飞来峡水利枢纽社岗防护堤异常渗水分析

飞来峡水利枢纽社岗防护堤异常渗水分析

1社岗防护堤土坝投入的异常排水系统飞来峡水库社会防御水库是该水库的主要保护建筑。位于新城水库上游的左侧。这是一座均质水库。根据100年一遇洪水标准设计，在横向山坡上调整排水沟（见图1）。按照设计要求,堤坝的正常渗水应从排水棱体底部的排水暗沟排出,但社岗防护堤土坝投入运行后,在桩号T1+215m～T1+300m段背水面排水棱体顶部平台多处存在不同程度的异常渗水现象,出水点位置均在高程20.1m左右。渗水随水库水位的变化而变化,现场建立的量水堰观测到渗水量为0.28L/s,水流清澈,水温清凉,出水处无带沙环现象。当库水位低于高程22.0m时,冒水现象自然消失。异常的渗水造成土坝浸润线抬高,影响堤坝安全稳定。因此为消除堤坝安全隐患,确保下游人民的生命财产安全,必须对该段堤坝异常渗水的原因进行研究分析,作为防渗处理的科学依据。2异常渗水量的确定首先应根据现场实际情况及渗水量的监测情况,分析确定渗漏水量的来源。本文采用解析法分析坝体理论的正常渗水量,把理论的正常渗水量与现场监测的渗水量进行比较,确定异常渗水量;同时分析异常渗水来源,结合现场进行高密度电场法确定渗漏部位。2.1坝体材料防渗通道检测采用水力学计算方法解析法分析坝体的理论渗水量,按照水库正常蓄水位24m,下游水位t=0,假定地基为不透水的情况(如图2),计算单位长度的坝体渗水量。坝体浸润线方程式为:L=(y2-a02)÷(2×a0)+xL=△L+L1+B+L2-L3a0=(L2+H12)1/2-LL=(m1×H1)÷(2m1+1)单位长度的坝体渗水量:q=k×(H12-a02)÷(2×L)坝体材料渗透系数k按照施工材料试验结果为2.85×10-4cm/s,坝体参数(B=7m)按实际代入。经计算正常蓄水位24m时该段坝体正常渗水出水点在a0=0.55m处,坝段理论正常渗水量为0.156L/s,小于现场实际监测的渗水量。因此可以推断坝体有异常的渗漏通道。坝体填筑材料渗透系数较大,认为施工时可能是某些部位存在缺陷,应结合高密度电场法确定渗漏部位。2.2高密度电场法高密度电场法采用温纳装置,一次可以同时完成水平与垂直二维的勘探数据的自然采集。一个排列布置60根电极,勘测电极距采用5m和4m两种,为了使勘探剖面采集成果尽量统一,减少盲区段影响,相邻两个排列均重合30根电极。采用的仪器为WDJD-2多功能数字直流激电仪、WD2J-1多功能电极转换器、电极和电缆等设备。供电电源为180V直流电源。设1条剖面(总长352m)120个电测点,点距为4m,沿坝平行坝轴线4m位置布置(桩号T1+100～T1+452),具体布置见图3。高密度电场法检测成果见图4。测定结果显示,坝体确实存在渗漏缺陷:坝顶桩号T1+164m、顶高程13.0m处存在明显的低阻异常区,推断为地基集中渗漏区;T1+100m～T1+124m、T1+176m～T1+452m,高程21.0～23.0m处断断续续地出现低阻异常区,推断为堤土体内部富水的一般微弱漫渗区,水在堤脚渗出。2.3坝体排水反滤的排水效果从渗水量的理论计算可知,土坝异常渗水一部分属于正常渗水,一部分属于坝体缺陷造成的渗水。通过高密度电场法已得到验证,确定土坝存在一处集中渗漏区,一段漫渗区,渗漏部位也已明确。渗漏水来源推断是水库水。按照排水棱体的设计要求,经过计算可知,堤坝的正常渗水应该在棱体平台顶面以下a0=0.55m处排出,而且通过堤坝缺陷的异常渗漏通道增加的渗水量也不大(0.28-0.156=0.124L/s),排水暗沟畅通的话正常渗水和增加的渗水均可以从暗沟内排出,不应该在棱体顶面渗出而造成坝体浸润线抬高,以致影响堤坝的安全。因此可以推断,该段防护堤排水棱体连接至排渗暗沟的排水反滤作用已经失效或是该段的导水暗沟出现堵塞现象,渗漏水流无法通过导水暗沟进行反滤排水,加上渗漏水流的压力较大,导致渗漏水流从棱体顶部平台面冒出。因此判断防护堤排水棱体顶部出现异常渗水的原因为:一是堤坝存在集中渗漏和漫渗通道造成渗流量加大;二是排水棱体导水暗沟出现堵塞、排水反滤失效造成排水通道堵塞。3土坝局部缺陷的处理为确保坝体的安全运行,必须采取行之有效的处理方案进行处理。根据渗水成因,采用“前堵后疏”的处理措施:一是“前堵”,土坝局部缺陷是由于施工、材料缺陷所致,并非不均匀沉降或裂缝造成,因此解决土坝局部缺陷的处理办法是采用充填式灌浆进行处理,封堵异常的渗漏通道,减少渗水量;二是“后疏”,对棱体的排水通道堵塞部分进行清理疏导处理,清理疏导应在灌浆处理完成后实施,选择水库低水位的时机,对棱体后的压载平台、排水通道进行开挖检查,采用不易堵塞的新型塑料盲沟材料布设排渗暗沟疏通棱体排水通道。塑料盲沟材料推荐采用道路工程的路基、路肩常用的表面开孔率高、空隙率大、集水性能好及抗压强度满足要求的圆形塑料盲沟,其压缩率、抗压强度和通水量应满足现场要求,同时做好防护和监测,防止再次造成疏水通道堵塞。4异常渗流量的防治飞来峡社岗堤土坝的异常渗水,通过现场监测、理论计算和电测法等方法进行了成因分析,准确地分析出异常渗水的成因,