水利水电.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水利水电.精品文档.摘 要 水库于1974年建成，坝体规模和坝高基本定型后，未经过高水位的检验，亦未作过全面的鉴定，进行小范围的修缮工作。晓村水库工程枢纽建筑物由一座主坝、1#和2#两座副坝、连接明渠、溢洪道以及灌溉放水设施等组成，主坝为均质土坝。为了确保大坝安全运行，拟进行水库大坝除险加固。设计主要内容：晓村水库基本情况，大坝安全鉴定分析，工程主要任务，大坝存在问题和处理意见，大坝安全复核计算，大坝稳定性计算，大坝渗漏量计算，大坝除险加固施工组织设计。运用材料力学、水利学、结构力学进行计算复核，为施工提供可靠依据。关键词：土石坝安全鉴定、工程任务、稳定性、渗漏量、施工组织目 录第一章 绪论41.1 引言4第二章 工程概况52.1工 程 概 况（设计资料）52.1.1工程现状概况52.1.2水库大坝安全鉴定结论62.2水文62.2.1流域概况62.2.2气象特征62.2.3洪水72.2.4施工洪水82.2.5水文监测82.2.6泥沙82.3工程地质82.3.1库区地质概况82.3.2 工程区地质概况9第三章 工程任务及规模103.1 大坝存在的主要问题及处理措施建议103.1.1存在的主要问题103.1.2处理建议103.2工程任务103.3 工程规模113.3.1设计标准113.3.2水库特征水位11第四章 建筑物除险加固设计124.1工程等级及建筑物级别124.2大坝现状安全复核结果124.3 渗流安全复核144.4 坝坡稳定194.5 安全复核结果234.6建筑物除险加固设计244.6.1主坝加固244.6.2 后大坝渗流计算25第五章 施工组织设计305.1施工条件305.2施工导流315.3天然建筑材料315.4主体工程施工315.4.1主坝加固315.5施工交通315.6施工布置325.7施工总进度325.8工程用地32结论和建议32第一章 绪论1.1 引言土石坝是历史最为悠久的一种坝型，由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝的优点：（1）就地取材，节省钢材水泥木材等重要建筑材料，同时减少了筑坝材料的远途运输。（2）结构简单，便于维修和加高扩建。（3）坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。（4）施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工土石坝的缺点：（1）坝身不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便。（2）粘性土料的填筑受气候等条件影响较大，影响工期。（3）坝身需定期维护，增加了运行管理费用。第二章 工程概况2.1工 程 概 况2.1.1工程现状概况 晓村水库位于广西南宁市良庆区南晓镇晓村西侧，距南宁市63km。地理位置为东经108°2505°17，北纬22°1816°06，是一座以灌溉为主、兼顾供水和水产养殖等综合利用的小（2）型水库，属于屯六水库灌溉干渠上的结瓜水库，屯六水库通过引水隧洞放水至屯村水库，再由南晓泄洪闸（灌溉分水闸）分水流经3.5km长的南晓干渠（设计流量3.5m3/s）输水至晓村水库，最后通过晓村水库灌溉放水设施输水至下游渠道实施农田灌溉。晓村水库从屯六水库经过屯村水库与南晓干渠引进流量3.5m3/s，通过晓村水库输水设计灌溉面积2.5万亩，有效灌溉面积2.0万亩。下游影响范围包括南晓镇政府、晓村、古元村、南焕村以及南晓镇部分地区，影响人口超过1.1万人，影响南北高速公路5km，南防铁路5km，南宁至北海二级公路约10km。晓村水库集雨面积0.715km2，主河流长度0.38km，主河平均坡降J=28.0，水库所在流域内属低山丘陵区，库区周围植被良好，树木杂草茂盛。 水库于1974年建成，坝体规模和坝高基本定型后，未经过高水位的检验，亦未作过全面的鉴定，进行小范围的修缮工作。 