(1)第四系覆盖层
①人工填土(Q s):红褐色,以残坡积土为主,主要由粉质粘土、粘土、粘土夹沙、砂卵石组成,沙为粗砂,卵石直径约3mm-8mm,极为疏松。
为坝体人工填筑土,分部不均匀,物理力学性质差异较大。
②冲积堆积(Q4al):主要为粉质粘土层夹少量砂卵砾石,黄褐色,含黑色铁锰质结核。
结构较密实,含水量较低,可-硬塑状。
分布较均匀,物理力学性质差别不大。
③残坡积土(Q edl):黄褐色、红褐色,为砂质板岩的风化产物,主要以砾质粘土为主,局部呈粘土状,结构较紧密,分布较广。
(2)元古界板溪群(P t)岩层
元古界板溪群岩层在该区域分布较广泛,坝区出露地层为主要为泥质页岩夹变质板岩,黄色、黄褐色,呈厚层块状,两岸山体风化程度较高,岩石节理、裂隙较发育。
3.1.4地质构造
坝区位于雪峰山弧形构造东北转折端,受其影响,区域内褶皱构造发育,但运动年代久远,早已稳定,区内无新的构造活动,相对稳定。
根据《中国地震动参数区划图(1:400万)》(GB18306-2001),工程区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,场地地震基本烈度为Ⅵ度,属相对稳定地区。
区内未见大的断裂或活动断裂通过,区域稳定性较好。
3.1.5水文地质条件
坝区地下水主要为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水,为简单型水文地质条件。
基岩裂隙水储存运移于基岩裂隙中,接受大气降水、地表水、上部松
坝基接触不甚紧密,容易形成渗漏通道,整体工程质量较差。
(2)其他建筑物
溢洪道位于大坝左坝端山体,型式为岸边正槽式,溢洪道底板及两侧基底均为基岩。
进口段为为上坝公路,控制段坡角较陡,边坡稳定性及抗冲刷能力差,且长年失修,严重冲毁变形,且淤积严重,杂草丛生。
影响大坝安全泄洪。
涵管为三合泥砌条石箱涵结构,涵管基础为基岩,受当时物质条件限制,块石易风化,砂浆的拌制质量较差,经过几十年的运行,构成涵管的条石中之间砂浆经过多年运行已部分损坏脱落,部分条石错位,造成涵管渗漏及堵塞严重,涵管周围土体已经空虚,存在渗漏通道,当库水位较高时,沿涵渗漏较严重。
3.3工程现状质量检测与评价
(1)大坝渗漏严重
水库大坝为均质土坝,坝体填筑土料主要来源于附近山坡,为碎屑岩风化后的残坡积物,成分以含少量砾的粉质粘土和砾质重壤土为主,土体中杂质含量高,土料均一性差,填土性质不均一,孔隙率较大,透水性较强,导致大坝渗漏。
通过现场注水试验,填土渗透系数值为7.2×10-4~7.4×10-4cm/s,渗透系数不满足K<1×10-5cm/s规范要求。
大坝坝基泥质页岩夹变质板岩为中等风化程度,岩石节理裂隙较发育,由于坝体填筑时对基础清除不彻底,从而导致其岩体与填筑土体接触不紧密,当库水位较高时,坝体与基岩接触面形成接触冲刷或接触流失出现渗漏。
现场压水试验表明,大坝下伏强风化岩石的透水率较大,表层岩石透水率为11.3~16.2Lu,渗漏现象明显。
大坝两岸山体出露基岩为石英砂岩,山体外观为山舌状,向河床延伸较远,长期在水的作用下,风化程度高,节理、裂隙发育好,岩石较破碎,
通过现场压水试验查明,两岸山体上部岩体透水率为13.3~18.2Lu,透水率较大,为中等透水带,渗漏现象较为严重。
大坝各区物理力学性质指标推荐值见表3-4。
(2)其他建筑物
溢洪道位于大坝左坝端山体,型式为岸边正槽式,溢洪道底板及两侧基底均为基岩。
进口段为为上坝公路,控制段坡角较陡,边坡稳定性及抗冲刷能力差,且长年失修,严重冲毁变形,且淤积严重,杂草丛生。
