陡河水库大坝渗流观测资料稳定分析

防洪治理工程中堤防渗流稳定分析摘要：近年来一旦进入汛期，我国各地河流发生超警以上洪水情况频发，漫堤决口现象凸出，给当地带来严重经济损失，防汛形势日趋严峻。

修筑堤坝是我国最传统、最直接也是最基本的防洪措施，沿河而建，就地取材，有效解除因洪涝灾害给沿河居民生命财产造成的安全隐患。

堤防工程的安全性、稳定性集中表现为边坡稳定、堤身渗流稳定以及坡脚防冲三个方面。

本文旨在对作者设计工作中常遇的防洪治理工程渗流稳定问题进行分析和探讨。

关键词：防洪；渗流稳定渗透变形发生的具体形式及其发展过程与地质情况、土粒级配、水力条件、渗流方向以及有无防渗排渗措施等一系列因素有关，是堤基土体在渗透水流作用下产生的破坏现象，常表现为膨胀、泡泉、砂沸、土层隆起等。

堤防渗流险情类型较多，叫法不尽相同，在土力学中将渗透变形细分为流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种，而实际在堤防运行过程中，因堤防工程管理人员对渗流认知以及说法习惯的不同，又将渗透变形笼统的概括为流土和管涌。

但防渗工程的目标是一致的，通过工程手段控制堤基、堤身的渗流水头、坡降、渗流量都在允许范围内，保证堤防安全。

就笔者设计工作中所接触的沱江干流防洪治理工程以及四川省中小河流整治而言，新建及整治防洪工程中多为斜坡式填筑堆土堤。

对于土堤而言，设计期间根据地质勘探资料进行渗流分析计算，研究渗透变形的发生条件，对不满足渗透稳定要求的设计工作采取相应防渗措施是非常必要的。

渗流分析时，常用临界水力坡降J cr指标来判断堤防是否存在渗透破坏的可能。

设计时使用的满足安全系数的水力坡降则称之为允许水力坡降J p，，式中：k a取值与所可能发生的渗透变形形式有关，一般情况下k a=1.5～2，流土对建筑物危害较大时可取2.0，对特别重要的工程也可取2.5。

以沱江泸县境内一防洪治理工程为例进行渗流计算分析，首先需判断堤防是否可能发生渗透破坏，同时确定破坏类型，最后采取有效处理措施。

堤防设计堤身为石渣料填筑斜坡式堤型，迎水面坡比1:1.75框格梁植草护坡，堤顶宽度3m，背水侧1:1.75植草护坡，坡脚设排水沟。

第27卷第8期 岩 土 力 学 V ol.27 No.8 2006年8月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2006收稿日期：2004-11-10 修改稿收到日期：2005-06-09基金项目：河南大学自然科学基金重点项目（No. XK03ZDJZ161）。

作者简介：罗长军，男，1963年生，工学学士，副教授，主要从事工程勘察和岩土工程设计与治理等工作。

E-mail: luocj1234@文章编号：1000－7598－(2006) 08―1305―07陡坡水库大坝渗透稳定性及渗透变形分析罗长军1，胡 峰2，张磊奇2，王会午3（1. 华中科技大学 水电与数字化工程学院，武汉430074；2. 河南省南阳市水利建筑勘测设计院，南阳473057；3. 河南省南阳市水利局，南阳 473057）摘 要：陡坡水库存在大坝质量差、坝体发育大量裂缝、背水坡出现散浸现象、坝后沼泽化并形成一上升泉以及排水渠和鱼池有絮状析出物、渗漏量增大等问题，这些异常现象都是由坝体及坝基渗流引起的。

在阐述坝体和坝基地质、水文地质条件情况下，分析了大坝渗漏成因及大坝的渗透稳定性，指出坝体实际浸润线及坝体渗漏量是不正常的，特别是1987年后当库水位高于194 m ，同一库水位呈上升趋势，这是反常的。

