某水库坝下涵管渗漏分析及涵管出口坝坡稳定评价-论文.pdf

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1、第3期广东水利水电N0．32014年3月GUANGD0NGWATERRES0URCESANDHYDROPOWERMar．2014某水库坝下涵管渗漏分析及涵管出口坝坡稳定评价罗日洪，廖文来(广东省水利水电科学研究院，广东广州510635)摘要：针对广东某水库坝下涵管渗漏状况，运用有限元方法进行渗流模拟分析，结果可用于计算背水坡的稳定，进而制定水库运行的安全水位，为水库运行管理提供决策依据。根据水库多年运行水位数据计算分析，涵管位置背水坡的抗滑稳定是安全的。关键词：涵管；渗漏；稳定中图分类号：TV672．2文献标志码：B文章编号：1008—0112(2014)0

2、3—0061—04据统计，广东省已建的水库大多是中小型水库，大坝多以土石坝为主，绝大部分建于20世纪50、60年代，受当时经济水平和筑坝技术的制约，一些土石坝采用坝下埋管方式进行引水。经多年的运行，大部分涵管老化导致渗漏，严重影响土坝的安全。如何评估涵管渗漏对土坝坝坡的影响，是一个亟待解决的问题。针对广东省某水库涵管渗漏现状，通过GEO—SLOPE的SEEP／W模块可综合考虑因涵管渗漏而产生的与土坝之间的渗流相互作用，其渗流计算结果，可——、用于涵管后坝坡填土的稳定分析，进而得到基于不同图1输水涵管断面示意图(单位：cm)水位下的稳定分安全系数值，为制定水库

3、运行的安全从涵管多年来的运行情况看，存在漏水情况，虽水位提供决策依据。经多次灌浆、修补处理，渗漏明显减小I2]，但效果l工程概况不长久。某水库是一座兼有防洪、灌溉、供水、发电功能输水涵管为坝内埋管，其渗漏问题与大坝的安全的中型水库。水库大坝按50a一遇洪水设计、2000a运行息息相关，对土坝的影响分两方面：一方面涵管一遇洪水校核。正常蓄水位为58．00rn，设计洪水位渗漏会使坝内、坝坡填土发生渗漏破坏；另一方面涵为58．32m，校核洪水位为59．16rn。大坝为均质土管渗漏使土坝的浸润线抬升，使得涵管出口范围的土坝，坝体填土属砾质壤土。坝顶长为280rn，坝

4、顶宽坝坝坡变得不稳定，造成失稳破坏。为6．0m，最大坝高为41．67rn，水库总库容为30822土石坝一涵管渗流模型万In。坝体内输水涵管为现浇钢筋混凝土圆涵，长约2．1渗流数学模型为220m，内径为1200mm，壁厚为40mm，是水库供对于长期渗流来说，可以用稳定渗流来描述，研水、发电的重要建筑物之一。输水涵管断面见图1。究区域的渗流数学模型¨2如下：输水涵管建于1959年，位于大坝左岸，涵管为现浇钢筋砼有压圆管，伸缩缝止水为镀锌铁片。经多年运行后，工程老化，涵管出现了多处半环向环向裂缝，管内水外渗、外水内渗想象严重，可能会导致管涌、坝体塌坑或滑坡，从而严

5、重影响工程的安全运行。收稿日期：2014—01—20；修回日期：2014—02—27作者简介：罗日洪(1988)，男，硕士，助理工程师，从事岩土渗流研究。·61·2014年3月第3期罗日洪，等：某水库坝下涵管渗漏分析及涵管出口坝坡稳定评价No．3Mar．2014式中日为总水头；Q为施加的边界流量；为方)+。一ttJ)+Q=。向渗透系数，k为Y方向渗透系数，本文按=H(，Y)=H。(，Y)考虑。，，、厂2分别为第一类和第二类边界，且有总边界(z，Y)∈，1(1厂=厂。+厂2，日。为第一类已知的水头边界。cos小OHcoso2．2渗流几何模型dd几何模型所选择的

6、剖面是涵管所在的大坝剖面，如图2所示。(，Y)∈F、—一蚴．52、一一一一一～一0o填、涵管～一卜i强风化花岗岩说明：基岩1本图单位除高程为外，其余均为一2基准点高程为65798m。图2涵管所在土坝剖面本次分析共划分7个材料区域，上部为填土，下渗透系数比外围的土体大。部为弱风化花岗岩，因为土坝建设历经四期，共20余3计算参数年，故填土按照每期填土的分界线，再结合土坝勘探根据注水、压水试验成果，研究渗透特性，以及的分层渗透系数进行调整，共划分为4个渗透分区。大量涵管接触层的调查统计，并结合相关工程的经验从图2中可以看出涵管周围设置了1m左右的接触层。数据，得到

7、7个材料分区的计算参数(见表1)。这些在涵管周围设置了接触层的原因是：涵管渗漏对其周计算参数综合考虑了研究区域坝体填土的渗流特性；围坝体填土造成了渗透破坏，带走了细颗粒，此层的岩土体的抗剪指标则由室内试验得到。表1研究区域物理力学指标采用值快剪试验慢剪试验渗透系数土层天然重度／(kN·m。一”)——c／kPa妒／。c／kPa／。K／(cm·s)填土117．61623．61426．02．14×10。填土217．91720．81424．94．29×10。填土318．01618．41425．02．79×10。填土41831120．51223．35．61×1O“接触

8、层s1120．s22s．．0品34排水棱体18．00