水库背水坡填土对坝体稳定影响分析

【前言】水库背水坡填土对坝体稳定影响分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1、建设目标 湖州温泉高尔夫球场拟借助现有赵湾水库大坝下游侧坝后坡面，通过填筑土石方营建面高程85.0m至95.0m占地约1543.56m2的球场坡地。 2、填筑材料 根据场址条件结合球场建设过程中场地平整，拟就近移取山体浅表层土体分层铺填逐层碾压。现场实测取土样分析填筑...

一、项目背景

湖州温泉高尔夫俱乐部有限公司拟在湖州经济技术开发区赵湾林场地块建设高尔夫运动球场。根据球场总体布局的设计要求，球场建设地块将延伸至现有赵湾水库大坝坝址，拟通过对坝后坡面填筑土石方工程借助水库坝体把球场引领至坝顶，融库区水面为球场内湖。在充分展示高尔夫运动自然属性的同时，强化运动场址的景观效应，提升球场的品位。

湖州赵湾水库建成于2001年末，坝体结构为粘土心墙砂砾石砂性土混合砂壳坝。大坝位于湖州市白雀弁山与照山之间，最大坝高为20.2m，坝顶长126m，坝顶设计高程为94.80m（场区内部高程系统，以下同）。该工程是以供水、灌溉为主，结合旅游业开发的综合利用工程。正常库容为15.0万立方米，总库容为20.0万立方米，属小（二）型水库。坝工建（构）筑物主要有：大坝、坝体穿坝供水涵管、溢洪道及上坝公路等。

依据现行国家关于小型水库坝工设计规范、规程、技术标准及《浙江省小型水库大坝安全技术认定办法（试行）》，结合坝坡区域球场建设中所涉及坝体结构边坡稳定和坝移等控制性要求，开展典型剖面的整体稳定分析计算。

二、基础资料

1、建设目标

湖州温泉高尔夫球场拟借助现有赵湾水库大坝下游侧坝后坡面，通过填筑土石方营建面高程85.0m至95.0m占地约1543.56m2的球场坡地。

2、填筑材料

根据场址条件结合球场建设过程中场地平整，拟就近移取山体浅表层土体分层铺填逐层碾压。现场实测取土样分析填筑材料为：含砂砾石粉粘土，含水量为18.8%~22.2%，空隙比0.58~0.65，呈软~可塑状，粒径差异性大，一般为4~10cm，最大约20~30cm，原状土物理特性指标：γ=19.4~19.99kN/m3，Cg=9.4~30.2kPa，φg=15°~16.4°。

3、坝工布置

本水库工程坝工主要建（构）筑物有水库大坝、坝体穿坝放水涵管和右坝肩溢洪道工程等组成。现予分别简述：

（1）大坝结构：大坝为粘土心墙砂性土（砂砾石混合）砂壳体，主坝高为20.2m，坝顶设计高程为94.80m，坝顶宽4.0m，坝顶全长126m，上下游坝面均为分级（二级）坡面，上游于高程85.15m处设1.5m宽马道，上界坝坡1：2.25，下界坝坡1：2.5；下游于高程85.0m处设1.5m宽马道，上界坝坡1：2.0，下界坝坡1：2.25，坝后趾于高程76.8m处设有干砌块石排水反滤棱体，顶宽1.5m，棱体内坡1：1.0，外坡1：1.5，外接排水明沟入山间溪流。上下游坝坡于分级马道、两岸山坡交接面处均设有排水明沟引排面流雨水。

（2）穿坝涵管：坝体右侧部位设有钢筋砼穿坝放水涵管，下游坝坡面高程76.42m处涵管出露。涵管内径为50cm，管道纵坡为1/100，出口处设总长6.0m的渐扩式消力池，未设尾水引排渠。涵管轴线与坝轴线成正交。

（3）坝顶溢洪道：坝顶右岸坝肩建有坝顶溢洪道，由纵长10m，底宽12m，面高层为92.0m的溢流堰；长20m，纵坡1：4.5，底宽12~6m的渐变段；长16.47m，底宽6m，纵坡1：4.5的陡坡段及半径为8.0m的反弧挑流段（鼻槛高程85.62m）等组成。溢洪道纵轴线与坝轴线成100°交角。

（4）圬工材料：根据委托方出具的水库竣工资料反映，坝体心墙为碾压密实的粘土料，干容重为不小于15.5kN/ m3；坝壳为碾压砂石土料，干容重为不小于16.5kN/ m3；坝坡面上游为砌石护面，下游为浆砌石框草皮植护。其他构筑物分别为：砼结合浆砌块石溢洪道、钢筋砼涵管、干砌块石结合砂砾石料坝趾排水体和防渗砼抹面块石排水沟（渠）。