晓村水库工程枢纽建筑物由一座主坝、1#和2#两座副坝、连接明渠、溢洪道以及灌溉放水设施等组成。主坝为均质土坝，最大坝高18m，坝顶长66.47m，坝顶高程142.20m，坝顶宽度5.0m；溢洪道引水渠为矩形断面，宽3m，高1.6m，渠底高程为137.90m；闸室底板高程为137.90m，安装宽3.2m、高2.2m的平板门一扇；灌溉放水设施位于主坝左坝肩，距主坝约80m，由隧洞段、前池、钢筋混凝土管段和钢管段组成，隧洞段长45m，隧洞进口设有钢筋网拉污栅，出口设有平板铸铁闸门，隧洞进口高程为137.46m，出口高程为137.30m，隧洞宽2.4m，高2.5m，为城门洞型断面，隧洞衬砌为0.25m厚的钢筋混凝土；隧洞段末端接长5.5m，宽3.0m。 晓村水库原设计采用30年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核。2010年10月进行的大坝安全评价按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），采用洪水标准为：30年一遇洪水设计，设计洪水位139.73m，相应库容19.94万m3，300年一遇洪水校核，校核洪水位140.15m，相应库容21.49万m3，正常蓄水位139.00m，相应库容17.67万m3。水库为V等工程小（2）型水库，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。本次除险加固初步设计复核成果：30年一遇洪水设计，设计洪水位140.11m，相应库容21.06万m3，300年一遇洪水校核，校核洪水位140.47m，相应库容22.51万m3，正常蓄水位139.00m，相应库容17.61万m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）、防洪标准（GB50201P4）的有关规定，晓村水库为小（2）型水库主，属V等工程。副坝、溢洪道、放水设施等主要建筑物为5级建筑物，故设计洪水标准按30年一遇设计，300年一遇校核，消能防冲洪水标准为10年一遇。2.1.2水库大坝安全鉴定结论 2010年10月经水库大坝安全鉴定，评定晓村水库大坝安全类别为三类坝，安全鉴定成果如下： （1）主坝防洪标准满足要求。 （2）主坝体填土渗透系数及压实度均不满足规范要求。 （3）主坝上下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。 （4）主坝顶路面不规整，主坝上游护坡有局部塌陷区，主坝下游坝坡有不同程度损坏，且有白蚁危害，排水沟破损严重或未设排水沟，主坝存在坝面湿润现象，下游坡脚排水棱体损坏。主坝存在坝基渗漏及绕坝渗流现象。 （5）防汛抢险道路路况差，主坝无安全监测设施和水文测报系统，没有管理值班房等管理设施，未配备交通及通讯工具，工程管理设施落后。2.2水文2.2.1流域概况 晓村水库位于南宁市良庆区南晓镇晓村西侧，为屯六水库灌溉干渠上的结瓜水库。是一座以灌溉为主、兼顾供水的小（2）型水库。水库集雨面积为0.715km2。2.2.2气象特征 流域地处北回归线以南，纬度比较低，属亚热带季风气候区，温和多雨。晓村水库位于十万大山北东面其余脉的东南山麓，水库四面环山，地势由西南面向东北倾斜。坝址以上控制集雨面积0.715km2；多年平均降雨量1370mm，多集中于每年的59月,约占年降雨量的75%,历年平均气温21.8，极端最高温度40.4，最低温度4.1；多年平均蒸发量1210mm；最大风速约为15m/s。2.2.3洪水 晓村水库原设计按30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核；晓村水库属小（2）型水库，根据水利水电工程等级划分及防洪标准(SL252-2000)的规定，土石坝的洪水标准可按5030年一遇洪水设计，1000300年一遇洪水校核，鉴于水库大坝为土坝，并考虑到水库大坝原设计及目前可达到的洪水标准，本次设计复核按30年一遇(P=3.3%)洪水设计，300年一遇(P=0.33%)洪水校核。