壩基土工程地質問題分析

□艾合買提江·買買提（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局阿克蘇河上游管理站）

壩基土工程地質問題分析

□艾合買提江·買買提（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局阿克蘇河上游管理站）

阿克蘇河流域庫瑪拉克河東岸總干渠工程規模為大（二）型工程，工程等級為三級，文章根據庫瑪拉克河東岸干渠工程勘查研究的工作實踐，詳細分析論證了壩基土水文地質條件，對壩基土工程地質問題進行了探討，結果顯示，庫瑪拉克河東岸干渠工程壩基滲透是不穩定的，安全度為C級，建議進行垂直和水平防滲，增長滲徑，減小滲漏量和滲流比降。

干渠工程；壩基土；工程地質

1　工程概況

阿克蘇河流域庫瑪拉克河東岸總干渠（上段）位于天山南麓邊緣、塔里木地臺庫車山坳陷西端帶，干渠渠線在溫宿縣西北面，工程在溫宿縣境內。工程界于東經79°36′01″～ 79°54″24″，北緯41°26′～41°34′04″，海拔高程在1600～1200m之間，區內地勢由北向東傾斜，地形坡度6～9°。

整個工程區位于第四系地層內，庫瑪拉克河兩岸發育有Ⅰ～Ⅳ級階地，東岸總干渠（上段）位于庫河左岸Ⅰ、Ⅱ級階地及河流左岸的漫灘上，地層巖性主要為Q4al沖積砂卵石、Q3pl洪積含土碎石及Q3al+pl沖洪積砂卵石地層，局部Q4pl洪積含土碎石層。總干渠20km范圍內較為平靜，屬相對較穩定地段。工程區地震基本烈度為Ⅶ度。

2　干渠工程壩基土工程地質問題分析

2.1壩基滲漏

2.1.1壩基滲漏分析

庫瑪拉克河東岸總干渠工程壩基土質為沖洪湖積物，根據勘探情況，壩基土地層巖性主要為沙壤土和粘土兩種類型，在壩基土滲透試驗中得到的粘土滲透系數K=4×10-5cm/s，可見其為弱水層，具備一定的隔水性能，沙壤土的滲透系數K=2.50×10-3cm/s，也為弱透水層，可作為隔水層。

2.1.2壩基滲漏量的估算

根據庫瑪拉克河東岸總干渠工程壩基滲透邊界條件，采用無限透水公式進行總干渠工程壩基滲透量的測算，計算結果見表1和表2。

式中：q為壩基滲漏量；h為壩基滲透流速；H為壩基上下游之間的水頭差；l為壩基半寬；自壩基中點算起的水平坐標值用x表示。

表1　無限厚透水壩基中滲漏量與（x/l）數值表

表2　壩基滲漏量計算表

將地下水天然徑流量考慮在內的壩基日滲漏總量為16 186.48m3/d，而其年滲透量為590.81萬m3/a，故而可以采用年滲透量減去壩基透水斷面的天然徑流量的方法確定庫瑪拉克河東岸總干渠工程壩基滲漏量。而壩基透水斷面的天然徑流量可以通過達西公式進行計算。公式如下：

式中：Q為壩基透水斷面的天然徑流量（m3/d）；K為均質砂的滲透系數（m/d）；A為滲流過水斷面面積（m2）；J為水力坡度。經計算，庫瑪拉克河東岸總干渠工程壩基透水斷面的天然徑流量為6.18萬m3/a；壩基滲漏量為584.63萬m3/a。

2.2壩基土的滲漏穩定

2.2.1壩基土的滲透系數

壩區地形向南東微傾，地形坡度1/4 000～1/5 000之間，地下水流向與地形坡度基本一致，地下水埋深隨水位的變化而變化，主壩4+000至8+850段距塔里木河800～1 300m，這段地下水補給塔河水，在洪水期受塔河水的頂托地下水壅高，部分地段溢出地表，而主壩局部地段形成水中之壩。本次勘察在枯水期進行的，各壩段地下水埋深分別為：主壩0.50～2.50m，北副壩0.70～2.50m，南副壩0.50～2.50m。我們在野外做滲水試驗，并取原狀土樣進行室內滲透試驗，確定了壩體各段覆蓋層的滲透系數。滲透系數詳見表3。

表3　壩基土的滲透系數表

2.2.2壩基土的滲漏穩定

根據《中小型水利水電工程地質勘察》規范，依照壩基巖土的級配特征，可判定壩基巖土的滲透破壞類型。

壩基粉細砂層的滲透變形采用粉細砂顆粒含量（Pc）分析法判定，Pc為土的細顆粒含量，級配不連續土的Pc值，從顆分曲線查得：

根據規范中對土的滲透破壞類型的判別方法，Pc

經計算，粉細砂的臨界水力比降J臨=0.30。

J允=J臨/2=0.15，粉細砂管涌的允許水力坡降J允取0.15。

根據庫瑪拉克河東岸總干渠工程主壩壩基出逸點實地勘測資料，主壩段的出逸比降值為0.18～0.20。實際勘測滲透比降值大于允許滲透比降值，充分說明主壩壩基滲透具有不穩定性。

從主壩壩基巖性剖面圖上可看出，主壩0+300～1+800，2+600～3+600，4+000～4+500，9+100～9+900段壩基分布有較厚的粉細砂層，必須進行防滲處理，內壩位置淤積的粘土及沙壤土水平層理明顯，滲透系數K的取值在2.50×10-3～7×10-4cm/s之間，屬于中等透水層，管涌可能性較大。必須考慮對主壩進行必要的防滲處理。

2.3壩基土的壓縮性

為了解壩基土的壓縮性，對壩基各種土層取原狀樣，進行室內壓縮試驗，試驗成果為壓縮系數a值最大值0.30mPa-1，最小值0.10mPa-1，平均值0.21mPa-1。壓縮模量Es最大值19.21mPa，最小值為4.43mPa，平均值為9.89mPa。根據規范，本工程壩基粘性土為中等壓縮性和高壓縮性土，安全度為C級，需增加壩基的密實度。

3　結語

壩基粉細砂分布較多，滲透性較強，一般在7×10-3cm/s左右。根據壩基土物理力學指標分析，壩基土滲透破壞型式為管涌，允許水力坡降J允=0.15，而根據滲流計算，主壩段在設計水位下的最大滲流坡降i=0.23，大于J允=0.15。由此可見，壩基滲透是不穩定的，安全度為C級，建議進行垂直和水平防滲，增長滲徑，減小滲漏量和滲流比降。

P642

A

1673-8853（2016）08-0113-02

2016-03-23

（責任編輯：左英勇）

艾合買提江·買買提（1976-），男，工程師，主要從事工程管理工作。

［1］羅興建.重慶市秀山縣隘口水庫工程壩基工程地質條件研究［J］.水利規劃與設計，2010（5）.

［2］張強驊,李兄蓮.對西寧城區古近系泥巖工程地質特性的新認識［J］.中國煤炭地質，2010（1）.