水库大坝安全质量控制评价

水库大坝安全质量控制评价 1 2 4 4 4 4 5 6 6 7 8 8 9 9 21 24 25 25 28 28 28 29 29 2015年3月，南京市水利规划设计院有限责任公司受安徽省含山县水务局库容95.37万立米。水库灌溉面积0.09万亩，保护下游农田综合特性所属水系/规模长江流域/小（2）集水面积（km2）8.2干流长度(km)/干流比降3.5/0.053主坝坝别均质土坝坝顶坝顶高程（m）48.35～49.08坝顶宽度（m）5坝顶长度（m）526最大坝高（m）8.5迎水坡护坡结构草皮坡比1:2.0～1:3.8背水坡护坡结构草皮坡比水位及库容原始资料本次评价结果死水位（m）41.4441.44正常蓄水位（m）46.246.2汛限水位（m）46.246.2设计水位（m）48.0647.48校核水位（m）48.6548.52死库容（104m3）0.8兴利库容（104m3）3232.2调洪库容（104m3）60.349.37总库容（104m3）95.482.37正常溢洪道类别无闸控制堰顶高程（m）46.2堰顶宽度（m）32设计最大下泄流量（m3/s）170.22启闭设备无涵洞南涵底板高程（m）43.1北涵底板高程（m）42.0结构型式砼圆形有压涵断面尺寸（m）设计流量（m3/s）0.22工程质量评价12日对某某水库工程和质量进行了现场检查，根据现场检查情况，结合镇村干某某水库兴建于1959年，大坝施工前未对坝基进行任何严重，坡面浪坎现象明显，多处出现倒坡；2、由于大坝兴建时某某水库有放水涵两座，位于大坝的南北两侧，涵身均为Φ300mm压力涵某某水库大坝是在特定的历史条件下修建的，限于历史原因及各方面的因素，水库修建时由于前期准备不足，施工条件差，设计标准低。水库建成运行40多年以来，自然侵蚀、工程老化等问题非常突出，地质勘探表明大坝坝身填3工程地质评价2014年8月，我院受含山县水务局的委托，承担了某某水库除险加固工程内试验4月26日完成。勘探点情况及完成工作量详见“勘探点情况一览表(表勘探点编号勘探点类型钻探深度(m)地面标高(m)原状土样（组)岩样)地下稳定水位埋深(m)标高(m)J1取土试验钻孔48.60312.8045.80J2取土试验钻孔46.704145.70J3取土试验钻孔20.0048.40412.7045.70J4取土试验钻孔41.9040.70J5取土试验钻孔47.204145.50J6取土试验钻孔20.0048.70413.2045.50J7取土试验钻孔41.7040.70J8取土试验钻孔20.0048.90513.3045.60勘探点（个）8总进尺（m）取样（组）原状土样（组）24岩样（组）5钻孔注水试验（段/孔）2/2重型动力触探（m）0.4室内试验常规土工试验（组）24渗透试验垂直（组）6水平（组）天然单轴抗压强度（组）5某某水库坝体为均质土坝，坝长519.00m，坝顶高程▽48.35~▽49.08m，顶1.00m~3.30m，标高▽40.70试验段渗透性钻孔编号试验项目孔径深度(m)试段长度(m)地层渗透系数K（cm/s）渗透性分级起止J3注水5.504.50①6.65×10-5弱透水J6注水5.504.50①5.74×10-5弱透水（GB50021-2001）(2009年版)第12.2条判断：场地水对钢结构具有弱腐蚀性，亚层。各地基土层主要物理力学性质指标详见“地基土物理力学性质指标及承载中等压缩性。主要由粉质粘土组成，局部包含粘土，表层含植物根茎。干重度3地基土的物理力学性质指标参数见“地基土物理力学性质指标及承载力值表场地内各土层的物理力学性质指标采用室内土工试验结合野外现场勘探综场地土类别，土层平均剪切波速取建基面下15m内的各土层剪切波速，按土层本次选取J1、J3孔进行计算判别，详见土层②备注Vsi值（m/s）345土层剪切波速Vs值根据地区经验取值。J1孔层厚（m）土层平均剪切波速（m/s）345J3孔层厚（m）2.10土层平均剪切波速（m/s）345土层平均剪切波速（m/s）345经计算，场地覆盖层平均剪切波速为345m/s，依据《水工建筑物抗震设计部较差；水平渗透系数3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s，平均值4.80×10-5cm/s，垂2.坝基浅部分布②粉质粘土，土质较均匀，力学“抗剪强度指标推荐值表（表3.7-1）”。