水库建成运行至今未进行水文观测，流域内也无流量观测资料。距离库区6km的屯六水库建库后设有水位和雨量观测站，所以本次初步设计采用屯六水库的大塘、屯六等雨量站记录的暴雨资料，并采用2001年广西壮族自治区暴雨径流查算图表的降雨资料作复核，对设计雨量及设计洪水进行推求。水库安全评价及本次初步设计的水文计算成果列于表1表1 晓村水库设计暴雨成果比较表项 目暴雨参数值各频率暴雨量（mm）均值（mm）CvCv/Cv10%3.30%0.33%2010年水库安全评价1h55.80.353.51001346h102.50.53.522333224h153.20.533.5346525本次初步设计实测系列法24h1450.543.5247.7331.6506.4查算图表法1h570.393.586.7107.5148.56h1020.53.5169.4222.2330.524h1600.523.5269.5357.3538.32.2.4施工洪水 晓村水库总库容为22.51万m3，属V等工程。根据项目区的暴雨洪水特点，本阶段的施工时段选用11月次年3月。如在枯水期遭遇上游来水量较大，水库水位上涨影响到大坝上游坝坡的施工时，可暂时停止大坝护坡的施工，短时间内待库水位下降后，再继续进行大坝护坡的施工，受影响的时间有限。可常年施工。故根据本次除险加固工程的施工特点，本次设计不再计算施工洪水。2.2.5水文监测 晓村水库控制集水面积0.715km2，总库容22.51万m3，为小（2）型水库。目前无水文观测设施。2.2.6泥沙 水库所在流域内属低山丘陵区，库区周围植被良好，岸坡稳定，为少沙河流，库区泥沙淤积程度很小，淤积量不大。2.3工程地质2.3.1库区地质概况 库区自坝址向上游延伸至库尾长约0.40.8km，属丘陵地形地貌，植被茂盛。库周土山山顶高程多在150.00170.00m。 库区主要由白垩系泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成，岩层走向南东，倾向北西，倾角2050°，并呈夹层或互层产出，属相对隔水层，岩体阻水性较好。库区水文地质条件较为简单，集雨范围内的地表水和地下水均以库盆水面为排汇基面，库周地下水位普遍低于库水位。库区岸坡较缓，岸坡稳定性较好；周边植被发育，水土保持较好，固体径流来源主要是库区两岸的冲积物及塌岸形成的松散堆积物，故库区固体径流来源缺乏，不会形成危害性的固体径流，不会造成水库的大量淤积。库区属山间盆地的河槽型水库，水头低，库区岩体渗透性微弱，岩石储能条件差。因此，从岩石储能和渗透条件分析，不具备发生诱发地震的地质条件。同时，库区内无区域性大断裂通过，因此，不会因水库蓄水而诱发地震。综上所述，水库诱发地震的可能性很小。2.3.2 工程区地质概况2.3.2.1 地形地貌 主坝坝址区原为“V”字型冲沟，宽约20m，两侧山体较雄厚，左、右岸山顶高程分别为142.30m、143.50m，山坡坡角25°50°，为缓坡陡坡地形。沟底较窄，高程约为124.50m。2.3.2.2 地层岩性 根据钻孔资料及地质测绘，主坝坝址区附近下伏基岩埋藏较深，坝基未能置于基岩上；坝基直接坐落在冲积土层。2.3.2.3 地质构造 坝区范围未见有褶皱、断裂构造发育，对工程影响不大。据中国地震动参数区划图GB18306-2001，晓村水库库区的地震动峰值加速度为0.05g(对应基本烈度为度)，地震动反应谱特征周期为0.35s。2.3.2.4 水文地质条件 工程区地下水主要有两种：上层滞水（孔隙水）和基岩裂隙水。上层滞水以坝填土、第四系覆盖层为赋存空间，主要来源于大气降水及水库水；基岩裂隙水主要以基岩上部的节理裂隙和风化裂隙为赋存空间，受岩性、节理构造组合的影响，储水条件有限，受季节性变化较大，水量较小，且水位埋深较大。第三章 工程任务及规模3.1 大坝存在的主要问题及处理措施建议3.1.1存在的主要问题 主坝建成至今，经过近40年的运行未发生异常变形、未发现规模较大的裂缝等。但现主坝外坡面均有渗漏现象。 