坝基实际渗漏量异常，存在管涌和接触冲刷问题，尤其库水位低至 193.84 m ，坝后上升泉仍有沙沸现象。

上述现象表明大坝渗流是危险的，并分析了散浸、析出物、上升泉及沼泽化、坝肩及绕坝渗漏等现象的成因。

关 键 词：坝体；坝基；渗漏量；渗透稳定性；渗透变形；陡坡水库 中图分类号：TV 641 文献标识码：AAnalysis of seepage stability and deformation of dam for Doupo ReservoirLUO Chang-jun 1, HU Feng 2, ZHANG Lei-qi 2, WANG Hui-wu 3(1. College of Hydropower & Digital Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. Nanyang Hydraulic ConstructionSurveying and Designing Institute, Nanyang 473057, China; 3. Nanyang Water Resources Bureau, Nanyang 473057, China)Abstract: Some questions such as disqualification dam, many cracks in developing dam body, disperse-impregnation in the downstream slope of dam, forming ascending spring owing to marshization in dam back, wadding educts coming from drainage ditch and rearing pond and a lot of seepage amount were occurred. These abnormal phenomena were brought by the seepages in the body and foundation of dam. On the circumstances of describing the dam body, foundation geological and hydrogeological conditions, cause of formation of the dam seepage and seepage stability of the dam were analyzed. It is pointed out that the actual saturation line and seepage amount of dam body were abnomal. Especially, the reservoir level was beyond 194 m after 1987, that compared with beforetime, it was abnomal that the identical reservoir level tended to go up. The actual seepage quantity of the dam foundation was unconventional, there were the questions of piping of the highly permeable layer and contact erosion, especially, the reservoir level was under 193.84 m, sand boil in ascending spring behind dam appears. Therefore, the seepage of dam was dangerous. The reasons of formation of dispersed-impregnation and exudates in dam, ascending spring, marshization, the seepage of shoulder and by-pass dam were analyzed.Key words: dam body; dam foundation; seepage amount; seepage stability; deformation under seepage; Doupo Reservoir1 引 言陡坡水库位于河南省镇平县老庄镇陡坡自然村北200 m ，是一座以防洪灌溉为主、兼顾水产养殖等综合利用的中型水库，控制流域面积为92 km 2，总库容为4 607万m 3，兴利库容为2 883万m 3。

1、工程概况1.1工程基本情况陡河水库位于唐山市东北15公里的陡河上，是一座以防洪为主、兼供唐山市生活用水及下游工农业生产用水等综合利用的大型水利枢纽工程。

按千年一遇洪水设计，最大可能洪水为保坝标准，设计地震烈度为8度。

控制流域面积530km2，占陡河总流域面积的39.5%，总库容5.152亿m3。

枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水洞等建筑物组成。

该项工程的建立经历了1956年初建，1971年续建，1977年震后复建，1988年提高保坝标准，到1990年工程全部完工，历时40多年，1990年7月通过国家正式验收。

枢纽工程总投资6033万元。

该坝坝型为均质土坝，坝顶高程44.0m，防浪墙顶高程45.3m，最大坝高25m。

土坝全长7364m，其中主坝长1700m，位于河床及一级阶地上；副坝位于二级阶地上，长5664m。

主坝上游坝坡分别为1：2.86、1：3、1：5，下游坝坡分别为1：2.5、1：6.0。

桩号0+000至0+150为河床段，坝前设人工铺盖，坝下用短截水槽防渗，下游坝体与坝基间设水平排水层排渗。

其他坝段利用天然铺盖防渗和坝基管式排水。

大坝下游设排水沟汇集渗流。

主坝剖面图见图1-1。

图1-1 主坝横剖面图（0+070）陡河水库枢纽工程特性指标，详见表1-1。

1.2坝址区工程地质条件1河床两侧滩地为细砂和砂壤土互层，厚2～3m，性质松软。

另覆有一层砂质粘土夹石块，渗透系数较小。

河床表层3～4m内为中粗砂，初建时坝上游填筑粘土铺盖，坝基用5m深的截水槽防渗，下游设滤水坝趾。

左坝头与风山相接处为泥质灰岩，岩层走向与坝顶轴线相交60度，岩层倾向下游，倾角20～30度。

山坡坡脚为砂壤土夹有石块，厚约14m。

因岩层较风化，节理发育，1956年初建时灌注三道帷幕以防止绕坝渗漏。

一级阶地紧接河漫滩，在坝轴线附近的地面高程为26～27m，高出河床6～7m，地形平缓，河床右岸宽达1600余米，上部有6～8m的粘土覆盖层，下部为中细砂层，厚约20m，与二级阶地以缓坡相接；河床左岸宽数十米，表层厚约8～10m的粘性土层，夹有1～1.5m的中细砂透镜体，土层以下仍为厚约20m的中粗砂。