影响大坝安全泄洪。
涵管为三合泥砌条石箱涵结构,涵管基础为基岩,受当时物质条件限制,块石易风化,砂浆的拌制质量较差,经过几十年的运行,构成涵管的条石中之间砂浆经过多年运行已部分损坏脱落,部分条石错位,造成涵管渗漏及堵塞严重,涵管周围土体已经空虚,存在渗漏通道,当库水位较高时,沿涵渗漏较严重。
3.4结论
(1)牛角坡水库位于雪峰山脉东北转折端,属构造剥蚀丘陵地貌。
从区域地质上看,库区大体位于新华夏系雪峰弧形构造北段向东偏转部位末端附近,两岸植被覆盖良好。
坝址区未见有滑坡、崩塌等不良物理地质现象,自然山坡较稳定。
(2)工程区范围内地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,场地地震基本烈度为Ⅵ度。
(3)水库存在坝体和坝基渗漏等工程地质问题,建议对大坝进行防渗处理;对溢洪道进行整修加固;封堵输水涵,新开输水隧洞。
(4)在下阶段除险加固初步设计时,应补充适当的地勘与试验工作,详细查明大坝及附属建筑物的地质情况,复核本阶段相关地质参数,对天然建筑材料等进行详细调查。
牛角坡水库大坝安全评价报告益阳市水利水电勘测设计研究院综上,牛角坡水库大坝工程质量评价为:不合格。
4.4大坝安全监测
由于该水库属小(2)型水库,没有设立资料库,加上管理人员经常变动,经费紧张,到目前为止,大坝安全监测方面无任何观测设施和设备,不满足《土石坝安全监测技术规范》SL60-94的要求。
4.5结论
(1)牛角坡水库制定了水库管理规章制度及年度工作计划,基本按审定的年度防洪及调度计划合理运用,但缺乏水文测报。
(2)大坝曾针对严重险情进行过针对性加固处理,但受资金限制,部分问题未得到根治,目前水库仍存在着坝基渗漏、输水设施渗漏、溢洪道破坏等问题。
(3)大坝安全监测方面无任何观测设备设施,都是凭外表观察,不利于问题的及时发现。
综上,牛角坡水库大坝运行管理评价为:差。
5、防洪标准复核
5.1设计洪水复核
5.1.1工程等级及洪水标准
牛角坡水库设计总库容12.12万m3(本次复核值),正常库容10.50万m3,水库原设计灌溉面积600亩,现实际灌溉面积500亩。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000和《防洪标准》GB50201-94的有关规定,确定牛角坡水库为小(2)型水库,属Ⅴ等工程,主要建筑物级别为5级。
牛角坡水库位于低山丘陵区,水库大坝为均质土坝,遵照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000和《防洪标准》GB50201-94的有关规定,此次复核确定其防洪标准为:20年一遇设计,200年一遇校核。
5.1.2基本资料
牛角坡水库位于湖南省益阳市赫山区泥江口镇高洞村,居东径112°16′、北纬28°25′,属资江一级支流志溪河流域。
水库坝址控制集雨面积0.56km2,坝址以上干流长度0.82km,干流平均坡降为33‰。
库区内多为低山丘陵地带,地表植被覆盖一般。
流域内无大的水利工程,该水库无外引面积。
牛角坡水库缺乏完整的、长系列的水文实测资料,故本次洪水复核参照《湖南省暴雨洪水查算手册》(1984年9月出版,以下简称《查算手册》)的方法推算。
5.1.3设计暴雨
牛角坡水库坝址控制集雨面积为0.56km2,小于500km2,符合《查算手册》的适应范围。
根据牛角坡水库所处地理位置和控制集雨面积,查《查算手册》图三
得流域中心H24点均=112mm,由图四查得变差系数Cv=0.49,由设计频率p 及Cv=0.49查表(二)得K p=5.0%=1.97、K p=0.5%=3.00。