主坝坝体填土土质均匀性一般，结构较密实，土体的渗透系数较大，以10-4cm/s级为主，表明坝体填筑土的渗透性属中等透水等级，不满足小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96)防渗土料渗透系数的要求。另外，坝体填土与坝基土层接触带接触不够紧密，渗透系数以10-4cm/s级为主，属中等透水。 主坝坝体填土的压实度分别为84.97%，不符合小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96)规定的中小型土坝压实度为95%97%的要求，坝体密实度差。3.1.2处理建议对主坝坝体进行充填灌浆。3.2工程任务 晓村水库是一座以灌溉为主兼顾供水的小（2）型水库。水库集雨面积0.715km2，从屯六水库引水，通过屯村水库经晓村水库灌溉范围，设计灌溉面积2.5万亩，有效灌溉面积2.0万亩。水库泄洪直接影响下游南晓镇政府、晓村、古元村、南焕村以及南晓镇部分地区，影响人口超过1.1万人，影响南北高速公路5km，南防铁路5km，南宁至北海二级公路约10km。水库灌溉放水设施设计流量3.5 m3/s。 本次除险加固任务主要有以下内容：（1）主坝坝体进行充填灌浆，坝顶增设泥结石路面；上游坝坡对原局部破损预制砼块进行修复，死水位高程处修建防滑齿墙；下游坝坡采用草皮护坡，修建C15砼马道；增设毛细式排水带；对原路缘石、台阶进行修整等，排水沟进行翻修。（2）对灌溉放水设施进行维修。（3）维修防汛公路。3.3 工程规模3.3.1设计标准 本次除险加固复核晓村水库总库容为22.51 万m3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）、防洪标准（GB50201P4）的有关规定，晓村水库为小（2）型水库，属V等工程，大坝、泄洪闸、放水设施等主要建筑物为5级建筑物，故设计洪水标准按30年一遇设计，300年一遇校核，消能防冲洪水标准为10年一遇。3.3.2水库特征水位 （1）正常蓄水位 晓村水库现状的正常蓄水位采为139.00m（黄海高程系，下同）。 （2）设计、校核洪水位 根据本次推算的设计洪水过程、库容曲线、起调水位，泄流曲线，计算得晓村水库大坝的设计洪水位（P=3.33%）为140.11m，校核洪水位（P=0.33%）为140.47m，相应总库容22.51万m3。 （3）施工设计洪水位 根据晓村水库洪水特性以及工程施工需要，结合降雨资料，工程的施工时段选用11月次年3月。如在枯水期遭遇上游来水量较大，可暂时停止大坝护坡的施工，短时间内待库水位下降后，再继续进行大坝护坡的施工，受影响的时间较短。可常年施工。故根据本次除险加固工程的施工特点，本次设计不再计算施工洪水。第四章 建筑物除险加固设计4.1工程等级及建筑物级别 晓村水库大坝为均质土坝，最大坝高18.0m，总库容为22.51万m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）有关规定，晓村水库为小（2）型水库，属V等工程，大坝和溢洪道等主要建筑物级别为5级。本次初步设计，采用设计洪水标准为30年一遇，设计洪水位为140.11m，校核洪水标准为300年一遇洪水，校核洪水位为140.47m。消能防冲建筑物设计洪水标准为10年一遇。由于晓村水库所处区域地震基本烈度为度，根据水工建筑物抗震设计规范（DL5073-2000）的有关规定，本工程可不进行抗震设计。4.2大坝现状安全复核结果（1）大坝坝顶高程及宽度复核 晓村水库为(2)型水库,属IV等工程,主坝建筑物级别为4级,主坝高18.0m,根据<<小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则>>(SL189-96),晓村水库大坝坝顶设计工况安全加高0.5m,校核工况安全加高为0.3m。坝顶在水库静水位以上的超高按下面公式确定。Y=R+e+A式中：Y坝顶超高（m）；R风浪沿着坝坡的最大爬高（m）；e风壅水面高度；A安全加高（m）。