资源描述
1 综合说明
1.1 安全分析评价工作简况
红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库枢纽工程于1975年3月建成蓄水,水库以上集雨面积2.3 km2,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,主要灌溉白云、万福、交通、江祠、骑江等五个村的三千多亩农田。是一座以蓄水灌溉为主兼以防洪养殖的小(二)型水库。由于该工程已运行三十多年,水库现存在一定病害,为确定水库现在安全状况,根据业主要求,我院接受了夹江县水务局委托,并由水工、水文、地质、金结、测量等专业的工程技术人员组成水库大坝鉴定评价报告工作小组,确定了负责人,开展红星水库的大坝安全鉴定评价工作,把报告分章节按专业落实到人。任务落实后,我院人员迅即开展了现场踏勘,并先后组织测量人员和设计人员到水库现场和夹江县水务局,收集资料,测量、踏勘现场,检查工程,调查了解工程运行管理情况,查阅、收集相关资料。各章节完成后,由设计负责人统稿校核,编撰成册。
1.2安全分析评价的依据和要求
1.2.1大坝安全分析评价的依据
1.技术资料
1)、原有设计、竣工资料(红星水库特性见表1-1),本阶段地勘资料。 2)、现场检查资料。 3)、其他。
2.规范、规程
1)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000;
2)、《土石坝养护修理规程》SL210-98;
3)、《土石坝安全监测资料整理规程》SL169-96;
4)、《水利工程水利计算规范》SL104-95;
5)、《土石坝安全监测技术规范》SL60-94;
6)、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-2006;
7)、《水库工程管理设计规范》SL106-96;
8)、《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001;
9)、《小型水利水电工程碾压土石坝设计导则》SL189-96;
10)、《水库大坝安全评价导则》SL258-2000;
11)、《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1977;
12)、《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规》DL/T5019-94;
13)、《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99;
14)、《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1984年版);
15)、《水工建筑物抗震设计规范》SL203-1977;
16)、《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306-2001;
17)、《水库大坝安全鉴定办法》(水建管[2003]271号。
18)、《水工设计手册》、《水力计算手册》、《土石坝设计》、《土力学》、《工程期水文及水利计算》等。
1.2.2大坝安全分析评价的内容和要求
按照《水库大坝安全鉴定办法》(水建管[2003]271号),《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000),对大坝安全分析评价的内容、要求和方法都做了明确的规定。红星水库大坝安全评价的主要内容是,对大坝的工程质量、大坝运行管理、防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全作出评价,在此基础上作出该水库大坝安全的综合评价
1.3工程概况
红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库枢纽工程于1975年3月建成蓄水,水库以上集雨面积2.3 km2,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,主要灌溉白云、万福、交通、江祠、骑江等五个村的三千多亩农田。水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水涵、卧管各一处组成,是一座以灌溉为主,兼以防洪养殖的小(二)型水库。
大坝为均质土坝,坝高14.6m,坝顶宽4.0m,顶长210m,坝顶高程463.60m;上游坝坡自上而下坡比分别为1:1.49、1:1.82、1:1.41;下游坝坡上部分为杂草护坡,高程457.53m以上坡比为1:1.88、以下为零乱堆石体,平均坡比为1:1.41。
