论水库土石坝的除险加固设计

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1、论水库土石坝的除险加固设计　　【摘要】本文基于笔者多年从事水利工程设计的相关工作经验，以水库土石坝设计为研究对象，论文首先分析了土石坝的概况，并通过对水库土石坝病害整治设计的经验，主要介绍了碾压式土石坝在除险加固设计时的坝坡抗滑稳定计算、坝坡加固设计、大坝渗漏整治设计的几点体会，并对遇到的问题和处理方法进行了探讨。【关键词】水库；土石坝；设计；除险加固　　1国内土石坝的建设概况　　水库土石坝的设计十分重要。因为在现有土石坝中，由于设计不当而错设抗洪数据、不能抵抗洪汛的土石坝约占1/3；而因为设计不周、勘测滞后、施工超前的原因，超过1

2、/3的水库土石坝已经出现病险，甚至导致溃坝。土石坝通常是由土料、石料或者混合材料，经过抛填、碾压等方法堆筑而成的挡水坝，是我国现存的坝型中最古老的一种，其建设历史超过了2500年。到现在，土石坝以其发展快、应用广等特点成为了世界坝工建设中一种重要的坝型。土石坝大多就地取材，因此成本低、适应性强，在此基础上又有较好的抗震性，寿命较长，所以在我国广泛应用。我国水库应用广泛，土石坝就地取材、造价低廉，又有较好的抗震性，使用寿命较长，不拘泥于地质条件。在我国土石坝水库的比例大于95%。　　2关于土石坝坡抗滑稳定计算　　在进行病险水库整治设计

3、时，必须进行坝坡抗滑稳定计算，作为设计依据。　　土石坝原坝坡的稳定复核　　对大坝的稳定性，除根据安全鉴定报告结论和现场察勘以及运行资料来判断外，还应进行稳定计算。其目的是：对安全鉴定结论进行复核；检验试验数据的合理性。由于可能受时间、天气、经费等条件的影响，使所取土样与实际运行条件有差异，或土样偏少，无法完全反映土体的运行状况，这就需要利用计算对试验数据进行检验；了解滑移面的分布规律，为坝坡整治提供依据。在正确了解最危险滑弧位置后，不管采用削坡减载还是抛石压脚增大抗滑力，都具有针对性，不会出现抛石过于靠前，起不到压重作用，或者抛石过

4、高或过于靠坝轴线，反而增加滑动力，对坝体抗滑稳定更加不利的情况。如原水库在前几次整治中由于不了解滑面分布规律，抛石压脚过于靠前，没有起到阻滑作用，上部偏陡，却又没有处理。　　计算方法和计算工况选择　　整治后坝坡抗滑稳定计算，目的是验证整治后坝坡的稳定性，为上级主管部门的检查验收提供依据。　　计算方法主要采用计及土条间作用力的简化毕肖普法，利用计算机进行计算。计算工况按《碾压式土石坝设计规范》LS274-XX的要求选择可能出现的工况。　　根据对土石坝坡稳定计算的经验，在初步计算时，只需计算对坝坡稳定最不利的情况。对于上游坝坡，在稳定渗

5、流期，上游水位越高对坝坡稳定越有利，所以一般只要库空或死水位时上游坝坡稳定，其它水位时上游坝坡就会稳定；在水位降落期，水位降幅越大，持续时间越短，坝坡越不稳定。　　3针对国内土石坝险情分析　　首先土石坝渗漏是我国土石坝溃坝现象最重要原因之一。土石坝的渗漏种类有四个：坝身渗漏、坝基渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏。分析这些现象的原因，主要有以下几点：材质不过关。土石坝大多就地取材，有些由于交通不便利，取材就更不规范。筑坝的材料有很多不过关，比如杂质多、水溶性强等；而这些材质在施工时也不能保证充分使用，比如碾压不够紧等。冲坝基等，这些都可能导致

6、渗漏加剧。排水体不过关。一般土石坝都会设立排水槽、排水棱体等，但因为设计问题，很可能导致排水体堵塞而失效，甚至没有排水体。坝基不过关。坝基不过关，很可能导致原封堵漏洞而漏水，或地基沉陷不均匀，坝基挤压变形，从而渗漏。放水设施不过关。比如截水槽的尺寸、设计不符合要求，碾压不实，或内部没有压涵管，导致不能和岸坡结合。　　4坝坡加固设计　　如果坝坡抗滑稳定不满足规范要求，就必须进行加固设计，下面介绍常见的处理方案。　　上下游坝坡的培厚加固设计　　对于有放空底洞的水库，在放干水后对灌溉等影响不大，且不会造成新的滑动的情况下，可将水库放空，对

7、上下游坝坡进行培厚加固。这样可避免因上游削坡造成坝轴线下移而增加工程量，或者因削坡造成对原有防渗体的破坏，进行防渗体的整治而增加投资；对于原大坝下游不存在稳定问题的坝体整治，这种方案也更经济合理，同时它可以和上游坝面的防渗设计相结合；对于浅透水地基，在坝脚设防渗齿墙，若透水层较深，可采用帷幕灌浆，坝体上游面铺复合土工膜，并与周围的防渗帷幕形成封闭的防渗体系。　　坝坡的加固与防滑　　滑坡及滑坡性裂缝是土石坝溃坝的一大原因。因此在设计的过程中就要十分注重坝坡的加固。　　要充分考虑建设地的地理环境，首先要对河床的土质、是否有架空层等地质条

8、件进行考察，其次要考虑地基是否沉陷、当地土石的水溶性等材料问题，然后结合当地水文条件，考虑好坝坡的建设标准。　　5大坝防渗设计　　若排除坝渗漏的常见五项原因后，在查验坝基、坝肩及接触带渗漏时，除有资料可以明确渗漏情况的外，应做勘探压水