尖背水库土坝测压管水位异常原因分析

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1、 320尖背水库土坝测压管水位异常原因分析 尖背水库土坝测压管水位异常原因分析 王海丽 黄锦林 陈亮雄 （ 广东省水利水电科学研究院，广州, 510610） 摘 要：摘 要：尖背水库土坝测压管-3 和-3 号管以及位于这两管之间的旧测压管，在遇到长时间大降雨量后均由管口冒水出来，该支旧管类似上述情况已出现多年，且每次管口冒水都是在长时间大降雨量之后；-4、-4、-4 和-4 号管的水位很低，且基本不随库水位变化。笔者通过整理测压管实测数据，结合土坝地质勘察资料，对出现上述测压管水位异常现象的原因进行了综合分析，为水库除险加固提供了依据。 关键词：关键词：土坝测压管 水位异常 原因分析 1 概述

2、 1 概述 尖背水库位于始兴县北部马市区境内， 于 1956 年建成， 是一座以灌溉为主， 结合防洪、 发电、养殖等综合利用的中型水利工程。水库由 1 座均质土坝，1 座开敞式溢洪道、1 座输水涵管和 1座坝后电站组成。水库总体平面布置图见图 1。水库大坝设计洪水标准为 100 年一遇，相应库容1034 万 m3。工程自建成以来，对农田灌溉起到命脉作用，并担负着捍卫下游公路、农田和人民生命财产的防洪安全保障任务。 图 1 尖背水库总体平面布置图 尖背水库土坝总长度 183m，坝顶宽 4m（包括防浪墙顶宽 1.5m） ，最大坝高 20.5m，坝顶高程143.5m，土坝临水坡采用干砌块石护坡，背水

3、坡采用草皮护坡，下游接棱柱式反滤体。土坝测压管安装于 2000 年 3 月4 月，在土坝前后坡，埋设四组 16 根测压管。土坝测压管平面布置图见图 2，剖面图见图 3。 测压管安装后， 水库负责观测的同志反映， -3 和-3 号管以及位于这两管之间的旧测压管，在遇到长时间大降雨量后均由管口冒水出来，并持续一段时间后才逐步停止冒水，该支旧管类似上述情况已出现多年，且每次管口冒水都是在长时间大降雨量之后，如果平时不是大量降雨，就算库水位很高也不会冒水； -4、 -4、 -4 和-4 号管的水位却很低， 且基本不随库水位变化。320321针对上述测压管水位异常现象，笔者在对尖背水库测压管实测资料进行

4、全面整理的基础上，结合地质勘察现状，对测压管水位异常的原因进行了综合分析，为水库除险加固提供了依据。 图 2 尖背水库土坝测压管平面布置图 图 3 尖背水库土坝测压管剖面图 2 工程地质 2 工程地质 水库初建时土坝基础 04.9m 为砂质壤土，4.9m 以下为风化页岩（即牛肝石） 。土坝坝料采用普通粘土，坝中心基础下端建粘土隔水墙，以减少基础渗流。库区所在区域为丘陵地区。大坝 图 4 尖背水库土坝沿坝轴线方向地质纵剖面图 沿坝轴线方向的地质纵剖面图见图 4，由上至下分别为坝体和坝基（包括残积土层、强风化砂岩322和弱风化砂岩） 。 （1）坝体填土主要为低液限粘土，注水表层 05m 吸水量较大

5、，以下吸水量中等或较少，由图 4 可见，从坝顶高程 143.5138.5m 范围内的渗透系数均大于 110-3cm/s。 （2）残积土层主要为粘土，渗透系数平均值为 2.8410-4cm/s。 （3）强风化砂岩主要为泥质粉砂岩，岩性较软，节理非常发育，透水性强，透水率平均为18.7LU。 （4）弱风化砂岩主要为泥质粉砂岩、粗砂岩，岩性稍坚硬，节理较少。透水性较弱，透水率平均为 2.79LU。 3 测压管实测水位资料整理分析 3 测压管实测水位资料整理分析 对尖背水库现有 2001 年、2002 年的测压管水位资料进行整理分析，发现尖背水库测压管水位有如下特点： （1）、断面第 3 排的测压管水