水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水设施等组成。
溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0m,最大下泄流量47.5 m3/s。
放水设施:涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22 m,最大放水流量0.2m3/s。
红星水库工程特性表
序 号
名 称
特 征 值
备 注
一
河流特征
1
坝址以上流域面积
2.3km2
2
多年平均径流深
550mm
3
水文气象特征
(1)
多年平均气温
17.2℃
(2)
多年平均降雨量
1400mm
二
灌区特征
1
设计灌面
0.30万亩
2
有灌面
0.29万亩
3
灌溉时期
2月——6月
4
灌溉保证率
50%
三
特征水位及库容
1
设计洪水位
461.698m
2
校核洪水位
462.052m
3
正常水位
(堰顶高程460.16m)
4
死水位
451.0m
6
总库容
82.8万m3
7
正常库容
58.16万m3
8
死库容
1.08万m3
9
兴利库容
57.08万m3
10
调节特性
年调节
四
大坝工程
1
坝 型
均质土坝
2
坝顶长度
210m
3
最大坝高
14.6m
4
坝顶宽
4.0m
5
坝顶高程
463.60m
五
溢洪道
1
型 式
宽顶堰
2
堰顶宽
12.0m
3
堰顶高程
460.16m
4
最大下泄流量
47.5m3
5
防洪标准
30年一遇设计(P=3.33%)、300年一遇校核 (P=0.33%)
六
放水设施
1
放水型式
涵卧管
2
池底高程
449.72m
3
放水孔尺寸
0.22×0.22
4
最大放水流量
0.2m3/s
1.4 水文气象条件
红星水库位于乐山市夹江县土门乡境内,距夹江县城约20 km,水库所在河流属岷江水系金牛河支流,总库容87.21万m3,属小(二)型水库,坝址以上集雨面积F=2.3km2,流域主河道长L=2.81km,流域平均坡降J=12.43‰,多年平均降雨量 1400毫米,多年平均径流深550mm。
1.5工程地质条件
1.5.1序言
红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城大约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库于1975.3 月投入运行。水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水涵、卧管组成,坝址以上主河道长2.81Km,积雨面积2.3 km2。大坝为均质土坝,坝顶高程463.60m,最大坝高14.60m,坝顶宽4m,顶长210m,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,设计灌面3000亩,有效灌面2900亩。是一座以灌溉为主,兼防洪、养殖的小(二)型水库。
由于水库已经运行多年,各种建筑物老化严重。目前主要问题有:
1、红星水库属“三边”工程,坝体填筑质量差,大坝运行三十多年,老化严重,目前大坝上、下游坝坡较陡;大坝上、下游坝坡结构稳定不达标。
2、大坝上游坝坡防浪面板塌陷,坝体下游坝坡偏陡,坡面不平整,下游坝坡表面排水设施不完善,无坝后排水沟。
3、下游坝坡坡面凹凸不平,下游坡坡脚存在3处集中渗漏。
4、溢洪道边墙及底板严重损毁,消力池已垮塌。
5、涵管接缝处沉陷渗漏,卧管多处断裂渗漏严重。
6、大坝发现白蚁建剿危害。
7、无观测设施,管理房年久失修已成危房,需重建。
8、进库公路有0.2km为土路。
鉴于水库存在安全隐患,急需进行整治。受业主委托,我公司于2012年1月下旬接受该项地勘任务,随即编写了项目勘察设计大纲,并于2月下旬完成地质勘察工作。本次工作主要采取地表测绘调查,剖面测绘、坑探、钻探、注水试验和取土样试验等勘察手段,于2012年3月上旬提交成果资料。完成勘探工程量见表。
勘探工程量表
项目
内容
比例尺
单位
工作量
平面
工程地质平面图
1:500
km2
0.09
剖面
纵剖面
1:500
m/条
762.58/3
横剖面
1:100~1:200
m/条
119.92/5
勘探试验
钻探
m/孔
69.8/3
注水试验
段/次
7
坑槽探
m3
9/5
取样室内试验
件
6
1.5.2 区域地质概况
1、地形地貌
金牛河属岷江下游右岸一级支流,位于四川盆地西南部,地势以浅丘为主;干流全长52.6km,河宽10~20m。发源于丹棱县张场,经何场、杨场、吴场、三洞,在青神县南注入岷江。