岩土编号及名称统计项目重力密度γ饱和重度sat直剪粘聚力)擦角(快剪)粘聚力Cc(kPa)(固快)擦角(固快)填土统计个数44平均值34.436.5标准值20.132.432.7推荐值20.132.432.7②粉质粘土统计个数86611平均值20.353.259.0标准值20.543.2推荐值20.543.2层号孔隙率（%）土颗粒密度Gs渗透变形形式临界水力坡降Jcr允许水力坡降J允许①0.422.72流土0.990.50②0.392.73流土0.534大坝运行管理评价施、通讯、交通设施等各类设施周围及水库土某某水库是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等的小（2）型水库。兴利调（1）根据国务院现行防洪工作实行行政首长负责制的精神，某某水库接受（4）严格执行上级部门确定的防汛预案和调度命令，及时记录调度命令和某某水库大坝为5级建筑物，根据《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012大坝安全监测的必设项目有：巡视检查、表面变形、上下游水位、巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特殊情况下的巡视检查等三某某水库经过40多年的运行，暴露出多方面的问题，例如水库工程等别为Ⅴ等，永久建筑物级别为5级，防洪标准为设计为20～30年一某某水库原资料汇水面积8.2km2，本次重新复核水位(m)库容(104m3)410421432.3447.1454646.24748.548499549.5％，重现期历时(h)雨量均值H（mm）45.2Cv0.600.550.50Kp2.202.103003.873.553.24设计点雨量(mm)220.00147.0089.95300387.00248.50146.45重现期(y)历时(h)2461设计点雨量(mm)20220.00147.0089.95300387.00248.50146.45点面折系数（K）设计面雨量(mm)20220.00147.0089.95300387.00248.50146.45设计工况，暴雨频率为20年一遇，损失量取40mm，地下水取40mm；下泄流量：为溢洪道在相应水位下的最大下泄流量，计算时按堰流考虑，式中：q—下泄流量；σ—淹没系数；m—综合流量系数（包含侧收缩因素B—总净宽；H—堰上水头。参数取值：淹没系数σ=1.0，综合流量系数m=0.34。水位(m)流量(m3/s)46.20.00470.447.53.93489.3548.54924.0649.532.97时段序号来水流量（m3/S）泄洪流量（m3/S）水库库容位（m）00.000.0033.2846.2010.0433.5146.2123.410.5334.2546.2534.4735.2846.3145.412.9936.2246.3656.234.2937.0046.4066.725.3437.6046.4378.186.4338.1746.4687.9538.9246.5099.6439.6946.5426.1041.9946.6696.8048.3852.6747.2053.8770.0058.4847.4842.7251.017.8620.9644.0746.777.6940.8646.607.359.5339.6046.546.518.0938.9346.505.927.0638.4446.485.346.3038.0646.46204.675.6337.7146.44214.425.0837.4246.42224.284.7437.2246.41234.174.4837.0846.40244.174.3536.9946.40253.084.0036.7946.39263.2036.3046.36270.462.2235.6646.33280.1846.30290.0534.6946.28300.000.7134.3946.26310.000.5034.1746.25320.000.3834.0146.24330.000.2933.8946.23340.000.2233.8046.23350.000.1833.7346.22时段序号来水流量（m3/S）泄洪流量（m3/S）水库库容位（m）00.000.0033.2846.2016.540.6334.3546.2623.8736.7646.3937.9438.9146.50440.3746.58541.5246.64642.2646.68723.7743.3846.74828.8223.8745.1646.83929.8727.7346.4346.8971.6644.8451.6447.15256.66144.9776