向金寶，保雪飛

（云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)水務(wù)局，655000，曲靖）

一、基本情況

云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)某水庫地處珠江流域西江水系南盤江右岸一級支流上，控制流域面積1.79 km2，總庫容 31.48 萬 m3，屬小（2）型水庫，以農(nóng)田灌溉為主。于1996年開始建設(shè)，1998年建成。水庫主要包括大壩、溢洪道、輸水涵洞等建筑物。大壩為碾壓式均質(zhì)土石壩，壩頂高程為1 849.9 m，最大壩高20 m，壩頂長度122 m，壩頂寬 3.8 m，上游壩坡坡比 1∶2.83，下游壩坡坡比自上而下為 1∶2.0、1∶2.6；正常水位1 847.2 m，死水位1 838.22 m。

水庫所在區(qū)屬中低山丘陵地貌，壩址地處河谷上段較為狹窄的地帶，呈U字形，左右兩岸均屬土質(zhì)邊坡，左右岸山坡坡度約15°～40°。該壩體填土層的滲透性弱，大壩基礎(chǔ)為強(qiáng)—弱風(fēng)化白云巖，左右兩壩肩表部為殘坡積層，壩址范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有影響大壩穩(wěn)定的地質(zhì)作用，大壩基礎(chǔ)相對較穩(wěn)定。根據(jù) 《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)的地震動峰值加速度為0.15 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，相應(yīng)地震烈度為Ⅶ度。

該工程在地質(zhì)勘探中共布置鉆孔8個(gè)，其中上游坡4個(gè)，下游坡4個(gè)，探坑3個(gè)。

二、存在的主要病險(xiǎn)問題

大壩上游坡于2011年6月隨著庫水降落出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫距壩頂高差 2.3 m，長 68 m，至死水位時(shí)，滑坡體最大水平位移2.1 m，最大垂直位移1.05 m。

三、大壩現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算

1.計(jì)算方法

壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用剛體極限平衡法，土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用有效應(yīng)力法計(jì)算，滑裂面按圓弧面考慮，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算公式采用簡化畢肖普法，計(jì)及土條間作用力，浸潤線以上按濕容重計(jì)，浸潤線與邊坡外水位之間按飽和容重計(jì)，邊坡外水位以下按浮容重計(jì)，地震慣性力考慮水平向及垂直向。

2.計(jì)算斷面

根據(jù)計(jì)算目的的不同，可結(jié)合工程實(shí)際靈活選取，一般選取實(shí)測大壩最大橫斷面；已形成變形破壞的，則在相應(yīng)破壞壩段內(nèi)進(jìn)行選取，即選取已出現(xiàn)裂縫或滑坡的壩段橫斷面進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算斷面邊界、材料分區(qū)根據(jù)地質(zhì)勘探揭示的地層界線、原設(shè)計(jì)資料以及實(shí)測的斷面數(shù)據(jù)確定。

3.計(jì)算工況

參照碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 274—2001）確定。本文選取正常應(yīng)用條件下死水位、正常水位穩(wěn)定滲流及正常水位降落等3種工況進(jìn)行計(jì)算。

4.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定

根據(jù)地質(zhì)勘探試驗(yàn)、相關(guān)室內(nèi)土工試驗(yàn)資料進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)整理，然后結(jié)合巡查所見的大壩實(shí)際病害現(xiàn)象不斷演算而最終確定。其過程為：先根據(jù)地質(zhì)專業(yè)建議值作第一輪試算，以考察計(jì)算結(jié)果與比照標(biāo)準(zhǔn)(大壩實(shí)際病害)的差別；再以比照標(biāo)準(zhǔn)為反演計(jì)算的目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)勘探資料分區(qū)進(jìn)行指標(biāo)調(diào)整，直至計(jì)算結(jié)果與大壩實(shí)際病害擬合到最佳狀態(tài)，此時(shí)的分區(qū)指標(biāo)值為最終選定的計(jì)算模型的計(jì)算值。最后，用此模型進(jìn)行其余各種工況的穩(wěn)定分析計(jì)算。

本工程按兩種方法進(jìn)行大壩土體物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。方法一：大壩原設(shè)計(jì)為“均質(zhì)”壩，地質(zhì)專業(yè)建議壩土不考慮分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1；方法二：壩土按內(nèi)外壩坡鉆孔試驗(yàn)資料分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

5.計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表1和表2分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果依次見表3、表4。

表1 大壩物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 大壩物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表3 大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算成果

表4 大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算成果

表5 大壩物理力學(xué)指標(biāo)

6.計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果表3可知,正常水位穩(wěn)定滲流工況、下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均小于1，說明已失穩(wěn)。但下游坡在該工況下，尚未滑動，這與工程實(shí)際不相符。

根據(jù)大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果表4可知,下游坡抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取大值均值，下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1，這與工程實(shí)際相符。上游坡抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取均值，死水位及正常水位穩(wěn)定滲流工況上游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1，說明壩坡尚未失穩(wěn)；正常水位降落工況上游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于1，說明該工況壩坡失穩(wěn)，與工程實(shí)際相符。

結(jié)論：該工程按壩土不分區(qū)進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際不相符，該工程壩土宜按分區(qū)進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，上游坡宜取用分區(qū)后統(tǒng)計(jì)結(jié)果均值，下游坡宜取用分區(qū)后統(tǒng)計(jì)結(jié)果大值均值。該工程大壩物理力學(xué)指標(biāo)最終取值見表5，計(jì)算結(jié)果見表6。

根據(jù)大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果表6，死水位及正常水位穩(wěn)定滲流工況上下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1，說明壩坡尚未失穩(wěn)，與工程運(yùn)行實(shí)際相符；正常水位降落工況上游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)小于1，說明該工況壩坡失穩(wěn)，同時(shí)滑弧位置與工程實(shí)際病害相符。

結(jié)論：表5抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值與工程實(shí)際相符，可用來開展其余設(shè)計(jì)工作。

四、幾點(diǎn)體會

①使用該軟件可提高工作效率，一旦計(jì)算模型建立起來，計(jì)算準(zhǔn)確、快捷，比使用傳統(tǒng)的手工算法，可節(jié)約工作量及時(shí)間。

②使用該軟件，通過調(diào)整大壩物理力學(xué)指標(biāo)“反演”試算，可用較短時(shí)間合理確定與工程實(shí)際非常接近的壩土物理力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)取值。

表6 大壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算成果

③使用該軟件可在計(jì)算模型內(nèi)查取任意位置滑弧的安全系數(shù)，據(jù)以確定可能的滑動區(qū)域，指導(dǎo)除險(xiǎn)加固方案的科學(xué)合理選取。

④使用該軟件，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可“參與”分析工程病險(xiǎn)原因。如：該工程內(nèi)壩坡滑坡誘因?yàn)檫\(yùn)行過程中水位降速過快。同時(shí)，根據(jù)水庫大壩實(shí)際，可反算出允許的水位降落速度，以指導(dǎo)水庫運(yùn)行管理工作。

[1]陳雷.加大工作力度 強(qiáng)化建管責(zé)任 著力做好小（2）型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作[J].中國水利，2011（8）.