尚希庄水库大坝稳定分析

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1、尚希庄水库大坝稳定分析高胜利（水利部山西水利水电勘测设计研究院，太原030024）摘要：尚希庄水库是山西省引黄工程北干线上的一座重要的年调节水库，水库的安危直接关系到尚希庄村和附近人民群众生命财产的安全，影响山西的经济发展。文中对大坝的渗流与坝坡稳定分别进行了计算。分析认为，尚希庄水库大坝边坡设计合理，渗透稳定满足要求；库区防渗膜失效的情况下渗漏量比较大，因此水库必须做好防渗工作，以绝后患。关键词：坝体渗流；边坡稳定性；坝体安全中图分类号：TV222文献标识码：B1水库工程概况尚希庄水库是万家寨引黄工程北干线上的一座年调节水库，主要任务是在万家寨水库不引水时向大同和怀仁供水，同时拦截泥

2、沙；当输水线路因意外事故而被迫中断供水时能利用其调蓄能力对山阴、怀仁持续供水。尚希庄水库位于朔州市怀仁县新家园乡尚希庄村南，库区南临左云～沙河二级公路，西临大运二级公路和G208国道，东距北同蒲铁路5km，交通方便。库址位于输水线路上，为半挖半填的平原围封水库。水库总库容1055万m3，调蓄库容1005万m3，死库容50万m3。为中型水库。枢纽工程包括大坝、进水口、出水口、山阴供水口以及洪灌渠道等。尚希庄水库平面呈东北~西南向的椭圆形状，长约1600m，宽约1000m，库区总占地面积182.73万m2。水库大坝环型布置，坝轴线总长4453.18m，坝型为碾压均质土坝，采用复合土工膜全库

3、盆防渗。水库最高蓄水位1118.30m，坝顶高程1119.87m，防浪墙顶高程1121.07m，坝顶宽6.0m，最大坝高17.06m，上游坝坡1:2.5，下游坝坡1:2.0。开挖余土作为压重填筑在下游坝坡，填土顶宽25m，边坡1:3.0。－7－坝基由上至下依次为：低液限粉土、低液限黏土、卵石混合物及级配不良砂等。水库进水口布置在大坝临近公路、靠近引黄北干输水线路一侧，位于大坝桩号3+384处。入库设计流量7.7m3/s，入库水流消能形式采用陡坡消力池。水库出水口布置在库区东北侧、地形较低的位置，位于大坝桩号1+270处。出库设计流量7.3m3/s，采用坝下廊道内套管形式与下游引黄北干输

4、水线路相接，出水管DN2200钢管，出水线路上坝前设检修阀、坝后设工作阀、流量计。山阴供水口布置在库区西南角，位于大坝桩号4+220处。出库设计流量0.6m3/s，供水管为DN800球墨铸铁管，采用坝下廊道内套管形式与下游引黄北干输水线路相接，供水线路上坝前设检修阀、坝后设工作阀。大峪河的支流石头河，由东北向南西方向穿过库区，呈树枝状展布。主河道即为大峪河灌区的东干渠，各枝杈为支渠，渠道为清洪两用灌溉渠道，建坝后渠道需从库外绕行，根据地形条件，洪灌渠从大坝北侧绕至库区东侧与原渠道相接。洪灌渠道同时作为大坝外坡脚下的排水沟，其设计流量为50m3/s。洪灌渠道长度2544m，梯形断面，浆砌

5、石防护。2坝体及坝坡稳定分析尚希庄水库的运行方式：每年的10月至次年的7月蓄水，最高蓄水位1118.30m；每年的8、9月，给大同方向供水，水库水位由最高蓄水位1118.30m降至坝前死水位1108.80m，平均降速0.32m/d。2.1计算条件及参数选择依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），结合本调蓄水库的运行特点，尚希庄水库大坝抗滑稳定计算应考虑以下三种工况：工况一：水库位于最高蓄水位1118.30m时，核算大坝上、下游坝坡的稳定；－7－工况二：水库水位降落时核算上游坝坡的稳定；工况三：水库最高蓄水位（1118.30m）遭遇Ⅶ度地震时的上、下游坝坡的稳定。计算典型设

6、计断面选择最大坝高断面，具体为：尚0+341。坝体稳定计算土力学指标见表1。表1尚希庄水库坝体稳定计算土力学指标表材料干容重γd/（kN/m3）饱和容重γs/（kN/m3）黏聚力C′/（kPa）内摩擦角φ′/（°）坝体填土17.220.815.228粉土质砂14.819.211.8629.8低液限粉土14.418.915.328.2低液限黏土14.218.816.526.9卵石混合土16.520.11.228.6坝后填土14.218.811252.2计算方法及允许抗滑安全系数的选取抗滑稳定计算采用北京理正软件设计研究院编制的《稳定计算分析软件》（理正岩土5.0版），计算方法采用计及条块

7、间作用力的简化毕肖普法。尚希庄水库大坝为2级建筑物，依据《碾压式土石坝设计规范》，正常运用条件坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.35；与地震组合的非常运用条件坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.15。设计地震烈度Ⅶ度。2.3计算结果按以上的计算参数以及最大坝高坝体断面计算，计算结果见表2。表2抗滑稳定计算结果表运用条件上游坝坡安全系数下游坝坡安全系数正常运用工况一3.4141.443－7－工况二1.903——非常运用工况三2.9871.299由计算结果可