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沙河集水库大坝安全分析 撇【,白1水利管理技术f 客专 1996年第1期 f6一 沙河集水库大坝安全分析 李雷盛金荣卫东 (水利部大坝安垒监测中心)t{ E摘要】根据对沙河集大坝土料的:ky-试验结果可知.坝体干密度偏低,含水量远大于 最优含水量.应力应变计算表明.坝体上游坡及下游坝肩均存在拉应力区.虽然上,下游 迫坡的整体抗滑稳定满足规范要求,但受试验取样局限.第五期填土实际参数可能比计算 值低?不能求除下游坝坡在不利荷载条件下发生局部滑动的可能一}生.测压管资料分析表 明.在目前限制水位运行备件下.坝体渗流状态基本稳定.但仍存在一些渗流隐患.坝体 开裂及下游坝肩塌陷主要是由于雨水大量渗入坝体后引起较大的温陷,再加上下游坡表 面土体桌些局部滑动造成的,这种现象采取措施后可避免. 【关键词】应力应变稳定渗流安全监测沙河集水库 J工程概况及存在的主要问题 沙河集水库位于安微省滁州市沙河镇西约 1km的滁河支流清流河的大沙河上.津浦铁路 从其下游9oom处穿过,控制流域面积300 km.总库容1.849×10m,正常蓄水位40.j0 m?设计洪水位42.82fll,校核洪水位44.12m. 是一座以灌溉为主.结合防洪,养鱼等综合利用 的大(I)型水库.水库枢纽工程包括土坝一 座t敢水涵洞三个,泄洪闸一座.非常溢洪道一 处.网水库淹没区迁赔和大坝存在质量问题, 水库至今一直限制水位运行.目前汛期限制水 位37.O0m 水库拦河坝为碾压式均质土坝,坝顶长度 729H,坝顶高程4440m,最大坝高26.4m. 于1958年l0月开工兴建.先后分五期施工. 1974年完成目前的最终断面f见图1).1978～ 1980年t针对大坝运行中暴露的问题,先后采 取了一些处理措施,如在桩号0+583.75133以 南坝段补做193口直径1.5nl的双排牯土井柱 防渗IL,墙,进行了坝身灌浆,南坝端阻绕渗灌浆 】6 和南涵洞灌浆等.这些处理虽然起到了一定的 作用t但并不彻底.目前大坝工程仍存在较多 的问题.主要包括:(1)由于分期施工过程中质 量控制不严,坝身碾压不密实.土质混杂.有渗 水通道及裂缝,塌陷等现象存在;(2)1979年4 月～1980年8月对大坝进行粘土井柱加固处 理时,有24口井柱底回填了部分混凝土,由于 当时井内渗水,混凝土可能产生离析,留下渗漏 隐患;(3)在井柱施工将结束时,为检查井柱的 防渗效果t于0—685.65m,0十619.10m处挖 了两口检查井,编号分别为南Ⅱ一3和Ⅲ一48. 因下雨,井内积水等原因.造成井柱坍塌,当时 采取了回填砂料,上部回填粘土的临时办法将 井填实.后来仅对Ⅲ一48井进行过多次补充处 理t这两1:3废井也是大坝可能的渗漏薄弱部位{ (4)老河槽坝基砂砾石的粘土截水墙未封闭.其 北端可能存在绕渗;(5)上游坝坡34.o0～ 37.50m高程护坡石大小不一.且无垫层,在水 位变幅区,由于风浪长期淘刷,垫层流失.致使 护坡多处松动损坏;(6)南坝头涵洞两道伸缩缝 严重漏水.主闸门后10m处存在一贯穿洞壁 的环向裂缝,洞身侧墙还发现6处不同程度的 散浸漏;(7)大坝南端山坡为滑坡体,目前对滑 坡体的成因及发展情况水库抬高蓄水位后其 是否危及大坝安全,尚无严格结论;(8)现有观 测设施不足,落后.仅有的测压管观测设施也因 年久失修,受降雨等因素干扰大,资料可靠性 差. 2对坝料土特性的评价 根据1995年4月南京水利科学研究院对 部分现场钻取土样进行的室内试验结果,并结 合前土工试验资料,对目前坝体及其土料特 性作下评价. 2.1坝体含水量大,干密度较小 本次试验24个试样的平均含水量为 23.6,平均干密度为15.9kN/m;1958年对 土料料场进行调查,39个试坑中平均天然含水 董为24.3,平均天然于密度为15.3kN/m. 可见一目前坝体的平均含水量和施工时土料的 天然含水量相近当时l0个击实试验的最优含 水量为15.8～20.5,平均约17.7,最大干 密度为16.2～l7.4kN/m,平均17.0kN/m.. 显然坝体的含水量已大大超过其最优含水量. 而且坝体平均干密度经过多年的压缩固结,才 达到15.9kN/m.,仅为摄大干密度的94,说 明当年填筑干密度更加偏小.事实上,由f上 坝七料的天然含水量偏高,填筑干密度也不可 能过高,否则将出现橡皮土,坝体含水量大,干 密度偏低的特点对十料变形特性有很大影响. 2.2坝体土料粉粒含量高 本次试验24个试样0.05～0.005Illtn的 粉粒含量占51～69.5一平均为60.3;粘粒 含量占18～34,平均为26.粉粒含量高. 粘粒含量偏低将使得土料的抗拉能力相对降 低.较易开裂.根据往的试验资料,这类士粒 的极限拉应变约在1～2‰.坝体含水量高