6、位较高，尤其是-3、-3 管水位异常高（见图 5图 7） ，库水位尚未达正常蓄水位，浸润线已反映出坝坡有高位渗出。如 2001 年 5 月 11 日，库水位为 142.17m（未达正常蓄水位 142.20m）时，-3 测压管水位为 137.771m，与坝面 137.871m只差 0.1m，-3 水位 137.035 m，与坝面 137.625m 只差 0.59m，如此高的水位，随时都会危及大坝的安全。 （2）、断面第 3 排测压管水位与库水位关系出现反常现象。如 2002 年 8 月 12 日，库水位 136.26m，-3 水位 135.781m（比-2 水位 135.083m 高出 0.69

7、8m） ，-3 水位 135.355m（比-2 水位 135.083m 高出 0.272m） ；2002 年 9 月 11 日，库水位 136.98m，-3 水位 133.321m，323-3 水位 133.165m（见图 89） ，库水位升高，测压管水位反而降低。资料记载 8 月 12 日前连续降雨 8 天，降雨量 96.6mm，而 9 月 11 日前 10 天内没有降雨。 （3）各断面第 4 排测压管水位很低，且基本不随库水位变化。 4 测压管水位异常原因分析 4 测压管水位异常原因分析 2000 年尖背水库测压管安装工程总结报告中曾记载：测压管施工过程中的注水试验阶段发现，-3 号管和-

8、3 号管以及位于这两管之间的旧测压管，在遇到 2000 年 4 月 7 日的长时间大降雨量后均由管口冒水出来，并持续二到三天后才逐步停止冒水，但管中水位依然居高不下且下降缓慢，-4 和-4 号管的水位却很低，甚至出现无水现象，经测试，每支测压管的透水灵敏度都很高。水库管理人员曾怀疑测压管淤塞失灵，但据此可知，测压管本身并没有问题。 现结合尖背水库土坝地质勘察现状，来分析测压管水位出现异常的原因。 （1）当水库在正常水位附近运转时，在没有遇到长时间大降雨量的情况下，由于土坝表层 05m 填土松散，渗透性强，渗透系数均大于 110-3cm/s（见图 4） ，而正常水位 142.2 m 在坝顶高程

9、143.5 m 以下 1.3m， 导致水库在正常水位附近运用时， 浸润线高位溢出坝坡， 出现上述第 （1）种情况； （2）根据土坝地质勘察资料，、断面第 3 排管附近表层填土松散，渗透系数大（渗透系数 5.5110-35.5810-4cm/s） 。在遇到长时间大降雨情况时，坝体吸收大量坡面降雨，坝体下部又排水不畅， 导致出现上述第 （2） 种情况及管口冒水现象。 据记载， 此处曾经出现过险情： 1978年，库水位为 139m 时，土坝下游坡-3 号测压管附近、高程 136m 处出现约 15m2的牛皮胀；1981324年 6 月 6 日，库水位 141.99m 时，在原出现牛皮胀的上方出现了沿坝

10、轴线方向的纵向裂缝多条，总长约 120m，其中最长一条长 32m，裂缝最宽 15cm，上下错动最大达 20cm，裂缝最大可见深度为1.3m。可见，如果水库在正常蓄水位附近运转，巧遇长时间大降雨，大坝、断面第 3 排测压管附近势必出现险情。 （3）根据第 4 排测压管附近钻孔的地质资料，在距坝面 14m16m 左右的深度上，开始出现渗透系数大（1.143.3110-3 cm/s） ，透水性强（透水率平均为 18.7Lu，最大达 74.6Lu）的强风化砂岩层，此层厚 3.716.4m，形成集中渗漏通道，导致深度只有 9m 的第 4 排测压管水位很低，甚至无水，基本不随库水位变化而变化。 5 结论 5 结论 断面、实测浸润线反映出坝坡有高位渗出的可能性，如果水库在正常蓄水位附近运转，巧遇长时间大降雨，大坝、断面第 3 排测压管附近势必出现险情。建议对土坝进行汛期控制运用，当库水位高于 138.5 m 又遇到降雨天气时，应密切注意、断面第 3 排测压管的水位变化及附近坝坡坡面变化情况，必要时应根据情况采取应急措施，并尽快对坝体和坝基进行防渗处理。