东升水库大坝渗流计算及稳定分析

1、东升水库大坝渗流计算及稳定分析【摘要】土石坝渗流与稳定是土石坝设计中的关键环 节，本文通过对东升水库大坝不同工况进行渗流计算和坝坡 抗滑稳定计算，为水库的除险加固工程处理提供了科学依 据。【关键词】病险水库；大坝；渗流；稳定分析；东升 水库1、工程概况东升水库是一座以防洪、灌溉为主的小型水库。控 制流域面积5.1km2，设计灌溉面积1万亩。原设计防洪标准 为：100年一遇设计，300年一遇校核。设计总库容155万 m3。东升水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管及放水涵洞、 提水工程四部分组成。大坝为均质土坝，最大坝高35m，坝 顶长110m，坝顶宽7m，采用粘土截槽防渗。坝坡为草皮护 坡。溢洪道位

2、于大坝左侧，进口采用竖井式，末端消能采用 陡坡式。大坝放水建筑物由卧管和放水涵洞组成，卧管布置 于大坝右侧上游岸坡，纵坡1： 2，坡长41.59m。涵洞最低 一级高程为10.0m。扬水站位于库区右侧，由于水库蓄水量 锐减，已弃用多年。2、工程地质2.1坝体工程地质坝体土由低液限粉土组成，天然含水量10.724.0%, 天然孔隙比0.6340.848,干重度14.616.5KN/m3，慢剪 内摩擦角17.125.0，慢剪粘聚力12.015.2kPa，粘粒 含量11.321.3%,不均匀系数20.04.5,渗透系数为3.10 X 10-6cm/s1.63X 10-4cm/s,压缩系数 0.111.

3、69Mpa-1, 压缩模量1.0216.30Mpa。2.2坝基工程地质据本次勘察，坝基岩性可分为三层。第层低液限粉 土（Q4al）：在26.5027.0m夹粉土质砾，成分以石英、长 石为主，次磨圆状，含零星卵石，可见粒径最大15cm左右。 该层厚度2.507.20m。天然含水量17.321.6%，天然孔 隙比0.6350.699,干重度16.5-15.9KN/m3，压缩系数 0.110.28Mpa-1,压缩模量为5.8415.32MPa,渗透系数 5.80X10-52.10X10-5cm/s。第层含细粒土砾（Q2al）： 褐黄色，稍湿，密实，成份以石英、长石为主，磨圆度差， 分选好。该层厚度2

4、.003.00m。第层低液限粉土（Q2al）： 褐黄色，稍湿湿，密实，含较多钙核及零星碎石，本层未 见底。已揭露最大厚度2.00m。允许水力坡降为0.50。3、大坝渗流计算1）计算工况。考虑如下两种工况：上游正常蓄水 位与下游相应最低水位；校核洪水位34.16m骤降到正常 蓄水位31.0m上游坝坡稳定。2）计算方法。渗流计算方法 采用有限元法。3）渗流计算断面选用坝体最高断面，桩号 0+050。4）计算参数见表2。5）大坝渗流稳定计算。坝体渗 流等势线图见图1、图2,水力比降计算结果详见表1。6）坝体渗漏流量。假设坝基不透水，按下式计算坝 身渗流量：Q=qL q=1计算所得坝体渗漏量为1.38

5、3/d。7）坝基渗漏流量。根据坝基地质结构，将坝基简化 为单层透水层，根据水利水电工程地质手册相关公式， 可以计算出，正常蓄水位时坝基渗漏量1.51m3/d，年渗漏量 为 551m3/年。4、大坝稳定计算1）计算工况。正常蓄水位31.0m时上、下游坝坡 稳定；校核洪水位降至正常蓄水位时上游坝坡稳定。正 常蓄水位31.0m+地震时上、下游坝坡稳定。2）大坝稳定计算参数详见表2。3）计算公式与计算断面。坝坡抗滑稳定计算，计算 方法为简化毕肖普法。最大断面0+050。4）现状大坝稳定计算结果，大坝计算结果详见表3。 从计算结果可知，在正常运用与非常运用条件下，大坝上游 坝坡稳定安全系数满足大坝规范要求，但在正常运用条件 下，大坝下游坝坡的滑稳定不满足规范要求。稳定渗流期滑 弧位置图见图3、图4。据表1、表3计算结可以看出，东升水库大坝坝体、 坝基渗透均稳定。各种计算工况上游坝坡均满足规范要求。 正常蓄水位及正常蓄水位+加度地震两种计算工况下游坝坡 安全稳定系数均小于规范要求值，判定下游坝坡不稳定。依 据计算结果，对大坝需进行加固处理。5、结论通过对东升水库不同工况的下的渗漏及稳定进行计 算分析，可以有效地解决芮城升水