波浪的平均波高采用鹤地水库公式计算：式中：h2%累计频率为2%的波高（m）；Tm平均波周期（s）；W计算风速，m/s，正常运用条件下，采用多年平均最大风速的1.5倍；D风区长度（m）Hm水域平均水深（m）g重力加速度,取9.81m/s。 波浪爬高按下式计算：当m=1.55.0时，当m1.25时， 式中： Rm平均波浪爬高（m）； M单坡的坡度系数，若坡角为，即等于ctg； 斜坡的糙率渗透性系数； 经验系数； Ro无风情况下，光滑不透水护面的爬高值。当1.25m1.5时可由m=1.5和m=1.5的计算值按内插法确定。水库正常蓄水位139.00m，30年一遇设计洪水位为139.73m，300年一遇校核洪水位140.14m。根据有关气象资料，坝区多年平均年最大风速W=15m/s，年最大风速W=18m/s。主坝等效风区长度252m。对设计洪水和校核洪水条件下主坝坝顶高程进行复核，复核结果见表：主坝坝顶高程复核结果表2序号计算工况坝前静水位风浪爬高安全超高计算超高坝顶高程（m）（m）（m）（m）（m）计算现状主坝设计洪水139.711.260.51.76141.47142.20校核洪水140.141.220.31.52141.66经计算结果表明：主坝现状坝顶高程符合规范要求。4.3大坝渗流安全复核 晓村水库主坝为均质土坝，现状坝体内没有埋设测压管，无渗流观测资料记录，无法进行渗流观测资料分析。因此本次复核采用现场检查法和计算分析法对坝基、坝体的渗流状况进行分析评价。渗流计算分析（1）计算断面确定 根据地质勘察资料，大坝所在的河谷呈“U”字型，原河床较窄，沿坝轴线方向横断面变化较大，因此选取大坝的最大坝高断面进行计算，加固前典型代表断面见图1。 图1 加固前主坝典型横断面图 （1）计算方法 本次初设采用“北京理正软件研究室”编制的渗流分析计算软件进行大坝渗流稳定分析。该软件计算理论为二维渗流有限元法，软件要求输入的参数主要是大坝各土层轮廓点坐标，各土层的渗透系数及各计算工况下的上、下游水位，土层渗透系数。a、渗流有限元分析基本方程为：式中：K-透水系数矩阵；H-总水头向量；M-单元蓄水量矩阵；Q-流量向量；t-时间。b、透水系数矩阵K：其中：= 式中：最大透水系数的方向角，用于各项异性的材料中。c、浸润线的渗出点的出渗坡降为：由断面渗流图可以求出坝体出口渗流坡降值J：H式中：J渗透坡降；H浸润线上出口两点间的水头差，可由渗流图中测出；L浸润线上出口两点间距离，可由渗流图中测出。图5-2-1（3）渗透系数的选取计算断面各部位土层的渗透系数采用本次地质勘查报告建议值，见表3表3 主坝各土层填土渗透系数取值表 分布部位渗透系数K（cm/s）允许水力比降J允许坝体填土7.42×0.462坝基土层2.93× 坝基岩层6.57× 排水棱体8.67×（4）计算工况根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）规定，并结合本工程实际，渗透计算考虑水库运行中出现的工况为：a 上游正常水位与下游相应的水位；b 上游设计洪水位与下游相应的水位；c 上游校核洪水位与下游相应的水位；d 校核洪水位经1d骤降至正常水位与下游相应的水位。大坝典型断面各工况下相应的上下水位如下表4表4 大坝渗流计算工况表 单位：m计算断面 计算工况 上游水位（m） 下游水位（m）  典型断面 正常运行正常蓄水位 139.00无水设计洪水位 139.71无水非常运行校核洪水位 140.14无水校核洪水位经1d骤降正常水位140.14139.00无水（5）计算成果及分析计算成果经计算，大坝防渗加固前各工况的渗流场形态见图25。图2主坝典型断面防渗加固前正常水位情况下流网图 图3主坝典型断面防渗加固前设计洪水位情况下流网图 图4主坝典型断面防渗加固前校核洪水位情况下流网图 图5主坝典型断面防渗加固前校核水位降至正常蓄水位情况下流网图 由图看出，主坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位工况下的浸润线较高，从坝面渗出，因此可以判断主坝坝体填筑质量较差，可能引起局部薄弱部位的渗透变形，影响运行安全。