水利工程论文-八一水库溃坝原因分析.doc

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1、水利工程论文-八一水库溃坝原因分析摘要：八一水库是中型水库，由于新建泄洪涵洞与原土坝之间新填土体坝顶裂缝渗透破坏，于2004年1月溃决。破坏原因是新建泄洪涵洞处原土坝开挖断面狭窄，左侧边坡偏陡，涵洞外壁截渗环过密，环径大，新填坝体填筑速度快，上部质量低，完工后立即蓄水，新填土坝左侧不均匀沉降过大，坝顶出现横向裂缝，当库水位接近正常蓄水位时，渗流从下游坝坡较高处逸出，出口无反滤保护，坝顶裂缝渗流冲刷，导致溃坝。关键词：泄洪涵洞截渗环土坝裂缝渗流冲刷溃坝 1工程概况　　八一水库位于新疆昌吉州米泉县境内，始建于1952年。水库总库容35

2、00万m3，大坝为均质土坝，上游坝坡1∶2.5，下游坝坡1∶2，土料为粉质黏土。坝顶高程466.85m，正常蓄水位464.22m，坝长10105m，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的中型水库。　　大坝经安全鉴定，防洪标准不够，决定加高大坝0.40m，新建泄洪涵洞一座，设计流量为15m3/s，建在老坝段桩号4+050处。新建泄洪涵洞时先拆除老坝，开挖尺寸底部宽9.00m，边坡1∶1，洞底位于基槽的中心线上。地基是老坝坝基，为粉质黏土，基面高程459.50m。泄洪涵洞为长方形，洞内尺寸2.00m×2.50m，洞身长15.00

3、m，分为两个工作段，每段长7.50m，并在中间各设截渗环一道，截渗环的外径较大，插入新填坝体1.50m。洞口设一道挡土墙，兼截渗环的作用。泄洪涵洞外形结构尺寸及老坝开挖剖面如图1所示。图1泄洪涵洞出口横剖面(单位:cm)　　水库加固工程于2003年9月15日开始施工，泄洪涵洞基础土方开挖于9月20日完成，随后进行洞身浇筑。11月11日开始回填涵洞两侧土体，填土为粉质黏土，11月15日回填到463.40m高程，稍高于洞室顶高程463.23m，5d内回填3.90m，控制干密度为1.68g/cm3，11月16～17日两天填完剩余坝体，达

4、临时要求高程466.00m,回填厚度2.60m。该部分施工质量未加严格控制，铺土层较厚，含水量偏高，碾压6遍已出现弹簧土，填筑质量较差。7d内完成了整个坝的回填任务，日平均填土高度0.93m，随后大坝立即投入蓄水运行。　　12月8日库水位由459.50m猛涨至462.50m，以后缓慢上升，12月29日库水位达463.40m，为上部填筑质量偏低的部位。2004年1月21日，库水位上升到464.04m，仅低于正常蓄水位18cm，低于临时坝顶1.96m,蓄水2300万m3。2　溃坝过程　　1月21日13时30分，水库管理单位值班人员巡视

5、大坝时发现泄洪涵洞出口左侧坝坡距挡土墙边缘1m处有一漏水洞，洞高约1m，宽0.5m，洞底约和泄洪洞中心高程461.58m齐平，漏水量约50L/s，到17时增大至1m3/s。当时抢险采取的主要措施是设法封堵漏水通道进水口，在出口未采取任何措施。由于库内冰冻层厚达60cm，未能及时凿开冰面找到进口，抢险措施无法实现。20时漏水量增大到30m3/s，坝体出现大的塌洞。当漏水流量为100m3/s时，由于坝顶冻土层的作用，坝顶仍未塌落，但出现一拱桥，拱顶厚度1.5m，实际为坝顶冻土层的厚度，拱跨15m。22日11时拱顶塌落，大坝出现了30多

6、米长的溃口，流量为240m3/s。24日7时水库基本排空，溃坝后实测溃口上游最大宽度45m，至下游坝坡坡脚处收缩为35m，除新填坝段全部冲毁外，左岸还冲走了部分老坝坝体。由于泄洪涵洞的防冲作用，使最大冲刷断面位于泄洪涵洞轴线偏左5m，泄洪涵洞洞身向左侧倒塌，河床最大冲刷深度2.5m，高程457.00m。3　溃坝原因分析　　客观事实表明，溃坝系新填坝体过早出现渗流所致，溃坝原因分析也就是新填坝体渗流和渗透破坏原因分析。3.1　与溃坝原因分析有关的一些要素3.1.1　坝体开始发现渗透破坏时的上游水位及出口高程　如上所述，坝体渗透破坏是

7、在库水位刚刚上升到464.04m时发现的，因此出险时的水库水位应是464.04m。下游坝坡出水点的位置是根据第一位目击者的描述，水利部专家工作组与当地有关人员共同确定的，作者参加了这次讨论。目击者先看到坝坡有渗流逸出，随即从泄洪洞出口挡土墙的下游面走到有渗水处进行了仔细观察。渗水出自坝体一洞穴，洞高约1m，宽约0.5m，距泄洪涵洞出口挡土墙边缘左侧约1m，洞底高程约与洞中心线齐平，高程461.58m。由于目击者进入现场时下游坝坡漏水洞已发展到高约1.0m，可肯定下游坝坡开始有渗流逸出时的高程要高于461.58m，取其漏水洞的中心高

8、程为水流开始逸出点，则坝体开始渗透破坏时的下游坝坡逸出点高程在462.00m附近。渗透破坏开始时的位置如图1所示。根据上述分析可知，大坝渗透破坏开始时实际作用的水头为2.04m。3.1.2　导致渗透破坏的水力比降　假定渗流通道在坝体内基本呈直线型，