56-寺庙水库结构安全评价报告

PAGE千口寺水库大坝安全评价专题报告之四千口寺水库结构安全评价报告武汉大学二○一四年七月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1大坝 11.1工程概况 11.2坝基地质 11.3坝体 11.4坝坡稳定分析 11.5结论 52溢洪道安全评价 62.1工程概况 62.2复核依据及标准 62.3存在问题及除险加固建议 72.4溢洪道安全评价 73输水涵管安全评价 73.1工程概况 73.2存在问题及除险加固建议 73.3输水涵管安全评价 74结构安全综合评价 8PAGE81大坝1.1工程概况千口寺水库大坝为粘土心墙坝，坝顶高程124.70m，最大坝高12.6m，坝顶宽4m，坝顶长88m；心墙顶部高程123.70m，顶部宽2m；上游坝坡有干砌石护坡，在高程120.35m处设一马道，宽度为1.7m，其上下坡比均为1:2.5；下游坝坡为草皮护坡，坡比为1:1.95；反滤坝顶部高程114.20m，坡比为1:0.5，反滤坝高2.1m；大坝无纵横排水系统，基础防渗为截水槽型式。1.2坝基地质坝址区出露基岩岩性主要为白云钠长片麻岩，大坝坝基及坝肩岩体表层均见强风化层，岩体较破碎，岩心呈3~4cm的碎块状，其下中风化层较完整、坚硬，岩芯呈10~13cm长柱状，可见少量裂隙发育。通过前期岩石抗压样进行单轴抗压强度试验，岩石饱和单轴抗压强度Rb为40~55MPa，系较硬岩石。1.3坝体坝壳代料的主要成份为角砾、砾砂，含砂壤土、中粗砂、壤土，坝壳料中夹少量的碎石、角砾主要为母岩风化岩块。目前上游坡面干砌块石松动，下游坡面以杂草为主，上、下游的外观质量较差。坝壳代料砾石、砂粒含量较高，粉粒、粘粒含量偏低，坝壳代料的颗分组成满足要求，但坝壳代料级配较差，不易压实。探坑揭示，心墙填料的物质成分不均一，主要为黄褐色粉质粘土、粉质壤土，可见砂壤土、含砾壤土。心墙料中砾石、砂粒含量较低，粉粒、粘料含量相对较高，心墙填料颗粒组成满足有关规范的要求。由于心墙料含水量（一般最优含水量为19~21%）和干密度（一般最大干密度为1.65~1.70）与经验值接近，坝体心墙料回填时易压实、压密，填筑质量较好，心墙料的压实度满足《碾压式土石坝设计规范》对心墙料压实度的要求。1.4坝坡稳定分析千口寺水库建成于1981年，修建时勘测资料不足、建筑材料缺乏，施工质量差，后又经过30多年运行，暴露出严重的问题。1.4.1资料的选用本次安全鉴定使用的参数均取自武汉市丰达地质工程有限公司编制的《湖北省红安县千口寺水库除险加固初步设计工程地质勘察报告》，坝坡稳定计算时选取的具体物理力学指标如表1-1所示。表1-1坝坡稳定计算采用的物理力学指标项目湿重度（kN/m3）饱和重度（kN/m3）粘聚力（kPa）内摩擦角（°）坝壳代料19.8221.58131粘土心墙19.6220.112214强风化层21.2022.0750039弱风化层25.5026.09100049排水棱体23.6024.201351.4.2坝坡稳定分析计算工况坝坡稳定按稳定渗流期和水库水位降落期进行复核，各工况下的水位参数如表1-2所示。表1-2千口寺水库坝坡稳定计算工况工况上游水位（m）下游水位(m)备注稳定渗流期正常蓄水位122.67112.10计算下游坡设计洪水位124.19112.10校核洪水位124.60112.10正常蓄水位122.67112.10计算上游坡设计洪水位124.19112.10校核洪水位124.60112.10水库水位降落期从校核洪水位降至正常蓄水位124.60~122.67112.101.4.3计算结果坝坡稳定分析采用瑞典圆弧法，土料强度采用饱和固结快剪小值平均值。计算公式如下：式中：—土条重量；、—分别为水平和垂直地震惯性力；—作用于土条底面的孔隙压力；—条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；—土条宽度；、—土条底面的有效应力抗剪强度指标；—水平地震惯性力对圆心的力矩；—圆弧半径；大坝结构安全最小安全系数复核成果见表1-3，抗滑稳定计算结果如图1-1~图1-7所示。