局部渗透稳定分析a 、渗透临界分析根据晓村水库安全鉴定土工实验报告提供的土粒比重、土体孔隙率n，计算出土体的允许坡降。式中：允许坡降；土粒比重；n土的孔隙率；k安全系数，1.52，现取k=2。 经计算，大坝土体的允许坡降见表5表5 水库大坝土体的允许坡降表指标名称土粒比重Gs孔隙率n允许坡降Jc主坝2.700.4560.462b、渗透出口坡降 由稳定渗流分析结果得知坝体内最大渗透坡降值J：式中：J渗透坡降；H浸润线上出口两点间的水头差；L浸润线上出口两点间距离。计算结果见表6表6 主坝加固前计算断面最大渗透坡降J计算成果表J值工况坝断面正常蓄水位设计洪水位校核洪水位主坝0.2740.3140.327 经渗流计算，加固前主坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位工况下的最大渗透坡降均小于坝体填土的允许渗透坡降Jc。因此，主坝的局部渗透是稳定的，不会发生渗透破坏。渗流量计算及分析 自从水库建成运行以来，主坝下游坝趾后有稳定的水流渗出，流量随水库上游水位略为变化，因此本次初步设计进行了渗流量分析，计算结果见表7 坝体总渗流量；q单宽渗流量；L计算控制长度。表7 加固前主坝计算断面渗流量计算结果表工况上游水位（m）单宽渗流量q （L/s.m）控制长度 (m)渗流量(L/s)正常水位139.000.01415330.467设计水位139.710.01831330.604校核水位140.140.02122330.700 从表7中的计算结果得知,当水库水位从正常水位139.00m上升到设计水位139.71m时,大坝日渗流量约为95.64122.60m,可见渗流量较大。4.4大坝坝坡稳定（1）计算断面与计算分析。经过地质勘探提供的大坝纵横地质剖面图以及土工试验成果，结合现场勘探记录，大坝稳定分析断面选取最大断面进行计算，典型断面见图5-2-1。（2）计算工况本次计算工况选用水库运用期遇到的四种典型坝坡稳定情况：稳定渗流期库水位为正常蓄水位的下游坝坡稳定；稳定渗流期库水位为设计洪水位的下游坝坡稳定；稳定渗流期库水位为校核洪水位的下游坝坡稳定；库水位降落期校核洪水位聚降至正常水位的上游坝坡稳定；根据水库调洪演算结果得知，库水位在设计洪水位和校核洪水位工况下运行时间较短，难以形成稳定浸润线，故设计洪水位（P=2%）、校核洪水位（P=0.2%）工况下由于浸润线引起坝坡不稳定的可能性应较小。但出于安全考虑，本次初步设计仍然对上述不形成稳定渗流的工况进行了核算。大坝各计算工况如下表8所示。表8 大坝坝坡稳定计算工况表 工况上游水位（m）下游水位（m）计算坝坡正常工况正常蓄水位139.00无水下游设计洪水位 139.71 无水下游非常工况校核洪水位 140.14 无水上游校核洪水位经1天骤降至正常蓄水位 140.14139.00 无水上游（3）计算参数的确定及安全系数坝体（基）土物理力学参数计算参数采用本次安全评价工程地质勘查报告的建议值。见表9。表9 晓村水库大坝坝体（基）土物理力学参数建议值表部位重度饱和重度粘聚力内摩檫角水下粘聚力水下内摩角（）（）（kPa）（度）（kPa）（度）主坝18.6419.3220.1121.4017.3419.07坝基19.1320.0017.00坝体浸润线按渗流稳定分析结果选取。（4）计算及成果分析坝体自重在浸润线以下的土体，按饱和重度计算，浸润线以上的按天然重度计算，孔隙水压力按有效应力法计算，非常降落期不考虑孔隙水压力作用。抗滑稳定计算采用北京理正软件设计研究所编制的碾压式土石坝边坡稳定分析软件，按瑞典圆弧法进行分析计算，各工况采用有效应力法进行计算，计算过程不考虑地震力作用。骤降工况还采用总应力法进行计算，其中坝体浸润线采用渗流计算成果。