漳澤水庫大壩結構安全分析(安全)

                           任建營¹  閏福根²  張曉軍¹

（1．山西省漳澤水庫管理局，山西長治  046000；2．長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北武漢430010）

【摘要】  本文根據漳澤水庫2008年結構安全評價成果和運行期監測資料，對新舊壩體的沉降變形狀態、大壩滲流和壩坡穩定進行了計算，分析結果表明：大壩各監測點傾度值均未超過臨界破壞傾度值，壩面產生危險性縱、橫向裂縫的可能性不大；大壩整體滲流狀態正常，不存在滲流破壞問題；各種工況下大壩上、下游壩坡的最小安全系數均滿足規范要求，不存在抗滑穩定問題。

【關鍵詞】  漳澤水庫大壩；結構安全；壩坡穩定

  中圖分類號：TV62   文章編號：10054774( 2016) 05-0068-05

1工程概況

  漳澤水庫位于山西省長治市北郊濁漳河南源干流上，為濁漳河南源的控制性樞紐工程（地理位置及樞紐布置見圖1）。1959年11月，大壩動工興建，設計防洪標準200 -遇，無校核洪水設計標準。1989年10月-1995年6月，大壩進行全面加固，設計防洪標準達到100年一遇、校核洪水標準達到2000年一退。水庫總庫容4. 27×10⁸m³。樞紐工程包括主壩、副壩、溢洪道、泄水洞和輸水洞等，其中主壩、副壩等主要建筑物等級為2級。

2  大壩改建加高培厚

    漳澤水庫大壩為均質土壩，初建時期壩頂高程為905. 00m（大沽高程系，下同）。改建加高后，壩頂高程達910. 00m，壩長2514m。其中：0+000～0 +874為主壩，最大壩高22. 50m;0+874~2+514為副壩，最大壩高17. 50m。加高后壩體迎水坡馬道（原壩頂）寬3. 50m，馬道以下壩坡1：2.75~1：3，馬道以上壩坡1：2.5。背水坡馬道寬2m，馬道以上壩坡1:2，馬道以下主壩壩坡1：3~1：4、副壩壩坡1：4~1：8（典型剖面如圖2所示）。

3   2008年大壩結構安全評價結論

    漳澤水庫2008年結構安全評價指出：大壩舊壩體沉降變形基本穩定，新壩體在2003年、2004年沉降量明顯增大，沉降速度明顯增加，新壩體沉降還未達到穩定狀態。大壩結構安全等級為B級。

4  大壩現狀結構安全分析

    針對安全評價結論：2015年，從大壩沉降變形分析、大壩滲流計算和壩坡穩定計算三個方面，對大壩現狀結構安全進行了全面分析與評價。

4．1  大壩沉降變形分析

4.1.1  豎向位移監測布置

    大壩壩面豎向位移監測點共計83個，布設于4條平行壩軸線方向的測線上（測線P．~ P4）。監測點樁號為0 +200～2 +200，相同測線上相鄰監測點的間距為100m（監測點典型布置斷面如圖3所示）。

4.1.2  豎向沉降位移分析

    選取壩軸樁號0 +600、1+200作為主、副壩的典型斷面，并從“初建期一改建期”“改建期-2008年”和“2008年之后”三個階段對大壩累計沉降進行對比分析，結果見表1。

    主壩P₁測線監測點累計沉降量占壩高的比例分別為1. 50%、0.13%和0.03%，占副壩高的比例分別為1. 98%、0.30%和0.07%。其中，“初建期一改建期”沉降量最大，其他兩個階段沉降量很小。說明舊壩體在改建期之后沉降已基本趨于穩定，進入2008年后，沉降達到穩定狀態。

    “改建期-2008年”監測階段，主壩P2-P4測線監測點的累計沉降量占壩高的比例分別為0. 73%、0. 91%和0.65%，副壩為0.87%、0.94%和0.48%。沉降量較大，說明該階段新壩體沉降處于不穩定狀態。但進入2008年后，主壩三條測線監測點的累計沉降量占壩高的比例分別降低到0. 04‰、- 0.18‰和0. 23‰，副壩降低至0.11‰、-0.17‰和-0.16‰，說明2008年之后，新壩體沉降達到穩定狀態。

    綜上所述，大壩目前的沉降達到穩定狀態。

4.1.3裂縫分析

    本文采用傾度法對大壩裂縫進行分析，即通過計算相鄰監測點的傾度值分析大壩的裂縫情況，傾度值計算見下式：

L-----A、B兩點之間距離，m。

  依據上式計算得到各條測線上監測點的最大傾度值（見表2）。

    從表2可以看出，主壩縱向最大傾度值為0. 19‰，橫向為1. 70‰；副壩縱向最大傾度值為0.16‰，橫向為2. 50‰。最大傾度值均未超過臨界破壞傾度值（土體的臨界破壞傾度約為1%）。因此，可以認為：大壩面產生危險性縱、橫向裂縫的可能性不大。

4.2  火壩滲流汁算分析

    大壩滲流計算采用有限元數值法，計算工況包括正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位。計算參數以2015年地勘成果為基礎，結合原始設計資料及2008年地勘成果，參考類似工程經驗，進行綜合確定。選擇“壩軸樁號0 +760”和“壩軸樁號1+300”斷面進行主、副壩滲流計算分析，結果如表3所列，部分工況下浸潤線分布如圖4和圖5所示。

    從表3可看出：各工況下，壩體浸潤線均從下游壩腳溢出，出逸點滲透比降均小于容許比降，且大壩總滲流量較小，處在設計允許范圍內。說明目前大壩整體滲流狀態正常，不存在滲流破壞問題。

4．3  壩坡穩定計算分析

    壩坡穩定計算方法采用簡化畢肖普法，并根據《碾壓式土石壩設計規范》( SL 274-2001)規定確定計算工況。計算參數及斷面選取同“滲流計算”（計算結果如表4所列），部分工況壩坡最危險滑動面如圖6和圖7所示。

    從表4可以看出：正常運用條件下，各種工況壩坡穩定安全系數最小值為1. 75，大于安全系數標準1. 35：非常運用條件I下，各種工況壩坡穩定安全系數最小值為1. 39，大于安全系數標準1.25；非常運用條件Ⅱ下，各種工況壩坡穩定安全系數最小值為1. 26，大于安全系數標準1.15。各種工況大壩上下游坡面的安全系數均滿足規范要求。因此，大壩穩定。

5  結語

    本文根據漳澤水庫大壩滲流、壩坡穩定計算成果，對大壩現狀結構安全進行了全面的分析與評價，得到以下結論：在“改建期-2008年”監測階段，舊壩體沉降已經趨于穩定，新壩體沉降未穩定，目前新壩體沉降已達到穩定狀態；大壩各監測點傾度值均未超過臨界破壞傾度值，壩面產生危險性縱、橫向裂縫的可能性不大；大壩整體滲流狀態正常，不存在滲流破壞問題；各種工況下大壩上、下游壩坡的最小安全系數均滿足規范要求，不存在抗滑穩定問題。