皈依寨水库拦河坝渗透及稳定计算分析

摘要：本文对皈依寨水库拦河坝体渗流及坝坡稳定进行了计算,计算成果认为拦河坝满足渗流稳定安全的要求。

关键词：水库；渗流计算；抗滑稳定计算

中图分类号：TV6文献标识码： A

Calculation and analysis of seepage and stability of the dam of Guiyizhai Reservoir

（Hualing ,The Second Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei Province,Shijiazhuang,050021,China）

Abstract：This paper is to calculate the river dam seepage and stability of the dam of Guiyizhai Reservoir. The calculation results that the dam meets the seepage stability of damsafety requirements

Keywords：Reservoir ;Calculation of anti slide stability ;calculation of seepage

1 基本情况

1.1 工程概况

皈依寨水库位于唐山市丰润区东北部陡河西支泉水河上，控制流域面积37km2，总库容796万m3，拦河坝长度279m，最大坝高17.7m，坝基为石灰岩。1977年水库建成蓄水后坝基渗漏，1978年3月在上游马道高程处钻孔，对水库坝基渗漏进行了帷幕灌浆处理，孔距3m，排距2m，共计完成钻孔39个，总进尺1277m。

1.2 工程等别及建筑物级别

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252―2000)，确定皈依寨水库属小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，拦河坝(土坝)、溢洪道等按4级建筑物设计；根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），库区及坝址区地震动峰值加速度为0.20g，相当于地震基本烈度8度。

2 拦河坝渗流稳定计算

2.1 计算断面

根据丰润水务局提供的拦河坝原设计资料图及唐山市水利规划设计研究院提供的拦河坝设计断面，拦河坝断面分为两种型式：

(1) 断面1：坝体均为粉质粘土填筑，下游坝脚设堆石排水体，坝基为砂砾石地基，坝基设粘土截水槽，考虑到建成后坝基渗漏及帷幕灌浆处理的影响，本次计算断面见图1。

图1 均质土坝断面图

(2) 断面2：坝体为粉质粘土填筑，下游坝坡局部为碎石渣填筑，下游坝脚设堆石排水体，其余同断面1，见图2。

图2 均质土坝（局部为碎石渣）断面图

2.2 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，选取以下水位组合进行渗流计算：

（1）稳定渗流期

1) 库水位处于1/3坝高水位66.140m的稳定渗流期；

2) 库水位处于正常蓄水位72.350m的稳定渗流期；

3) 库水位处于设计洪水位75.824m的稳定渗流期；

4) 库水位处于校核洪水位77.569m的稳定渗流期；

（2）非稳定渗流期

1) 库水位由校核洪水位77.569m降落至汛限水位72.350m，降落历时3h；

2) 库水位由正常蓄水位72.350m降落至死水位63.840m，降落历时20h。

2.3 渗透指标选定

根据唐山规划设计研究院院编制的《唐山市皈依寨水库除险加固工程初步设计报告》（修改稿），渗透系数的采用值为：

坝体粘土k＝1×10-5cm/s，坝体碎石渣k＝1.0×10-2cm/s，

坝基砂砾石k＝5.0×10-2cm/s，堆石排水体k＝1.0×102cm/s。

2.4 计算方法

拦河坝渗流采用河海大学水工结构有限元分析系统（AutoBANK v5.3）进行计算。

2.5 渗流计算成果

断面1即均质土坝、断面2即均质土坝（局部为碎石渣）。

坝体粉质粘土的临界水力梯度计算按照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96) 条文说明中式7.1.3-1：

式中 ― 土粒密度，= 2.71g/cm3

― 水密度，取= 1.0g/cm3；

n ― 土的孔隙率，；

J ― 渗透坡降；

―流土安全系数。

将以上参数代入公式得= 1.06，取安全系数为2，则坝体壤土的允许水力坡降值为＝0.53。

均质土坝及均质土坝(局部为碎石渣)两种断面渗流稳定计算成果见表1。

计算结果显示，两种计算断面在各种工况条件下，出逸点最大水力坡降均小于允许水力梯度值，渗透稳定满足规范要求。

表1均质土坝渗流稳定计算成果表

3 拦河坝坝坡稳定计算

3.1 计算断面

计算断面见拦河坝渗流稳定计算。

3.2 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，选取以下工况进行坝坡稳定计算：

（1）上游坝坡

1）正常运用条件

① 库水位处于1/3坝高水位66.140m的稳定渗流期；

② 库水位由正常蓄水位72.350m降落至死水位63.840m的非稳定渗流期(降落历时20h)。

2）非常运用条件

① 库水位由正常蓄水位72.350m降落至死水位63.840m的非稳定渗流期(降落历时20h)遇地震情况；

② 库水位由校核洪水位77.569m降至汛限水位72.350m的非稳定渗流期(降落历时3h)。

（2）下游坝坡

1）正常运用条件

库水位处于设计洪水位75.824m的稳定渗流期。

2）非常运用条件

① 库水位处于正常蓄水位72.350m的稳定渗流期遇地震情况；

② 库水位处于校核洪水位77.569m的稳定渗流期。

3.3 坝体、坝基材料物理力学指标

坝体、坝基土物理力学性质指标见表2。

表2坝体及坝基材料物理力学指标

3.4 计算方法

根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》SL189-96，坝坡稳定按不计条块间作用力的瑞典圆弧法进行计算，计算程序选用河海大学土石坝稳定分析系统（HH-Slope r1.2）。

3.5 计算成果

抗滑稳定计算成果见表3。

表3拦河坝坝坡抗滑稳定计算成果表

根据拦河坝坝坡抗滑稳定计算成果，断面1及断面2上、下游坝坡在各种工况条件下均满足稳定要求。

作者简介：

滑令（1979.11），男，汉族，硕士研究生，工程师，河北省水利水电第二勘测设计研究院。