稳定渗流期和水库水位降落期有效应力法计算公式：式中： K抗滑稳定安全系数；W条块重（kN）；在坝坡外水位以上的条块湿重（kN）；在坝坡外水位以下的条块浮重（kN）；垂直地震惯性力（kN）（向上为负，向下为正）u 作用于土条底面的孔隙压力（kPa）；b 土条宽度（m）； 条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角（度）；、土条底面的强度指标（kPa）、（度）；水平地震惯性力对圆心的力矩（kN·m）R圆弧半径（m）孔隙水压力 第i个土条中渗透力（kN）；水的重力密度（）第i个条块滑体的饱水面积（）第i个条块滑体中的水力梯度；第i个条块右侧的水头高度（m）；第i个条块左侧的水头高度（m）。坝坡稳定计算成果图见图69，坝坡稳定计算成果见表10 图6主坝加固前抗滑稳定计算图（正常蓄水位）单位：m 图7主坝加固前抗滑稳定计算图（设计洪水位）单位：m 图8主坝加固前抗滑稳定计算图（校核洪水位）单位：m图9主坝加固前抗滑稳定计算图（校核洪水位骤降至正常蓄水位）单位：m表10 主坝加固前坝坡抗滑稳定安全系数计算结果表 坝坡 计算工况 方法 KK下游坝坡稳定期正常水位有效应力1.291.15稳定期设计洪水位有效应力1.241.15稳定期校核洪水位有效应力1.131.05上游坝坡 降落期总应力1.811.05 表中：K为抗滑稳定安全系数。稳定分析结果表明：主坝在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位及降落期（非常运用条件）上游坡及下游坝坡的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。4.5大坝安全复核结果 从本次渗流、结构稳定分析计算、选场检查及勘察试验结果表明：坝顶高度和宽度满足规范要求。 主坝坝基地层主要为冲积层淤泥质粉质粘土、粉质粘土：硬塑可塑状，土质均一，粘性较强；由于长期受上覆坝体填土荷重固结压密作用，其密实度、隔水性尚可，但局部与坝填土层及基岩接触带渗透系数为级，为中等透水。 主坝坝体填土来源于大坝附近的坡残积风化物，以粘土为主，夹约1020%风化岩屑及碎块，渗透系数较大，是大坝渗漏的主要原因。土质均匀性一般，结构较密实，土体的渗透系数较大，以级为主，表明坝体填筑土的渗透性属中等透水等级，不满足小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）的防渗土料渗透系数的要求。另外，坝体填土及坝基土层接触带接触不够紧密，主坝坝体填土压实度差，塑性及液性指数均不满足有关规范要求。 主坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位工况下的最大渗透坡降均小于坝体填土的允许渗透坡降Jc。因此，整个主坝的局部渗透是稳定的，不会发生渗透破坏。在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位工况下，主坝下游坝体的浸润线较高，在下游坡逸出，对坝坡稳定不利。主坝坝坡稳定经本次设计计算复核，在正常运行期及非常运用条件下四种工况坝坡抗滑稳定均满足规范要求。主坝为均质土坝，上游预制砼块局部风化严重，局部有凹陷等现象；坝顶上下游均有路缘石，坝顶为泥质路面，凹凸不平；主坝下游坝坡无护坡措施，长期受雨水冲刷，表面不平整，草皮护坡遭破坏严重。主坝下游虽均有排水棱体，但老化淤积严重，排水不畅，需要维修加固。 主坝无任何观测设施，无法对大坝进行安全监测，不满足大坝管理运行要求，需要整治。4.6 建筑物除险加固设计4.6.1主坝加固（1）防渗加固 为改善和加强坝体防渗效果，根据主坝坝体的填土情况，沿坝轴线全线79.20m进行充填灌浆，灌浆孔设两排，排距1m，孔距2m，灌浆的底部深入坝基接触面以下1m。充填灌浆的各项技术参数在灌浆前需通过灌浆试验确定，在施工初期进行调整和完善。（2）坝顶与坝坡加固 坝顶首先对路面进行清理整平，然后铺设20cm厚的泥结石路面，加固后坝顶高程为142.40m，坝顶宽度保持不变。坝顶路面两侧的路缘石重新采用1:2水泥砂浆抹面厚2cm，局部破损的路缘石进行重建。对下游坝坡两级马道（高程分别为137.0m和132.1m）进行整平，后铺设20cm厚的泥结石路面。