则20年一遇点雨量为112×1.97=220.6mm,200年一遇点雨量为112×3.00=336.0mm。
由《查算手册》图一知该流域属暴雨一致区第7区。
根据本水库集雨面积为0.56km2,在10km2以内,可视为设计点雨量已笼罩水库集雨面积,不必进行点、面的转换,点、面雨量折算系数α取1,则20年一遇面雨量为220.6mm,200年一遇面雨量为336.0mm。
其它有关参数的查算结果见表5.1.3。
5.2.2调洪计算的基本方程
根据水量平衡原理,调洪计算的基本方程为:
(Q1+Q2)Δt/2-(q1+q2)Δt/2=V2-V1=ΔV
式中:Q1、Q2——时段Δt始末入库流量,单位:m3/s
q1、q2——时段Δt始末出库流量,单位:m3/s
V1、V2——时段Δt始末水库蓄水量,单位:m3/s
Δt——计算时段,单位:s
5.2.3调洪计算的基本资料
(1)入库流量的基本资料
牛角坡水库没有进行入库流量观测,因此其入库流量过程只能参照《查算手册》推算,详见“5.1.5入库洪水过程线”。
(2)库容曲线
此次调洪计算采用水库管理所提供的库容曲线,水库水位~库容关系见图5.2.3-1。
(3)泄流曲线
牛角坡水库溢洪道进口控制段为矩形明渠,进口控制宽度为6.0m,进口底板高程148.35m,底板纵坡1.0%。
参照《溢洪道设计规范》SL253-2000的有关规定,泄流量按近似明渠均匀流进行计算:
式中:A——过水断面积,m2
C——谢才系数
R——水力半径,m
x——湿周,m
i——渠底纵坡,取i=0.010
n——按SL253-2000表A.7确定,本次取n=0.025。
利用上式求得库水位与溢洪道泄流量的关系如表5.2.3及图5.2.3-2。
A—安全加高,m,根据SL274-2001中表5.3.1确定为:设计情况取A=0.5m,校核情况取A=0.3m。
①波浪要素的计算:
式中:h m—平均波高,m
W—设计风速,多年汛期最大风速平均值为12.0m/s,设计情况取W=1.5×12.0=18.0m/s,校核情况取W=12.0m/s;
D—风区长度,根据库区地形图可知D=140m;
H m—水域平均水深,取H m=13m;
T m—平均波周期,s
L m—平均波长,m
g—重力加速度,取g=9.81m/s2
②设计波浪爬高R p的计算:
因为m=2.6∈(1.5~5.0),所以设计波浪爬高按下式计算:
式中:K p—累积频率换算系数,按SL274-2001表A.1.13确定,本次取K p=1.84。
KΔ—斜坡的糙率渗透性系数,按SL274-2001表A.1.12-1确定,取KΔ=0.85。
K w—经验系数,按SL274-2001表A.1.12-2确定。
③风壅水面高度e的计算:
式中:K—综合摩阻系数,取3.6×10-6。
β—计算风向与坝轴线法线的夹角,本次取β=0°。
坝顶超高计算成果见表5.3.1。
依据规范计算得其大坝顶部要求最低高程为149.80,与该水库现有坝顶高程149.80m基本持平,故该水库大坝现状的抗洪能力满足规范要求。
牛角坡水库大坝顶部要求最低高程
表5.3.1
根据SL258-2000《水库大坝安全评价导则》,该水库大坝防洪安全性被评定为B级。
(5)《有限单元法原理与应用》(第二版)朱伯芳编著,中国水利水电出版社1998.10。
6.1.4渗流计算结果
6.1.4.1渗流计算工况的选择
根据《碾压式土工坝设计规范》SL274-2001第8.1.2条规定:渗流计算时应考虑水库运行中的不利条件。
