汤河水库土坝结构安全评价

第３１卷第４期　２０１１年８月　农业与技术　Ａ　ｃＩ】ｌｂｌｒｅ＆１　ｎ０ｌ０　ｖ０１．３１　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１１　‘１１０‘　

汤河水库土坝结构安全评价　

何占斌　

（辽宁省汤河水库管理局．辽宁辽阳ＩＩ１０００）　

【摘　要】通过大坝土料检测、各种工况下的坝体稳定计算、大坝变形观测资料分析等手段，按国家现行规范对汤河水库大坝　进行了稳定和变形安全评价。评价结果为汤河水库大坝变形已稳定，在各组合工况下，坝坡稳定安全系数均满足规范要求，大坝　结构安全．大坝处于安全运行状态。　【关键词】汤河水库；土坝；稳定；变形；安全评价　中图分类号：１、／６９８．２＋１　文献标识码：Ａ　

１汤河水库基本情况　

汤河水库位于辽阳市弓长岭区汤河乡境内的　汤河干流上，是一座以防洪、供水为主，兼顾灌　溉、养鱼、发电等综合利用的大Ⅱ型水利枢纽工　

程。汤河水库１９６９年建成投入运行，１９７８年进行　了加高加固处理，水库控制流域面积１２２８ｋｍ２，　总库容７．０７亿ｍ３，兴利库容３．５９亿ｍ３，防洪库　

容３．６８亿ｍ３。　

主要枢纽建筑物由大坝、输水道、溢洪道、　

水电站四部分组成。大坝为土坝，采用粘土斜墙　

止水，坝长４５５ｍ，坝高４８．５ｍ，大坝底宽２６７ｍ，　坝顶宽６ｍ，坝顶高程１１８．６６ｍ。　汤河水库工程规模为大（２）型水库，工程等别　

为Ⅱ等，主要建筑物级别为２级，水库永久性建　

筑物的洪水标准按１００年一遇洪水设计、１００００年　

一遇洪水校核。水库设计洪水位１１１．５９ｍ，下泄　

流量１５７５ｍ３／ｓ，校核洪水位１１６．１７ｍ、下泄流量　２５５２ｍａ／ｓ。防洪限制水位１０７．８６ｍ、正常高水位　

１０９．３６ｍ，死水位８５．２６ｍ。　

２基本资料　

水库各种特征水位见表１。　

表１水库各种特征水位表　单位：ｍ　

阶段　死水位　正常高水位　防洪限制水位　设计洪水位　校核洪水位　本次安全评价　８５．２６　１Ｏ９．３６　１ａｒ７．８６　ｌｌ１．５９（１％）　１１６．１７（０．Ｏ１％）　