对大坝上游坡原六角砼预制块局部破损位置进行拆除，然后平整夯实坝面后进行修补，在护坡底高程138.76m处砌一道矩形0.5×0.8m（宽×高）强度为C15的砼防滑齿墙；上游坝坡左右坝肩新建C15砼排水沟，尺寸为30cm×30cm（宽×深），由坝顶沿伸至齿墙。下游坡坝面清理后，进行蚁害防治，以排除潜在隐患，然后采用草皮护坡，原排水沟进行翻修；在下游坡脚设毛细透排水带排水，排水带开挖线坡度1:0.75，排水带宽度为20cm，间距为1.5m，采用DN110-PVC纵向排水管和横向排水管，排水带与排水管连接处铺细砂，厚20cm。排水棱体下新建C15排水沟，新建排水沟尺寸0.3×0.3m，两侧边墙宽0.25m，底板厚0.15m。主坝左侧坝体与山体交接处的上游护坡新建1.5m宽的C15砼踏步，踏步由坝顶沿伸至防滑齿墙，下游原踏步去除原表层批浆，重新批1:2水泥砂浆厚2cm。4.6.2加固后大坝渗流计算（1）计算方法、计算公式及计算工况均采用本章“大坝渗流安全复核”中相同内容，计算断面见图10。 加固后主坝典型横断面图10（2）计算采用的渗流参数采用本章“大坝渗流安全复核”中相同内容。加固后坝下游排水棱体加排水带视为工作状况良好。（3）计算模型：由于本次除险加固对原有淤堵的排水棱体，采取了新建排水带的措施，因此本次计算大坝按有排水棱体的均质土坝渗流模型计算。（4）计算水位：正常蓄水位139.00m，设计洪水位（P=2%）139.71m，校核洪水位（P=0.2%）140.14m，校核洪水位140.14m降至正常蓄水位139.00m。经计算，大坝加固后的渗流浸润线见图1114。 图11主坝典型断面防渗加固后正常蓄水位情况下流网图 图12主坝典型断面防渗加固后设计洪水位情况下流网图 图13主坝典型断面防渗加固后校核洪水位情况下流网图 图14主坝典型断面防渗加固后校核水位降至正常蓄水位情况下流网图 （5）渗透坡降计算渗透临界坡降根据晓村水库安全鉴定土工实验报告提供的土粒比重、土体孔隙率n，计算出土体的允许坡降。式中：允许坡降；土粒比重；n土的孔隙率；k安全系数，1.52，现取k=2。经计算，大坝土体的允许坡降见表1-5-10表1-5-10 水库大坝土体的允许坡降表指标名称土粒比重Gs孔隙率n允许坡降Jc主坝2.700.4560.462b、渗透出口坡降 由稳定渗流分析结果得知坝体内最大渗透坡降值J：式中：J渗透坡降；H浸润线上出口两点间的水头差；L浸润线上出口两点间距离。计算结果见表1-5-11表1-5-11 主坝加固后计算断面最大渗透坡降J计算成果表J值工况坝断面正常蓄水位设计洪水位校核洪水位主坝0.2650.3090.318由表1-5-10，表1-5-11看出，加固后主坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位工况下的最大渗透坡降均小于坝体填土的允许渗透坡降Jc。因此，主坝的局部渗透是稳定的，不会发生渗透破坏。（6）渗流量计算自从水库建成运行以来，主坝下游坝趾后有稳定的水流渗出，流量随水库上游水位略为变化，因此本次初步设计进行了渗流量分析，计算结果见表1-5-13 坝体总渗流量；q单宽渗流量；L计算控制长度。表1-5-13 加固主坝计算断面渗流量计算结果表工况上游水位（m）单宽渗流量q （L/s.m）控制长度 (m)渗流量Q(L/s)正常水位139.000.00797330.263设计水位139.710.00998330.329校核水位140.140.01298330.428 从表1-5-13的计算结果看，当水库水位从正常水位139.00m上升到设计水位139.71m时,水库大坝日渗流量约为53.7466.70m。（7）渗流安全综合评价 加固后各个工况坝体的出口渗透坡降均小于坝体填土的允许渗透坡降,整个大坝的局部渗透是稳定的,不会发生渗透破坏。主坝采用充填灌浆加固,能有效降低出渗点渗流量,新建排水带降低了下游坝体浸润线,避免了下游坝脚渗透破坏等问题,且坝体渗漏量也有所降低。第五章 施工组织设计5.1施工条件（1）工程位置及对外交通