本次渗流计算分析按以下工况进行:(1)上游正常蓄水位与下游相应无水;
(2)上游设计洪水位与下游相应无水;
(3)上游校核洪水位与下游相应无水;
(4)库水位快速降落时,对上游坝坡稳定不利的情况。
6.1.4.2稳定渗流计算结果
本次稳定渗流计算工况为前述的三种工况,各工况下的计算结果如下:(1)正常蓄水位情况:上游库水位148.35m,相应下游无水时,坝体浸润线见表6-2,坝体渗透运行情况见图6-2,图中浸润线以大坝上游坝脚为坐标原点,下同。
(2)设计洪水位情况:上游库水位148.88m,相应下游无水时,坝体浸润线见表6-3,坝体渗流运行情况见图6-3。
(3)校核洪水位情况:上游库水位149.10m,相应下游无水时,坝体浸润线见表6-4,坝体渗流运行情况见图6-4。
大坝下游坡渗流出逸面上最大渗透坡降值见表6-9。
6.1.4.3非稳定渗流计算结果
(1)库水位快速降落时段的确定
本次库水位快速降落过程的确定中,作了如下假定:库水位从正常蓄水位148.35m一直降落至水位137.20m,在此期间无入库流量,即库水位不出现回涨现象,大坝输水涵管一直以相应库水位的最大流量运行,这基本上是牛角坡水库最不利的库水位降落过程。
由库水位~库容关系曲线、
大坝输水涵管以相应库水位的最大流量运行情况,计算和确定了库水位快速降落曲线(见图6-5),并由此将非稳定渗流计算时段划分为三个时段,时段划分情况见表6-5。
(2)非稳定渗流计算结果
各时段的渗流计算结果如下:
①第一降落时段:库水位由正常蓄水位148.35m降落至145.00m,下游无水时,坝体浸润线见表6-6,坝体渗流情况见图6-6。
②第二降落时段:库水位由145.00m降落至142.00m,下游相应无水时,坝体浸润线见表6-7,坝体渗流运行情况见图6-7。
③第三降落时段:库水位由142.00m降落至137.20m,下游相应无水时,坝体浸润线见表6-8,坝体渗流运行情况见图6-8。
大坝上游坡面最大渗透坡降值见表6-9。
6.1.5小结
根据武汉水利电力大学编写的《土力学》以及天津大学编写的《水工建筑物(第二版)》中有关“土的渗透变形”的章节可知:渗透变形包括流土和管涌两种基本型式,流土发生于渗流出逸处而不发生于土体内部,管涌发生的部位可在渗流出逸处也可以在土体内部。
根据地勘资料提供大坝渗流出逸面上允许最大渗透坡降值为0.50。
由坝体渗流计算成果可知,大坝渗流出逸面上最大渗透坡降值为0.39(其发生的位置见图6-4),小于0.50,这说明在现有地勘资料的基础上,按大坝标准断面进行渗流稳定分析时,大坝的坝体不会发生渗透变形。
6.2其他建筑物渗流安全评价
输水涵管碑石箱涵结构,经过多年运行已部分损坏脱落,部分条石错位,造成涵管渗漏及堵塞严重,涵管周围土体已经空虚,四周渗漏严重,给大坝安全造成隐患,故该水库输水设施的渗流状态是不安全的。
6.3结论
根据本次渗流计算分析成果,并结合地质勘探与土工实验、大坝建设和运行管理及加固等资料,我们认为,目前牛角坡水库大坝存在以下几个渗流问题:
(1)渗流计算成果表明,在现有地勘资料的基础上,按大坝标准断面进行渗流稳定分析时,大坝坝体不会发生渗透变形。
(2)大坝存在坝体和坝基渗漏:大坝整体填筑质量一般,在长期的渗透水流作用下,结构遭到一定程度的破坏,透水性也较强,为中等透水层,渗透系数不满足规范要求;基岩为炭质板岩及浅变质石英细砂岩,表部呈强-弱风化程度,岩石节理、裂隙发育。
现场压水试验表明,表层炭质板岩岩石透水率为12.2~16.7Lu,呈中等透水性。
(3)输水涵管为三合土碑石箱涵,管身局部出现垮塌,管周渗漏严重,至今未处理妥当,且渗漏逐年加剧。