.5748.2990.74170.2282.3748.5270.6358.6347.4930.1647.1746.9320.4622.7644.7346.8143.7846.7642.7246.7041.9346.6641.3846.632040.7646.602140.2946.582240.0746.562339.9746.562439.9346.56254.808.7239.2246.52260.785.5437.6646.44270.003.1036.2446.36280.0035.3646.31290.0034.8246.28300.000.7934.4746.26310.000.5634.2346.25320.000.4234.0546.24330.000.3133.9246.23340.000.2433.8246.23350.000.2033.7546.22洪水标准20年一遇300年一遇起调水位(m)46.2相应库容（104m3）33最高水位（m）47.4848.52相应库容（104m3）58.4882.37最大下泄流量（m3/s）70170.22根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189－2013)6.2.1条要A—安全加高，m，正常运用条件取A=0.50m，非常运用条件取3正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加6.2.3条规定的地震安全按规范要求，小（2）型水库的工程等级为5级，风速标准为：正常运用条Tm0.5W—计算风速，m/s；Hm—水域平均水深，m。Rm按下式计算：式中：KΔ—迎水坡护坡糙率，查表KΔ=0.9；取m=3.0；KW—经验系数；波浪爬高R可由平均波高与坝迎水面前水深设计工况=2.37，查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.6-2得Kw=1.139，计算得Rm=0.308m；由=0.029查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.7，校核工况=1.46，查《小型水利水电工程碾压式土石坝A.1.6-2得Kw=1.018，计算得Rm=0.190m；由=0.017查《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》表A.1.7，0.5660.548.35~0.349由计算结果可知，设计坝顶高程应达到49.17m。现状坝顶高程48.35~根据《水库大坝安全评价导则》表B1，坝顶高程不满足洪标准，涵洞涵身6结构安全评价本水库最大坝高断面所在。按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013稳定计算采用瑞典条分法。计算软件采用北京理正软件设计研W=W1+W2i-γWZμi=γWZ,b—土条宽度(m)；μi—稳定渗流期的孔隙水压（kPaW=W1+W2i-γWZμi=γWZ,W1—水位降落前坝坡处水位以上的条块湿W2—水位降落前坝坡处水位以下的条块浮W,—水位降落后条块重（kNWγW—水容重（kN/m3Z,—浸润线到条块底面中点的距离（mb—土条宽度（mμ根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-200土石坝设计规范》(SL189-2013)等相关规范工况三（非常运用迎水坡，水位降落期：上游由设计洪水位降至汛限水上游水位(m)下游水位(m)备注工况一稳定渗流期背水坡46.240.64下游水位为相应的地面高程工况二稳定渗流期背水坡47.4840.64工况三水位降落期迎水坡47.48~46.2040.64土层名称土层编号重度(KN/m3)饱和重度(KN/m3)快剪CR(Kpa)φRCq(Kpa)Φq坝体填土①层20.132.732.4粉质粘土②层\20.55953.2强风化泥质粉砂岩③-1层\\8.035.0\\中等风化泥质粉砂岩③-2层\\8.035.0\\压管的实测资料对土层渗透性进行推求；由于某某水库缺少历年系统的实测资料，因此坝体浸润线推求是直接利用地质报告所提供的土层渗透性参数计算确规范容许值有效应力法总应力法工况一2.849工况二2.686工况三2.878（2）坝顶高程不满足按规定标准计算的结果，大坝实际抗卸洪水能力不满（4）大坝迎水坡无护坡，坡面杂草重生，坡面浪坎现象明显，多处出现倒根据《水库大坝安全评价导则》表B2-1及5.4.2