例析水库坝体渗流及稳定性1 引言到目前为止，国家尽管对全国许多大中小型病险水库的安全进行鉴定和加固做出了总结，但是还有很多工作需要去做，为今后的大坝加固和鉴定及设计和施工提供技术及理论支持。

本文通过以某小型水库心墙坝的安全鉴定和加固，介绍了大坝中的渗流情况和渗透变形破坏情况对大坝的危害，为坝体的施工提供借鉴。

2 坝身及坝基工程地质评价水库位于某县境内，距县城约13km。

坝址位于灌河支流下马河，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（2）型水库。

大坝为砂壳心墙坝，坝顶高程101.6 m，最大坝高17.2m，坝长51.1m。

坝顶泥结碎石路面，宽3.2m；上游现状干砌石护坡拆除新建C20混凝土，坡比1：3.0、1：4.0；下游新建草皮护坡，坡比1：2.5；续建排水棱体，顶高程为85.6m，宽2m，外坡为1：1.5。

库区工程地质条件及坝体、坝基质量如下：坝体为粘土心墙坝，砂壳由中粗砂，充填壤土碾压填筑而成，心墙由砂壤土杂砾石碾压填筑而成。

砂壳渗透系数范围值为1.10E-03～2.20E-03cm/s，具中等透水性；心墙天然干密度平均值1.62g/cm3。

室内试验渗透系数范围值为1.60E-06～9.80E-04cm/s，现场注水试验渗透系数范围值为2.90E-04～4.90E-04cm/s，具中等透水性。

由于该水库存在渗漏问题，根据工程地质情况，对大坝进行防渗计算和稳定分析。

3 渗流计算及稳定性分析根据地质勘测资料，对大坝典型断面进行渗流场分析。

大坝渗流分析采用采用有限元法计算；计算断面为大坝主河槽段最大坝高断面（桩号B0+010）。

3.1计算原理及基本参数a）计算原理采用有限元分析法求解渗流场.稳定渗流方程为：（公式3-1）式中：k——土的渗透系数；Ф——势函数，Ф=（P/γW）+γγw——水的容重；P——水壓力.对于土石坝的无压渗流情况，先假设一个大致的自由表面初始位置，程序通过反复迭代和修改自由表面位置，使其满足规定的边界条件，得到新的自由表面，此线即为第一条流线即浸润线。

水库大坝渗流观测资料分析研究发表时间：2019-06-25T14:48:03.617Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：宋腾蛟汪振邦[导读] 大坝原型监测是掌握坝的运行状态、保证大坝安全运行的重要措施。

云峰发电厂吉林集安 134200摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，自水库大坝运行以来，积累了大量的安全监测数据，从数据中挖掘出有用的规律以分析水库的运行健康状况。

根据上水库堆石坝渗压监测资料，建立了坝体内观渗压的统计模型，定量分析监测量的变化规律及其影响因素，分析评价上水库堆石坝实测安全度，并给出相关建议。

关键词：水库大坝，渗压监测数据，统计模型引言大坝原型监测是掌握坝的运行状态、保证大坝安全运行的重要措施，也是检验设计成果、监察施工质量和认识坝的各种物理量变化规律的有效手段。

目前我省的大多数水库在运行管理过程中，只是简单地记录了监测数据，而没有将监测结果与现场巡视检查的实际情况结合起来进行分析，监测数据没有发挥应有的作用。

通过大坝原型监测数据分析，能够了解坝体内渗压在时空上的变化趋势，在一定程度反演出坝体、坝肩工程质量、防渗和排水反滤效果等，等学者在这方面做了大量的工作，取得了不少科研成果。

本文以某水库为例，将大坝历年的渗流监测数据进行了分析，通过绘制过程线图、浸润线图、相关线图等，探讨了各测值的时空上分布规律，对照上一次除险加固工程的情况及日常巡视检查状况，结合大坝防渗墙质量检测结论，分析了水库大坝防渗和排水反滤体系存在的问题，对某水库大坝安全管理工作提出了可行的建议，也对其他水库在分析类似问题时可提供参考。

1水库大坝无线监控系统简介GPRS/GSM水库大坝无线监控系统（以下简称大坝监控系统），是按照水利行业有关标准和规定，生产厂家应不同用户需求开发的，系统经多年运行积累经验，经过进一步优化提升，研发了新一代水利工程远程监测监控系统。