工程区位于金牛河支流青州河上游,青州河总体流向为由北西流向南东,两岸丘陵高程440~490m,相对高差19~50m,河谷为对称的“U”型谷,左、右岸均分布有宽阔Ⅰ级阶地。呈侵蚀—堆积河谷地貌形态。
2、地层岩性
工程区出露地层主要为第四系松散堆积层,现由新至老分述如下:
1).第四系全新统人工堆积层(Q4ml):以含砂低液限粘土为主,夹20~30%的卵砾石,卵砾石,成份为砂岩、玄武岩、灰岩、石英砂岩、花岗岩等卵石风化较强,85%的卵石风化成土状,部分弱风化。主要分布于坝体,层厚约3.0~15.6m。
2).第四系全新统湖积层(Q4l)):为含淤泥质粘土,以粘土为主,含有机质。厚一般1.4~1.5m,分布于河谷和坝基。
3).第四系中更新统冰水堆积层(Q2fgl):分布于河两岸的Ⅲ、IV级阶地上,阶地具明显二元结构,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石。阶面一般高出河水位30~100m,厚度60~80m。
3、地质构造
工程区在大地构造上位于扬子准地台二级构造单元—四川台坳的西部,属新华夏构造体系四川沉降带川西褶带,紧邻川滇南北向构造带,峨眉-思濛新生代槽地内。峨眉—思蒙新生带槽地沿峨眉—夹江—思蒙延伸,长约60km,走北东30°,为一宽敞式向斜,向斜中沉积了厚150m以上的冲洪积物,两翼地层为白垩系地层。有资料认为,该向斜为龙池向斜的延续。工程区位于该向斜东北段西北翼近轴部。
工程区无区域大断裂构造通过,主要受外围地震影响,据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单,工程区地震动峰值加速度为0.10g,动反应谱特征周期为0.45s,其相对应地震基本烈度为Ⅶ度,根据DL/T5335—2006《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》分级标准,区域构造稳定性较差。
4、水文地质条件
区内水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向金牛河排泄。松散堆积层的透水性随物质组成、结构、分布不同而不同,地下水位埋深2~5m,水位随河水位变化而变化,根据勘探资料其透水性较弱。据邻近工程取样水质分析表明:河水其水化学类型为重碳酸钙镁型水;地下水其水化学类型为重碳酸钠镁型水。河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。
5、物理地质现象
工程区河谷地形平缓,区内物理地质现象主要为河水冲刷及物理风化作用,次为卸荷作用,崩塌、滑坡地质不发育,未见危及工程安全的不良地质现象。
1.5.3 库区工程地质条件及评价
1、基本地质条件
库区地形属浅丘地带,高差起伏不大,相对高差数十米。水库区位于峨眉—思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部,无区域大断裂构造通过。出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,该层具明显二元结构,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石,水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向河流以及支沟排泄;河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。未见危及工程稳定的不良物理地质现象。
2、主要工程地质问题及评价
1).水库渗漏
水库两岸山体及库底地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石;往下为第三系上新统凉水井组(N2)地层:为粘土层、砂质充填、铁钙质结细砾层,有效厚度数十米,属相对隔水地层,不具备产生向岭谷渗漏的地质条件。
2). 库岸稳定
库区周边岸坡地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,为粘土夹卵砾石,地形坡度较平缓,山体稳定性好,库岸基本稳定,。
3). 库区浸没
水库淹没区以稻田、旱地和农宅为主,岸坡为为粘土夹卵砾石,透水性差,故库区浸没很小,建库时已解决。
4). 淤积问题
库区地处浅丘丘陵地带,地形平缓,植被条件一般,库区集雨面积不大,不存在危及工程运行的淤积问题。
5). 诱发地震问题
库区无断裂通过,面积小,库容小,蓄水深度有限,因此无诱发地震问题。
