隔河巖壩基滲流分析

趙 欣，田 陽，祝洪偉

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

隔河巖水電站已運行20多年，它在防洪、發(fā)電、環(huán)保等方面均發(fā)揮了巨大的社會經(jīng)濟效益[1]。由于大壩壩基為石龍洞組灰?guī)r，且因其斷裂、巖溶發(fā)育、屬透水性極不均，隨著服役年限的延長，其安全穩(wěn)定性更加引起關(guān)注。隔河巖水電站是三心單曲重力拱壩[2]，拱壩是利用平面上拱形結(jié)構(gòu)的特點將水荷載傳遞給兩岸山體的原理維持自身的穩(wěn)定，它的重要監(jiān)測項目是變形和滲流，根據(jù)隔河巖第三次定檢提出的問題：①隔河巖基礎(chǔ)4號壩段G11-1實測揚壓力與庫水位相關(guān)性較好；②16號壩段G23-2壩基揚壓力2004年6月至2012年4月測值呈明顯增大趨勢，最高水位約129 m(相應(yīng)滲壓系數(shù)0.42)，2012年5月水位驟降50 m，2015年6月之后又呈緩慢升高趨勢，該測孔測值變化未穩(wěn)定。大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是大壩安全監(jiān)測的重要環(huán)節(jié),是認識大壩規(guī)律和判斷大壩安全的重要手段[3]。針對這兩個重點問題，對基礎(chǔ)壩段揚壓力數(shù)據(jù)進行分析，增加重要關(guān)注測點及附近排水孔的觀測頻次，關(guān)注其數(shù)據(jù)變化規(guī)律，提出處理建議。

1 基礎(chǔ)滲壓布置圖

大壩基礎(chǔ)重要滲壓測點平面布置圖見圖1，壩段典型測點信息表見表1。

圖1 隔河巖基礎(chǔ)重要滲壓測點平面布置圖

表1 大壩基礎(chǔ)部分測點信息表

2 基礎(chǔ)滲壓分析

2.1 G11-1及附近滲流孔情況

G11-1位于4號壩段，4號壩段地質(zhì)剖面圖見圖2，自始測以來G11-1揚壓力水位均較高，雖然該孔位于帷幕后，但揚壓力水位與上游庫水位之間一直存在明顯的相關(guān)關(guān)系，G11-1水位過程線見圖3。從2018年10月開始對其附近的排水孔進行每月一次的加密觀測，觀測資料見表2，其周邊的排水孔水位在2020年后有所升高，總體變化不大。

圖2 4號壩段地質(zhì)剖面圖

圖3 G11-1水位過程線圖

表2 4號壩段G11-1附近排水孔加密觀測測值

2.2 G23-2及附近滲壓、滲流孔情況

G23-2位于15號壩段和16號壩段橫向廊道，大壩周圍測點布置示意圖見圖4，15號壩段壩基地質(zhì)剖面圖見圖5，其附近測點滲壓水位過程線見圖6～圖11；可以看到幕前測點G21-1、幕后測點G22-3及G23-1和上游水位均存在較高的相關(guān)性。G23-2水位自2012年4月陡降后緩慢上升，近2年來增幅約6.5 m。

圖4 大壩基礎(chǔ)G23-2及周圍測點布置示意圖

圖5 15號壩段壩基地質(zhì)剖面圖

圖6 G21-1水位過程線圖

圖7 G22-3水位過程線圖

圖8 G23-1水位過程線圖

圖9 G23-2水位過程線圖

圖10 16號壩段橫向廊道16-F-1～3滲流量過程線圖

圖11 15號壩段主廊道15-0-3～8滲流量過程線圖

對其附近橫向廊道排水孔數(shù)據(jù)畫過程線可以看到16-F-1在2013年流量有小幅上升后又回落，16-F-2、16-F-3測值平穩(wěn)，對15壩段主廊道排水孔數(shù)據(jù)畫過程線可以看到15-0-7從2011年4月起滲流量陡降1 L/min后至今穩(wěn)定在0.36 L/min左右的流量。

3 結(jié)論和建議

地基條件復(fù)雜性直接影響著大壩的穩(wěn)定性[4]，以上滲壓水位較高、和上游水位相關(guān)性較強測點所在壩基均有斷層或者夾層穿過。G11-1所處壩段有F66斷層和301號剪切帶穿過，而G23-2所處壩段地質(zhì)條件更加復(fù)雜，有多個剪切帶和斷層組成的滑動面，在工程施工期曾重點進行過工程處理。

對基礎(chǔ)各滲壓測點滲壓系數(shù)進行計算(滲壓系數(shù)計算方法按照混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范里壩體和壩基滲壓系數(shù)計算公式得出，以壩基滲壓系數(shù)計算公式為例，當下游水位高于基巖高程時)，G23-2測點滲壓系數(shù)約0.28，相比大壩河床壩段基礎(chǔ)設(shè)計滲壓系數(shù)0.25稍大，G11-1測點滲壓系數(shù)約0.59，相比岸坡壩段設(shè)計滲壓系數(shù)0.35較大，其他基礎(chǔ)帷幕后的滲壓測點的滲壓系數(shù)均在設(shè)計范圍內(nèi)。此2測點滲壓水位異常均是由于其所處的復(fù)雜地質(zhì)條件所引起，根據(jù)多年的監(jiān)測數(shù)據(jù)及運行管理經(jīng)驗，對G11-1和G23-2測點處理做出如下結(jié)論和建議：

1)G11-1滲壓水位和上游水位相關(guān)性較強，可能存在局部的滲漏通道，通過對其附近排水孔的加密監(jiān)測，排水孔均無水流流出，此測點水龍頭打開，水流呈點滴狀，滲流量不大，說明滲漏通道的影響區(qū)域較小，不會對壩基的抗滑穩(wěn)定性造成影響。

2)繼續(xù)觀察此孔的滲流量以及水質(zhì)，看是否渾濁，有無顆粒。

3)如發(fā)現(xiàn)滲漏通道有繼續(xù)擴大的趨勢，則需灌漿將滲漏通道封堵，并在原來位置鉆孔，監(jiān)測其滲壓水位變化情況。

4)在G23-2測點及周邊排水孔處增加視頻監(jiān)控，對滲壓水位變化和滲流水的水質(zhì)進行關(guān)注，一旦發(fā)生異常，可提出預(yù)警。

作為水利工程質(zhì)量的保證,大壩的質(zhì)量水平至關(guān)重要,如果大壩的質(zhì)量出現(xiàn)問題,必然會影響水利工程質(zhì)量的總體水平[5]。由于隔河巖壩基主要為石龍洞組灰?guī)r，斷裂、巖溶發(fā)育，屬透水性極不均勻的透水巖層，壩基地質(zhì)條件復(fù)雜，今后會加強壩基帷幕滲漏量的監(jiān)測并持續(xù)關(guān)注，也希望監(jiān)測經(jīng)驗和成果為其他同類型大壩提供一定的參考。