表1-3大坝稳定安全分析成果表工况计算值规范值备注稳定渗流期正常蓄水位1.1641.15计算下游坡设计洪水位1.021校核洪水位0.9651.05正常蓄水位1.7221.15计算上游坡设计洪水位2.995校核洪水位3.1151.05水库水位降落期从校核洪水位降至正常蓄水位3.115千口寺水库大坝属5级建筑物，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）对5级建筑物最小安全系数的规定：正常情况为1.15，非常情况为1.05。由表1-3可知：稳定渗流期，大坝上游坝坡稳定安全系数满足规范要求，下游坝坡在设计洪水位、校核洪水位工况下均不满足规范要求；水库水位降落期，大坝上游坝坡满足规范要求。图1-1正常蓄水位上游坝坡抗滑稳定图1-2正常蓄水位下游坝坡抗滑稳定图1-3设计洪水位上游坝坡抗滑稳定图1-4设计洪水位下游坝坡抗滑稳定图1-5校核洪水位上游坝坡抗滑稳定图1-6校核洪水位下游坝坡抗滑稳定图1-7水库水位降落期上游坝坡抗滑稳定1.5结论大坝下游坝坡稳定安全系数在设计洪水位和校核洪水位两种工况下均不满足规范要求，综合判定大坝结构安全性为C级。2溢洪道安全评价2.1工程概况溢洪道位于大坝右岸，为开敞式明渠，渠顶高程为122.67m，渠顶宽度为4.0m，最大下泄流量为14.04m3/s。基础为强风化白云钠长片麻岩，工程地质条件良好，强风化片麻岩承载力为430kPa，基底摩擦系数f为0.45。现溢洪道渠顶堆满乱石，杂草丛生；溢洪道左侧为1.5~2.0m高岩土边坡，边坡较缓；溢洪道右侧为山体，3.0~4.0m高岩土边坡；溢洪道无泄槽及消力池等消能设施，无尾水渠。2.2复核依据及标准2.2.1基本资料（1）《湖北省黄冈市红安县千口寺水库资料汇编》；（2）《黄冈市红安县千口寺水库除险加固初步设计工程地质勘察报告》。2.2.2工程复核依据（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）；（2）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）；（3）《溢洪道设计规范》（SL253—2000）；（4）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）。2.2.3工程复核标准（1）地震设防烈度根据《中国地震动参数区划图》（GB18306─2001），以及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）版附录A，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，相当于地震基本烈度Ⅵ度。为稳定区域。（2）防洪标准防洪复核标准为20年一遇洪水设计，相应水位124.19m；200年一遇洪水校核，相应水位124.60m。2.3存在问题及除险加固建议2.3.1存在问题现溢洪道的主要问题是渠顶堆满乱石，杂草丛生。2.3.2除险加固建议溢洪道工程地质条件良好，不存在安全问题，建议对溢洪道进行清理。2.4溢洪道安全评价溢洪道工程地质条件良好，不存在安全问题，渠顶堆满乱石，杂草丛生，需进行清理，则可以满足正常的泄洪需要，判定其结构安全性为B级。3输水涵管安全评价3.1工程概况输水管位于大坝左侧坝肩下，为钢筋混凝土坝下埋管，长42m，断面尺寸为φ300mm，进口底高程116.20m，最大下泄流量为0.08m3/s，进水口为φ200mm的分级斜卧管。输水管砌置在强风化白云钠长片麻岩上，强风化片麻岩承载力为430kPa。3.2存在问题及除险加固建议3.2.1存在问题现输水管已超过其使用年限，输水管漏水，斜卧管损坏严重