1.5.4 坝区地质条件及评价
1、基本地质条件
坝区地形属丘陵地带,高差起伏不大,相对高差数十米。坝区位于峨眉—思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部,无区域大断裂构造通过。出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,具明显二元结构,上部为褐黄色粘土,下部为粘土夹卵砾石;往下为第三系上新统凉水井组(N2)地层:为粘土层、砂质充填、铁钙质结细砾层、砾石层组成2~3个韵律。水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向河流以及支沟排泄;河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。未见危及工程稳定的不良物理地质现象。
2、坝体工程地质条件及评价
1) 坝体结构及物质组成
大坝为均质土坝,坝顶高程463.6m,最大坝高14.6m,坝顶宽4m,顶长210m,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,
据钻孔揭露:坝体填料为褐黄色粘土夹卵砾石,粘土一般呈可塑状,湿,一般稍密,局部松散,卵砾石占20~30%,,粒径2~5cm,磨圆中等,成份为砂岩、玄武岩、灰岩、石英砂岩、花岗岩等;卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。取坝体土室内试验,坝料为含砂低液限粘土,天然含水量18.6~22.3%,平均20.15%;干密度ρd1.56~1.64g/cm3,平均ρd=1.59g/cm3;湿密度ρ1.88~1.94 g/cm3,平均ρ1.91g/cm3;比重2.71~2.75,平均2.73。颗粒分析,各粒组含量:角砾占3.7%~5.6%,平均4.27%;砂粒(2~0.075mm)占21.2%~31.2%,平均27.8%;粉粒(0.075~0.005mm),31.8%~41.6%,平均36.9%;粘粒(<0.005mm)占27.3%~33.8%,平均31.1%。饱和固结快剪C=11.3~13.4Kpa,平均值C=12.3Kpa,φ=17.3~19.6°,平均φ=18.4°;非饱和固结快剪C=14.5~16.2Kpa,平均值C=15.5Kpa,φ=19.7~21.6°,平均φ20.8°。6组样渗透系数3.45~512×10-5cm/s,平均1.93×10-4cm/s,>10-4cm/s,属于中等透水土体,作为坝体,防渗性能稍大于规范要求。同时下部坝体含水率高,呈饱和状态,软塑状,说明坝体均匀性差。
需要说明的是:由于坝体填料含卵砾石、角砾,取代表性好的标准土样十分困难,因此所取试样中卵砾石、角砾含量明显少于实际情况,样品代表性比较差。
坝体土样基本物理性质综合成果表
项目
天然含水量ω(%)
湿密度ρ(g/cm3)
干密度ρ(g/cm3)
饱和度S(r%)
孔隙比e
比重Gs
压缩系数
统 计
组 数
坝
体
范围值
18.6~22.3
1.88~1.94
1.56~1.64
72.3~81.8
0.657~0.742
2.71~2.75
0.36~0.61
6组
平均值
20.15
1.91
1.59
77.0
0.715
2.73
0.5
坝体土的可塑性综合成果表
项目
液限WL17 (%)
塑限Wp2 (%)
塑性指数IP17
液性指数
按塑性指数图WL17 分类名称
坝
体
范围值
36.0~33.0
14.0~17.0
12.0~16.0
0.1~0.69
含砂低液限粘土CL
平均值
29.5
15.33
14.17
0.35
坝体土的颗粒组成综合成果表
项目
>60mm(%)
60~2mm(%)
2~0.075mm(%)
0.075~0.005mm(%)
<0.005mm(%)
坝
体
范围值
0
3.7~5.6
21.2~31.2
31.8~41.6
27.3~33.8
平均值
0
4.27
27.8
36.9
31.1
坝体土的力学性质综合成果表 表5
项目
非饱和固结快剪
饱和固结快剪
渗透系数k
×10-5cm/s
凝聚力c
(kpa)
内摩擦角ф
(度)
凝聚力c
(kpa)
内摩擦角ф
(度)
坝
体
范围值
14.5~16.2
19.7~21.6
11.3~13.4
17.3~19.6
3.45~512
平均值
15.5
20.8
12.3
18.4
19.34
2). 坝体稳定
据钻孔取芯观察,坝体土填料为褐黄色粘土夹卵砾石,均匀性差,卵砾石占20~30%,卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。坝体土结构一般稍密,局部松散。
