水库除险加固大坝抗渗稳定性分析.pdf
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1、理论研究水利技术监督 年第 期:/水库除险加固大坝抗渗稳定性分析陈 浩(郎溪县龙须湖水库管理处 安徽 郎溪)摘要:为了保证水库运行安全 及时对病险水库除险加固十分必要 以为郎溪县龙须湖水库除险加固工程实例分别从应用条件、防渗功能、施工条件、度汛条件和工程投资等角度对高压喷射灌浆防渗技术、混凝土防渗墙技术进行比选 并通过数值模拟分析加固后坝基稳定性 结果表明混凝土防渗墙适用于该水库除险加固 经过防渗墙施工后 其稳定系数为 满足相关规范要求 研究结果对类似水库除险加固工程具有较好的借鉴意义关键词:水库 加固除险 坝基 稳定性中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:陈 浩(年)男
2、工程师:水库长时间运行后 需要定期进行安全复合及时对病险水库加固 确保水库的不带病运行 保障水库的正常使用功能 渗流破坏是水库常见的病害形式 选择合适的除险加固方案对节约造价 保证除险加固效果具有重要意义 本文以龙须湖水库为例 对水库大坝除险加固方案比选及加固效果进行分析 为病险水库大坝治理提供参考 工程概况龙须湖水库位于安徽省郎溪县境内 属于长江流域水阳江水系郎川河支流的钟桥河上游 是一座以灌溉为主 兼顾防洪、城市供水等综合利用的中型水库(现以郎溪县城乡供水为主)总库容 万 兴利库容为 控制流域面积 设计灌溉面积 万亩 龙须湖水库工程现状由大坝(主坝和副坝)、溢洪道、放水箱涵等建筑物组成 由
3、于坝基渗水严重 未蓄至正常蓄水位 严重制约着水库兴利库容的发挥 故采取坝基防渗措施 大坝加固前抗渗稳定计算剖面如图 所示 主坝主坝为混凝土防渗墙土石坝 大坝上游坝坡自上而下坡比为 和 上游 高程以上采用 厚工字型混凝土预制块护坡 下设 厚的砂砾石垫层 高程设 宽马道采用 现 浇 厚 混 凝 土 护 面 高 程 采用浆砌块石护坡 下设 厚的砂砾石层 高程 采用浆砌石脚槽 以下为水下抛石护脚主坝下游坝坡自上而下坡比为 和 下游坝坡高程 以上为填 厚腐殖质土植草 高程设 宽混凝土马道 坝坡采用草皮护坡 以下护坡和压重平台为 厚六角形预制块护坡 护坡内侧设碎石层和砂垫层各 厚 下游坝脚与池塘接触部位为
4、 厚干砌块石护坡 底部设浆砌石脚槽 副坝副坝采用均质土坝 长 坝顶宽 坝顶高程 最大坝高 坝顶上游坝坡 采用 厚工字型混凝土预制块护坡 下设 厚的砂砾石垫层 底部设混凝土脚槽 下游坝坡 采用草皮护坡 坝顶路面宽 铺碾 厚水稳层、浇筑 厚 混凝土路面 铺设 厚沥青混凝土面层 防渗加固处理方案比选 高压喷射灌浆利用高压装置产生高压射流破碎土体 并在高压射流作用区域内注入水泥浆液 填充坝基下土体中的裂缝和潜在渗流较大区等 同时与四周被破碎的坝基岩土体混合搅拌在一起 经过一定时间的水化作用 形成具有一定强度的凝结体起到防渗加固的作用 年第 期水利技术监督理论研究图 大坝加固前抗渗稳定计算剖面 由动量定
5、律可得 高压喷射流对土体的切割破坏力 为:()式中 破坏力 /密度/流量/喷射流的平均速度/水泥土的透水性远小于被截断的坝基下土层的透水性 按等效渗径法原理 防渗墙渗透系数比原土层缩小 倍 即意味它的渗径比原来的渗径延长 倍 因此 防渗墙在透水土层中主要起到以下几个作用:降低透水土层的水流速度 削减渗水压力和静水头 减少土层内水流量 降低出逸比降 从而达到改善坝基渗流状态的目的 见表 表 高压喷射灌浆固结体的特性固结体特性三管法喷灌固结体有效直径/黏性土 砂土 砾砂 单向定喷有效长度/单桩垂直极限荷载/坝基土重度粉细砂:/中粉质壤土:/坝基下土体渗透系数粉细砂:/中粉质壤土:/坝基下固结体黏聚
6、力粉细砂:中粉质壤土:坝基下固结体内摩擦角 粉细砂:中粉质壤土:混凝土防渗墙混凝土防渗墙通过机械钻机造孔成槽 经过泥浆固壁后 加压灌注混凝土浆液置换泥浆 从而在地下形成一堵连续的防渗墙 防渗墙具有良好的防渗性能和较高的整体性 大坝防渗加固采用在坝体中增设混凝土防渗墙 防渗墙厚度按下式计算:()式中 龙须湖大坝防渗墙厚度 龙须湖大坝防渗墙墙体最大作用水头 龙须湖大坝防渗墙墙体允许渗透水力比降 综合考虑施工因素及混凝土老化等因素取值 混凝土防渗墙使用年限可按下面经验公式估算:()式中 使混凝土强度降低 时渗过混凝土水的体积 一般情况 混凝土单位水泥用量/渗径 即墙厚 墙的渗透系数/年 通过墙的渗流
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