综上所述,牛角坡水库存在坝基渗漏和涵管管周渗漏,且情况逐年恶化,根据SL258-2000《水库大坝安全评价导则》之“6.6渗流安全的综合评价”,该大坝渗流性态不安全,评定为C级。
根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001的要求,结合坝身的渗流计算结果,拟按以下工况进行坝坡稳定计算:
(1)稳定渗流期的下游坝坡的抗滑稳定性;
(2)库水位快速下降时的非稳定渗流期上游坝坡的抗滑稳定性。
7.1.4.2稳定渗流期的下游坝坡稳定计算结果
各工况下用有效应力法计算结果如下:
(1)正常蓄水位情况:上游库水位148.35m,相应下游无水时,下游坝坡最小安全系数见表7-2,最危险滑裂面的位置见图7-1。
(2)设计洪水位情况:上游库水位148.88m,相应下游无水时,下游坝坡最小安全系数见表7-2,最危险滑裂面的位置见图7-2。
(3)校核洪水位情况:上游库水位149.10m,相应下游无水时,下游坝坡最小安全系数见表7-2,最危险滑裂面的位置见图7-3。
7.1.4.3非稳定渗流期的上游坝坡稳定计算结果
库水位快速降落过程与坝身非稳定渗流计算分析时的库水位降落时段一致,相应的非稳定渗流期的上游坝坡稳定计算采用有效应力法进行,其计算结果如下:
(1)有效应力法
①当库水位由正常蓄水位148.35m降至145.00m,相应下游无水时,上游坝坡的最小安全系数见表7-3,最危险滑裂面的位置见图7-4。
②当库水位由145.00m降至142.00m,相应下游无水时,上游坝坡的最小安全系数见表7-3,最危险滑裂面的位置见图7-5。
③当库水位由142.00m降至137.20m,相应下游无水时,上游坝坡的最小安全系数见表7-3,最危险滑裂面的位置见图7-6。
(2)总应力法
当库水位由正常蓄水位148.35m分别降至145.00m、142.00m、137.20m,相应下游无水时,上游坝坡的最小安全系数见表7-4,最危险滑裂面的位
置分别见图7-7~7-9。
7.1.5小结
从坝坡稳定计算结果来看:稳定渗流期的不同工况下,计算断面的下游坝坡按不同方法计算所得的最小抗滑稳定安全系数K(AB)值均满足规范要求;库水位快速下降时非稳定渗流期的上游坝坡抗滑计算所得的最小抗滑稳定安全系数K(AB)值均满足规范要求。
(正常运行情况下[K]=1.25,非正常运行情况下[K]=1.15,采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数时,最小安全系数比以上值减小8%。
本次计算均不计条块间作用力。
)
7.2其他建筑物结构安全评价
溢洪道为山体岩石半挖半砌筑而成,控制段及陡坡段底板不规则,侧墙衬砌块石风化严重,且不规则,缓坡段底板出现蜂窝麻面,裂缝较多,影响正常安全泄洪。
输水涵均为碑石箱涵结构,经多年运行,三合土剥落严重,伸缩缝止水老化、断裂,管身局部出现垮塌,管周渗漏严重,高洪水位时,涵管管周有明显浑水渗出,形成渗漏通道,危及大坝安全。
综上,该水库溢洪道及输水涵管均存在较多问题,其结构不安全。
7.3结论
根据本次大坝稳定计算分析成果,并结合地质勘探报告、大坝运行管理评价、大坝渗流安全评价等资料,我们认为,目前牛角坡水库大坝在结构安全方面存在以下几个问题:
(1)在现有地勘资料的基础上,按大坝标准断面进行坝坡稳定分析时,计算结果满足规范要求,即在理论上该大坝是安全的。
(2)输水涵管为碑石箱涵结构,经过多年运行已部分损坏脱落,部分条石错位,造成涵管渗漏及堵塞严重,涵管周围土体已经空虚,四周渗。