据土工试验:坝体料为含砂低液限粘土,平均天然含水量20.15%;平均干密度ρd=1.59g/cm3;平均湿密度ρ1.91g/cm3,平均比重2.73,说明坝体比较密实。饱和固结快剪C平均值12.3Kpa,平均φ18.4°;非饱和固结快剪C平均值15.5Kpa,平均φ20.8°,抗剪强度指标中等偏低。
下部坝体含水率高,呈饱和状态,软塑状,钻孔取芯观察与室内土工试验,表明坝体均匀性差。
红星水库属“三边”工程,建设质量差,坝体填筑质量差,大坝运行三十五年,老化严重,目前大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培厚。
3). 坝体渗漏
据钻孔取芯观察,坝体填料为褐黄色粘土夹卵砾石,湿,一般稍密,局部松散,卵砾石占20~30%,卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。据土工试验:坝体料为含砂低液限粘土,平均天然含水量20.15%;平均干密度ρd=1.59g/cm3;平均湿密度ρ1.91g/cm3,平均比重2.73,说明坝体比较密实。钻孔取芯观察与室内土工试验表明坝体均匀性差。6组样渗透系数3.45~512×10-5cm/s,平均1.93×10-4cm/s,>10-4cm/s,属于中等透水土体,作为坝体,防渗性能稍大于规范要求。
目前大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。
1.5.5 坝基工程地质条件及评价
1、坝基、坝肩稳定性
1 )两坝肩稳定性
据钻孔揭露:两坝肩为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石;卵砾石一般2~5 cm约25~30%,主要成分为砂岩、灰岩、玄武岩,摩圆度好,球度中等,纷选性差,余者为粘土,粘土呈可塑~硬状,稍湿~湿,一般稍密~中密。
坝基、两坝肩第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层一般稍密~中密;结合类似工程经验分析,物理力学指标较好,满足承载力和变形要求,两坝肩稳定。
2 )坝基稳定性
据钻孔揭露:坝基为分二层,上层为第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,含水量高,呈可塑~软塑,厚一般2~3m;下层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密。
经钻孔岩芯观察和类似工程经验,坝基第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,虽然物理力学指标较低,但是基本满足承载力和变形要求;第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层一般稍密~中密,物理力学指标较好,满足承载力和变形要求,坝基基本稳定。
2、渗漏
1)坝基渗漏
据钻孔揭露:坝基为分二层,上层为第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,含水量高,呈可塑状~软塑,该层透水性强,注水试验表明:渗透系数2.6~8.1×10-3cm/s,属于中等透水层。下层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密,注水试验表明:渗透系数4.0~6.2×10-5cm/s,属于弱透水层。可视为相对隔水层。
目前:坝外坡坡脚存在散浸现象,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿湖积(Q4l)含淤泥质粘土与坝体接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆及时整治,防止渗透进一步扩大。
2)两坝肩渗漏
据钻孔揭露:两坝肩地层为为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密,注水试验表明:接触带渗透系数1.8~2.6×10-3cm/s,属中等透水;下部渗透系数3~7.2×10-5cm/s,属于弱透水层。可视为相对隔水层。地表调查,两坝肩下游有散浸迹象,特别左坝肩较严重,两坝肩接触带存在渗漏问题。分析原因:建坝时清基不彻底,库水沿粘土与坝体接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆及时整治,防止渗透进一步扩大。