３土坝稳定安全评价　

３．１土坝现状　防浪墙顶高程１１９．６６ｍ，坝顶长度４５５．Ｏｍ，最大　

坝高４８．５ｍ。大坝迎水面坡自上而下为ｌ：２．７５、　

１：３．Ｏ、ｌ：３．２５、１：３．２５，１：１．５，在９８．５Ｏ、　

１０８．５０ｍ处设１．Ｏｍ宽马道；背水面边坡自上而下　

土坝为粘土斜墙砂壳坝，坝顶高程１１８．６６ｍ，　为１：２．０、１：２．２５、１：２．２５、１：２．５、１：２．

５，在　・１１１・　２０１１年８月　农业与技术　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．４　

８７．６６ｍ、９８．６６ｍ、１０８．６６处设１．０ｍ宽马道。大　

坝坝顶宽６．０ｍ，上游采用干砌块石护坡，下游采　

用块石护坡。　

粘土斜墙顶高程１１７．４６ｍ，上游侧边坡自上　

而下坡比为１：０．５、１：２．７５、１：３．０，下游自上而　

下坡比为１：Ｏ．５、１：２．５０、１：２．７５、１：１．５、１：１．５，　

心墙顶宽３．０ｍ，底部最大宽度２４．７ｍ。　

３．２坝顶宽度复核　

根据《碾压式土石坝设计规范》ＳＬ２７４—　

２００１，中、低坝坝顶宽度可选用５—１０ｍ。主坝最　大坝高４８．５ｍ，属中坝，坝顶宽度６．０ｍ，满足规　

范要求。　

３．３土坝稳定复核　

３．３．１计算参数选取　

为保证汤河水库的安全评价工作的准确性，　

２００７年５月汤河水库管理局，委托辽宁省水利水　

电工程质量检测中心，对汤河水库大坝的坝壳砂　

砾料和心墙粘土料进行了质量检测，检测结果与　

原设计数据对比见表２。　

表２土料检测成果与原设计对比表　容重（ｋＮ／ｍ３）　渗透系数　摩擦角　（度）　凝聚力　阶段　材料分类　干　湿　含水量（％）　（ｃｍ／ｓ）　水上　水下　（ｋｐａ）　

坝壳砂砾料　１９．０　２０．０　１．８×１０—４　３２。　Ｏ　

原设计　基础砂砾料　０　

斜墙粘土料　ｌ６．１　１９．５　ｌ７～１９　２．０×１０一　１５。　３０　

坝壳砂砾料　２０．４　２１．３　６．３×１０—２　４３．５　３９．５　５５．５　

检测　基础砂砾料　斜墙粘土料　１５．８　１９．８　２５．９　６．５×１０—７　１７．５　４６．０　

从上表可以看出，汤河水库大坝经过多年的　本次安全评价按洪水复核后的正常高水位、　

运行，坝体材料及基础砂砾料大部分的各项物理　设计洪水位进行坝体稳定计算。　

力学指标均高于原设计值，但斜墙粘土的干容重　根据《碾压式土石坝设计规范》的规定，坝　

小于设计干容重，含水量大于设计含水量。考虑　体边坡复核对稳定渗流期的上下游坝坡稳定和水　

到斜墙粘土取样仅取自坝坡上游一点，粘土斜墙　库水位降落期的上游坝坡稳定进行计算。　

的表层，接近水库蓄水面，未能反映斜墙整体情　计算工况：　

况。鉴于大坝已安全运行了几十年，坝体未产生　上游边坡：正常工况：正常高水位　

过大的沉降变化，为安全起见，本次复核对粘土　

指标及砂砾料指标仍采用原设计值，粘聚力取０。　

３．３．２计算工况的确定　设计水位　

设计水位＋水位降落　

校核水位　农业与技术　２０１１年８月　・１１２・　

校核水位＋水位降落坝体边坡稳定计算采用水利部推广应用的　

下游边坡：正常工况：正常高水位　《水利水电电工程土石坝设计软件》的《土石坝边　

设计水位　坡稳定分析（ＳＴＡＢ）＞）。计算方法分别采用瑞典圆　

校核洪水位　弧法和毕肖普法。　

３．３．３边坡稳定计算　

Ｋ：　

式中：ｃ　、　一有效强度指标；　

ｂ＿＿条块宽度；　隙水压力；　

一水的容重；　

Ｗｌ一在坝坡外水位以上的条块实重；ｐ一条块的重力线与通过此条块底面中心点　

ｗ　一在坝坡外水位以下的条块浮重；　的半径之间的夹角。　

ｚ一＿一坝坡外水库高出条块底面中点的距离；　采用简化毕肖普法，计算稳定渗流期或水库　

ｕ一稳定渗流期或水库水位降落期坝体的孔　水位降落期的安全系数计算式为：　

∑｛［ｃ，ｂ　Ｗｌ　ｓｅｃ　一　ｓｅｃ　砰１）　

Ｋ．———————　———一　

坝体边坡稳定计算成果见表３。　

表３大坝坝体边坡稳定计算成果表　安全系数　工程部位　运行工况　规范要求　瑞典圆弧　毕肖普　

正常高水位　２．５２２　２．５２３　１．３５　

正常　设计洪水位　１．７２５　１．８０７　１．３５　上游坝坡　设计水位＋水位降落　１．６４ｌ　１．６５０　１．３５　校核洪水位　２．１５７　２．２２２　１．２５　非常Ｉ　校核水位＋水位降落　１．６５４　１．６６１　１．２５　

正常　正常高水位　２．５０６　２．６ｏ９　１．３５　

下游坝坡　设计洪水位　２．４８５　２．５３２　１．３５　

非常Ｉ　校核洪水位　２．４６３　２．５７７　１．２５

　・１１３・　２０１１年８月　农业与技术　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．４　

上述计算结果表明，大坝边坡稳定均满足规　的增加而增加；在同一横断面处下游坝坡从上游　

范要求。计算图略。　

４斜墙顶高程复核计算　到下游逐渐减小，符合位移沉降规律，其每一点　

沉降后期高程均不低于设计高程。　

５．２水平位移监测资料分析　

水平位移最大位移量为ｃ８点１９．０５ｍｍ，最小　

设有防浪墙时，斜墙顶高程不应低于正常运　位移量为Ｃ７点Ｏ．８１ｍｍ。最大水平位移差值为ｃ８　

用的静水位。本次复核设计洪水位１１１．５９ｍ，土　和Ｃ７点之间是１８．２４ｍｍ，斜度为Ｏ．０３６％。　

坝粘土斜墙顶高程为１１７．４６ｍ，满足规范要求。　５．３变形分析评价　

５大坝变形分析　水库大坝在管理运行资料中未发现有异常变　

形记录，从历年实测坝顶沉陷数据看，坝体经２ｏ　

多年的运行沉陷趋于稳定，因此这次安全评价，　

５．１垂直位移监测资料分析　认为大坝总体变形性状及坝体沉降已经稳定。　

汤河水库大坝有比较完整的位移观测设施，　

共有８个防浪墙沉陷观测点和９个坝体位移沉陷　

观测点。对防浪墙位移观测资料的分析可以看出　

最大累计位移量发生在最大坝高断面处的ｃ６点为　

７３．７６ｍｍ，最小累计位移量发生在左坝端的坝高　

较小的ｃ１点处为３３．９６ｍｍ，基本符合位移沉降规　

律，且最大位移量仅为７３．７６ｒａｍ。　

其它各点的垂直位移在同一高程处随着坝高　

作者简介：何占斌（１９６５一），男，硕士。　６大坝稳定与变形安全综合评价　

经过检测资料分析大坝沉降已经趋于稳定，　

大坝在各组合工况下，坝坡稳定安全系数均满足　

规范要求，大坝结构安全，大坝处于安全运行状　

态。