系统由两大部分组成，即“大坝工情数据的采集和处理系统”和“视频监控系统”。

从水工观测资料分析大坝的安全稳定性摘要：在水工建筑建设中，水工观测资料有着重要的作用，能够给大坝的安全稳定性带来参考资料，并且在对观测资料进行数据分析和处理后，能够根据水工观测资料，制定出大坝的安全稳定性的有效对策，对从水工观测资料分析大坝的安全稳定性具有很强的参考意义。

关键词：水工观测资料；分析；大坝；安全稳定性近年来，我国从水工观测资料分析大坝的安全稳定性无法得到保证，而且存在一些问题和不足需要改进，笔者对从水工观测资料分析大坝的安全稳定性进行研究，对确保国家财产和居民生命安全意义极其重大。

一、大坝安全监测的重要意义大坝安全监测是人们了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法。

它的目的主要是了解大坝安全状况及其发展态势，是一个包括由获取各种环境、水文、结构、安全信息到经过识别、计算、判断等步骤，最终给出一个大坝安全程度的全过程。

大坝安全监测的意义在于：水库大坝监测与安全评价相辅相成，是水库大坝安全评价中不可分割的两部分。

大坝安全监测通过对坝体、周岸及相关设施的巡视审查和仪器监测，可以为大坝的安全评价提供基本资料和数据。

通过对这些监测资料的可靠性分析，就可以完成坝体与坝坡的稳定性分析、渗流稳定分析、工程运行评价等大坝安全评价工作。

有助于认识各种观测量的变化规律和成因机理，确保大坝安全。

延长大坝寿命，提高大坝运行综合效益。

对大坝安全监测资料及大坝的结构与基础性态进行分析计算和模拟，有助于认清各种观测量的变化规律以及各种变化的物理成因，从而能及时发现隐患并采取相应措施，以确保大坝安全，延长大坝运行时间，提高效益。

有助于反馈大坝设计、指导施工和大坝运行，推动坝工理论的发展。

由于大坝及其坝基的工作条件比较复杂，相关荷载、计算模型及有关参数的确定总是带有一定的近似性，因而现有的水工设计还难以与工程实际完全吻合。

因此，利用大坝安全监测资料进行正、反分析，及时评价大坝和坝基的工作性态，依据设计、施工方案，对在建或拟建大坝提出反馈意见，以达到检验和优化设计、指导施工的目的。

堤坝工程渗流稳定性分析与评估堤坝工程作为一项重要的水利工程，承担着防洪、蓄水、供水等多重功能。

然而，渗流问题一直是堤坝稳定性的重要考虑因素之一。

本文将从三个方面，即渗流机制、稳定性分析和评估方法，来探讨堤坝工程渗流稳定性的问题。

渗流是指水流通过土体孔隙或裂隙的现象。

在堤坝工程中，渗流不仅会造成工程内部土体的溃决，还会引发固结沉降、土体液化等问题。

因此，了解渗流机制对于堤坝工程的设计和施工至关重要。

渗流机制受多种因素的影响，包括土体水分含量、土壤类型、水头压力等。

首先，土体水分含量对渗流机制有着重要影响。

当土体的孔隙饱和时，水分无法排出，导致堤坝内部产生较大的渗流压力。

其次，不同土壤类型的渗透能力也有所差异。

细沙和黏土等颗粒较小的土壤，其渗透能力较差；而砾石和砂砾土等颗粒较大的土壤，渗透能力较强。

最后，水头压力是触发渗流的重要因素。

当水头压力超过土体抗渗能力时，渗流现象就会出现。

为了确保堤坝工程的稳定性，渗流稳定性分析是必不可少的。

渗流稳定性分析主要包括两个方面，即渗流场和渗流路径分析。

渗流场分析通过数值模拟或物理试验的方法，对工程内部的渗流特性进行研究。

渗流路径分析则关注渗流水位变化对工程稳定性的影响。

通过分析渗流路径，可以预测堤坝可能发生的渗流情况，进而采取相应的防治措施。

除了渗流稳定性分析，评估也是保证堤坝工程稳定性的重要环节。

评估主要通过监测工程的渗流压力、位移变化等参数来进行。

在工程建设初期和使用过程中，定期对工程的渗流状况进行评估，可以及时发现潜在的安全隐患，采取相应的应对措施。

总的来说，渗流稳定性是堤坝工程稳定性的重要问题。

了解渗流机制、进行渗流稳定性分析和评估，对于堤坝工程的设计、施工和维护都具有重要的意义。

在未来的堤坝工程建设中，我们应加强对渗流稳定性的研究，以提高堤坝工程的安全性和可靠性。