综上所述,红星水库两坝肩稳定,坝基基本稳定,大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培坡厚。
大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。
地表调查及注水试验表明,两坝肩、坝基接触带存在渗漏问题,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿接触带渗漏。建议采用灌浆:坝体采用充填灌浆,坝基采用帷幕灌浆,灌浆范围从0-002.5~0+211.5,长214m,以进入冰水堆积(Q2fgl)层3~5m为下限,形成完整的防渗帷幕。
1.5.6 溢洪道工程地质条件及评价
溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0,最大下泄流量47.5m3/s。溢洪道无不良物理地质现象,出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密。
目前溢洪道两侧墙垮塌严重,影响行洪;建议修复边墙、底板和设消力池。
1.5.7 放水设施
放水设施位于右坝肩,包括涵管和卧管,涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22m,最大放水流量0.2m3/s。涵管地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密;卧管地层为坝体人工填土层;二者围岩分类为V类;围岩难于自稳,边墙和拱顶极易坍落变形,经常是边挖边塌,甚至出现冒顶和地面下陷,变形破坏严重;施工应避开雨季,开挖需要支护紧跟或超前支护,全断面衬砌。
目前涵管多处断裂漏水,卧管多处断裂渗漏,建议及时治理。
1.5.8 白蚁危害
据调查,目前水库大坝发现白蚁建剿危害,应及时整治。
1.5.9 岩、土物理力学指标
根据土工实验提出水库岩、土物理力学指标(见表3-6和表3-7),其中除土的抗剪指标φ值按照土工实验值取0.9折,C值按照土工实验值取0.6折提出外,其余指标取试验值的平均值;冰水堆积层指标用类比法提出,供设计采用。
岩、土物理力学指标建议值表
指标名称
单 位
坝体料
粘土夹卵砾石(坝基下层、坝肩)
含淤泥质粘土 (坝基上层)
比重Gs
2.73
2.68
2.71
含水率ω
%
20.15
35
38
干密度ρd
g/cm3
1.59
1.65
1.26
饱和密度ρ
g/cm3
1.91
1.85
1.43
孔隙比e
0.715
0.93
1.12
孔隙率n
41.66
38.3
43.1
饱和固结快剪
凝聚力c
kpa
7.38
13.0
16.2
摩擦角Φ
度
15.56
22.0
13.2
非饱和固结快剪
凝聚力c
kpa
9.3
13.0
15.9
摩擦角Φ
度
18.72
21
14.3
压缩系数α
MPa-1
0.5
0.48
0.38
压缩模量E
MPa
5.6
4.23
5.12
渗透系数k
cm/s
1.93×10-4
5.27×10-5
5.17×10-3
允许水力坡降[J]
0.40
0.38
0.35
隧洞围岩物理力学指标建议值表
围岩类别
干密度
抗剪断强度
变形模量
坚固系系
单位弹性抗力系数
ρd
tanφ′
C′
E0
fk
K0
g/cm3
MPa
Gpa
Mpa-1cm
V
1.65
0.36~0.4
0.01~0.02
0.5~0.8
0~1
1~5
1.5.10天然建筑材料
1 、河砂
工程区内无可采河砂,工程混凝土用河砂,宜从夹江青衣江砂场购买。砂为细砂,其轻物质含量<1%、细度模数2.7~3.4,二者满足混凝土用河砂需要,虽然含泥量偏高,可以在筛选过程中冲洗。储量及质量满足工程需要,运距大约22km。
2 、混凝土用卵砾石
工程区内无可采天然卵砾石,混凝土用卵砾石需在青衣江江砂石场购买,其原材料为岷江冲洪积砂卵砾石层,其中卵砾石含量大约65~70%,成分主要有玄武岩、花岗岩、灰岩、白云岩、砂岩等坚硬物质,其针片状颗粒含量<15%,软弱颗粒含量<5%,经筛选后可不含轻物质,粒度模数6.5~8.2,经筛选后可用于工程骨料。储量及质量满足工程需要,运距22km。
3、粘土
工程区附近冰水堆积层中,富含粘土,根据附近工程试验资料 :角砾占14%,砂粒占15%~17%,粉粒占32~34%,粘粒占34%~36%;有机质含量小于0.5%;可溶盐小于0.5%,经筛选可用作工程灌浆用土料,储量及质量满足工程需要,可就近解决。
1.5.11 结论及建议