4、地质构造

本库区两岸山坡坡度约在30°~45°，坡面覆盖物发育，两岸山坡覆盖层厚度差异较大，以左岸山坡覆盖为深，最厚处达8~10m。坡积物主要为漂石、碎石、砾石、中细砂混粉质粘土，山体基岩宽厚坚硬，岩性为泥质砂岩、长石石英岩和石英砂岩交层叠置，岩石节理、面层发育，坝址处局部有岩石破碎带。地下水一般由表层残破积层冲洪积层中的孔隙潜水和岩石中的基岩裂隙水组成，水质良好，无侵蚀性。

5、库区水位

坝前正常蓄水位为92.0m；

设计洪水位93.44m；

校核洪水位94.01m；

下游河床为山溪涧沟。

三、工作重点

根据本次评价对象：分析坝后坡面填筑土石方工程对坝体稳定的影响，本次分析工作的重点是：

1、分析填筑土石方工程对坝坡结构稳定性的不利影响因素。

2、分析填筑土石方工程对坝体结构安全性的不利影响因素。

3、分析填筑土石方工程对坝址山体边坡边界条件改变后可能诱发的不利现象。

4、提出满足大坝安全运行所需相关配套设施配置的工程技术措施。

四、分析方法

1、技术路径：运用前期整理汇编的现状工程基础数据和拟建球场设计基本资料，建立现实条件下坝区三维空间模型，叠加球场建设空间分布的相关层面数据，拟定可能产生不利工况的控制性剖面，应用边坡稳定原理，进行实施工程技术结构计算。

2、工作手段：就球场建设在坝后坡范围内可能产生的空间分布情况，分别于坝轴线范围内按最不利组合，确定主坝体1-1构造、左坝肩2-2构造和左岸山体3-3边坡等3 个控制性分析计算断面。

3、分析方法：根据本次评价的工作重点，各类工作分别按以下方法开展。

A. 坝坡结构稳定计算

根据坝体边坡稳定要素，分析研究坝坡面填筑土石方工程后，可能出现因坡体、坝基土层抗剪强度不足而引发的局部坍滑问题。代表性断面为左坝肩2-2构造剖面，运用有限单元法技术堆栽工况下地基土层的承载力和受力状态，按土体变形塑限指标判别工程结构安全度；同时运用有效力法――粘土心墙弧折线组合法，按条分法计算水库水位降落过程中孔隙水压力改变对坝前坡体的安全性影响。

B.坝体结构安全复核

根据坝体受荷分布状态，分析研究主坝体在不对称填筑土石方工程后，可能出现荷载分布不均匀而引发的坝轴线变位，以及加载不均而引发的坝体不均匀沉降等问题。代表性断面为主坝体1-1构造剖面与左坝肩2-2构造剖面之间的坝体结构，运用有限单元法计算代表性断面之间的坝体不均匀受荷工况下的坝体应力――应变分布状态。按弹性力学原理，确定坝体受荷的应力――应变图形，根据摩尔强度理论计算各层面各部位应力――应变值，判别填筑土石方工程对坝体实施加载后的坝体结构安全性。

C.两岸山坡稳定分析

由于球场建设带来坝址处山体边坡边界条件改变，结合坝址地质构造剖面资料分析研究边界条件改变后，可能因地质构造、浅层基流运动而引发不利边坡稳定的事项。代表性断面为左岸山坡3-3边坡断面。按可能出现不利工况组合进行滑动层面计算，提出相关工程措施。

D.坝工建(构)筑物配置

根据现有坝工建(构)筑物分布现状，结合球场建设要求，提出工程措施维持坝工结构正常运行。

五、评价结论

经分析计算，形成评价意见如下:

1、左坝肩处有局部场地堆土至高程97.0m不妥，对坝前坡稳定不利。要求控制堆土高程低于95.0m。

2、坝坡范围内填筑工程坡面要求设置为缓坡，严禁陡坡段出现，控制坡比缓于1:3.5。

3、坝址左岸山坡开挖段应予均工衬砌，防止开挖面的水力侵蚀而诱发山坡坍塌。

4、坝坡范围内填筑工程建设要求分期实施，控制填方速率。要求一期填筑至高程90.0m后间息l~2个月，待一期填方形成初步固结后，完成后期工程。

5、对原有坝坡面排水体系填充反滤排水骨料，沟通现状排水体系，同时填筑前应予场地表面均匀铺垫50~60cm厚碎石粗砂透水层，形成基层排水体系。

6、球场场地应予布设表层排水体系，有效分离降水量的下渗。

7、放水涵管出口处接管处理应予专题设计。

8、施工实施前坝顶沿坝轴线设置沉降位移永久观测点，施工期间每天观测一次，后期按月观测。

六、有关事项

1、根据现场查勘，坝后坡面在高程约82.0m处，有集中渗水外溢，原因不明。为确保大坝运行安全，土石方工程填筑前必须查明渗水原因，摸清渗径通道，进行防渗或导渗处理。

2、溢洪道挑流鼻槛下，现场为大量松散堆积物。为确保溢洪期间的行洪安全，建议采用工程措施予以加固，以防溢流冲刷带来明塌和水土流失；同时，清理下游排水溪沟，确保排水顺畅。