1.工程区在大地构造上位于扬子准地台二级构造单元—四川台坳的西部,属新华夏构造体系四川沉降带川西褶带,峨眉-思濛新生代槽地内。工程区无区域断裂构造通过,主要受外围地震影响,据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单,工程区地震动峰值加速度为0.10g,动反应谱特征周期为0.45s,其相对应地震基本烈度为Ⅶ度,按照区域稳定性评价标准,区域构造稳定性较差。
2.大坝为均质土坝,两坝肩稳定,坝基基本稳定;大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培坡厚。
3 .大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。
4.地表调查及注水试验表明,两坝肩、坝基接触带存在渗漏问题,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆,灌浆范围从0-002.5~0+211.5,长214m,以进入冰水堆积(Q2fgl)层3~5m为下限,形成完整的防渗帷幕。
5.溢洪道两侧墙垮塌严重,影响行洪;建议修复边墙、底板和设消力池。
6.放水设施位于右坝肩,包括涵管和卧管:涵管为预制混凝土圆管,放水卧管为阶梯式,涵管地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密;卧管地层为坝体人工填土层;二者围岩分类为V类;
目前涵管多处断裂漏水,卧管多处断裂渗漏,建议及时治理;
7.水库大坝发现白蚁活动迹象,应及时整治。
8 .工程区内无可采河砂和卵砾石,工程混凝土用河砂和卵砾石,宜从夹江青衣江砂场购买。储量及质量满足工程需要,运距大约22km。灌浆用粘土可以就近在第四系中更新统冰水堆积层中筛选,储量及质量满足工程需要。
建议:下阶段加强施工地质,根据实际地质条件优化设计。
2.工程质量评价
2.1枢纽工程设计,施工和竣工资料
红星水库枢纽工程于1973年3月投入运行,大坝为均质土坝,水库建设期间,由于缺乏正规设计文件及图纸,由县水电局派人到现场,参照四川省水电厅1958年编制的《土坝定型设计参考资料》拟定大坝各部尺寸,水电局批准施工,无批复文件和图纸,无施工记录。1972年开工、1975年完工,由土门公社革委组织《红星水库工程指挥部》,土门公社受益社民工施工。属典型的“三边工程”,本工程边建设边发挥效益,主体工程1975年3月全面竣工投入运行,工程建设期间无专人负责技术,无施工记载及竣工验收资料,至今,无全面了解工程情况的技术人员,且该土坝设计有缺项,无排水反滤体,仅以棱乱的堆石体代替,坝后无排水系统。
2.2坝基和岸坡处理的质量评价
红星水库大坝原设计时未进行地质钻探,根据本次勘察资料记载,大坝坝基筑于坡洪积的粘土夹卵石土之上,该层厚度簿,仅1.20_ 1.80 m,其下为坡洪积卵石夹砂层,为良好的含(透)水层,是漏水的主要通道及原因, 加之施工中清基不彻底,故坝基存在渗漏问题。坝基和岸坡均未作防渗处理。
2.3土石坝的工程质量评价
红星水库枢纽工程于1972年动工兴建,大坝为均质土坝,水库建设期间,由于缺乏正规设计,属典型的“三边工程”坝体填筑时就近选取土料填筑坝体,采用人工上料,铺料厚度不均匀,然后用人工夯实,填筑土料未取样作土工试验分析,由技术人员现场观察认可。在土坝筑料过程中,大坝由于修建时建筑标准低,且技术力量和施工机具达不到要求,故坝体填筑质量较差,大坝外坡建设时未建排水反滤设施,仅用大卵石在大坝外坡脚表面沿坝坡堆砌一层堆石体。大坝外坡脚未建排水沟。
红星水库大坝左坝肩段长约30m建在老河床地段,修建时其坝基清基不彻底,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有一处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2011年11月实测,当库水位为459.5m时,全坝段总渗漏量约为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游坡因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0 m至461.0 m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m,该段是水库防洪水位和常年蓄水位区,由于变幅大。变化频繁,加之风,雨温差等自然因素的影响,使大坝内坡中未完全风化的填筑质量较差的、结构松散的泥岩迅速风化并被水浪带走,出现浪蚀,最后导致大坝堤岸垮塌。2003年7月,对大坝内坡高程458.0——461.0段铺设C15混凝土防浪面板防浪蚀。目前,防浪面板已多处沉陷。
2.4其他建筑物
2.4.1溢洪道工程的质量及现状
溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0,最大下泄流量47.5m3/s。
该水库兴建时溢洪道为毛坯土渠,1983年7月对溢洪道进口段进行加宽改造,对溢洪道消力池前段约100 m底板及边墙采用浆砌卵石进行简单防渗整治。溢洪道整治至尽已运行近三十年,目前边坡及底板多处垮塌,溢洪道尾端建设未完。
2.4.2放水设施的质量及现状
放水设施:涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22m,最大放水流量0.2m3/s。
该水库兴建时放水卧管为简易的斜式,由于渗漏严重,分别于1985年、1988对卧管进行了两次修补,目前卧管渗漏仍十分严重,放水涵管接头多处沉陷断裂,各缝均有不同程度的漏水。
2.5大坝工程质量综合评价
红星水库大坝红星由于受当时情况的影响,缺乏正规设计,属典型的“三边工程”,由大搞“群众运动”手段而建,坝体填筑质量差,清基不彻底;大坝竣工蓄水后下游坝坡坡脚及涵管出现漏水现象;虽然在1985年、1988年、2003年进行过整治,但随着红星水库大坝近40年的运行,目前下游坝坡坝趾仍存在3处严重集中渗漏(具体渗漏点位置见红星水库枢纽平面布置图)。从目前情形看,红星水库大坝工程施工质量大部分达到规定要求,但工程在运行中暴露出一些缺陷,目前工程基本正常运行,根据《 水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)2.6.2规定,工程质量综合评价为合格。
3大坝运行管理评价
3.1大坝运行情况
红星水库大坝靠近左坝肩段长约30m建在老河床地段,修建时其坝基清基不彻底,因此,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有两处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2012年11月20日实测,当库水位为448.22m时,全坝段总渗漏量为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0 m至461.0 m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m,该段是水库防洪水位和常年蓄水位区,由于变幅大,变化频繁,加之风,雨温差等自然因素的影响,使大坝内坡中未完全风化的填筑质量较差的、结构松散的泥岩迅速风化并被水浪带走,出现浪蚀,最后导致大坝堤岸垮塌。
3.2大坝维修情况
红星水库总库容82.8万m3,大坝为均质土坝,于1972年动工兴建,1975年3月枢纽工程竣工投入运行,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有两处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2011年11月实测,当库水位为459.5m时,全坝段总渗漏量为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游坡因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0m至461.0m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m, 2003年7月,对大坝内坡水位消落区高程458.0m——461.0m铺设C15混凝土防浪面板防浪蚀。
3.3大坝安全监测
红星水库于1972年动工兴建,1975年3月主体工程竣工,由于工程规模不大,且受历史条件限制,水库没有水位、渗透、变形观测设施,更没有专门的观察仪器,大坝的安全观测仅进行了简单的观测。
1、巡视检查
巡视检查人员必须熟悉大坝情况,责任心强,有防汛抢险经验,主要检查大坝坝坡、坝脚有无裂缝、坍塌、滑坡、沉陷、浪蚀等险情发生,大坝外坡及坝脚有无变形、滑坡、渗流破坏和蚁穴、兽洞隐患等危及大坝安全和影响其工程正常运行的现象,巡视人员要按要求填写检查记录,当发生异常情况,应及时采取应急措施,并逐级上报主管部门。
2、仪器监测
红星水库无位移、沉陷、浸润线、渗漏等观测设施。只靠水库管理人员观测水位、渗透等。
3.4大坝管理情况
红星水库于1972年开工建设,枢纽工程于1975年3月竣工,竣工后成立了红星水库管理所,是一座以蓄
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