中小型水库均质土坝安全评价值得注意的问题（淤地坝参考）

陆恩施

（四川省水利水电勘测设计研究院?成都?610072）

均质土坝的安全评价是工程整治关键性环节。本文以多个工程实例?阐明了我省均质土坝状况及存   在的问题?指出大坝安全鉴定工作中需要重视的方面?同时对大坝安全评价中的勘察试验工作提出了具体建议。

当前我省正大规模开展对中小型病害水库的   整治工作?大量的均质土坝是病害水库的主体?如何作好均质土坝的安全评价是工程整治的关键性环节。笔者据多年接触土石坝工程的勘察设计、评价及整治工作经验?现就有关问题提出一些意见供同行参考。

1　我省早期均质土坝普遍存在的问题

1?1　在早期水利工程建设中?更多的是“三边” 工程?由于客观条件?   多数工程没有进行必要的勘察试验工作?缺少完整的勘察设计资料?甚至无技术资料档案可查。

1?2　由于施工技术水平落后?   施工中坝基清 理往往不彻底?并且因处理不当给工程留下隐患。

1?3　对填筑土料性质认识不足造成滑坡。   多 数均质土坝采用的是不符合质量技术标准的膨胀性粘土   ?这是我省部分均质土坝产生病害的本质原因（部分工程特性指标列于表1）。对土料性质认识不足?是我省水利工程界普遍存在的问   题?造成施工就滑坡的实例很多。如50年代末   修建的巴中化成水库均质土坝、70年代修建的邻水肖家沟及道朝门均质土坝?都是在施工过程中发生了滑坡。

1?4　施工机具功能低下?土的压实标准偏低。在许多工程整治过程中检测发现?   含水率控制过高?压实干密度低?碾压不均匀?填筑质量差?甚至建成运行已达数十年后的今天?检测其干密度还不能完全达到规范要求的填筑标准。   部分均质坝干密度与标准击实最大干密度比较成果列于表2。

现行土工试验规程标准?击实仪单位功能为   592?2ｋＪ／ｍ3?属轻型击实标准。当今实践经验证实?通常使用的13?5ｔ振动碾均能超过标准击实的最大干密度值?因而大型工程已将标准击实的最大干密度值作为设计控制指标。中、小型工程根据坝高及工程重要性?也应采用相对较高的压实度。

1?5　工程设置反滤排水系统存在的问题。   反 滤排水系统的设计及施工质量控制较差?排水效 果不良?更有工程建成后人为活动造成排水棱体功能失效。如在棱体下填土种植庄稼或修建养鱼池等?致使均质土坝下游坡面经常出现大面积散 浸渗流的病害现象。

1?6　由于多数工程   采用了粘粒含量高的膨胀 性粘土?其透水性微弱?加之坝体排水系统失效?均质土坝大部处于饱和状态?坝体土排水固结条件丧失?因而大坝运行数十年仍然没有固结?检测干密度至今达不到土石坝设计规范的填筑标准就   是有力的证明。如某水库经对坝体原状土标准固 结试验及计算研究分析?30ｍ厚土体运行50年固结度还达不到50％。

1?7　工程等级及管理水平较低?经费不足等原   因。多数工程没有监测设施和观测资料?给工程管理、监测及大坝病害分析带来困难。少数中型水利工程有较长的观测资料?但因没有专门及时地整理分析?不能给工程管理提供支持。

2　大坝安全鉴定工作中需要重视的问题

2?1　选择恰当合理的勘探及试验方法?为大坝 安全评价提供依据   。鉴于历史原因?众多工程没有对坝体填筑土料进行勘察和试验研究?因此对大坝进行勘测和试验?获取符合工程实际的参数是完全必要的。但在近年来的实际工作中?由于经费和其他原因?仅在坝坡表层（坑深1ｍ ～1?5ｍ）取样进行了土工试验?不仅不能代表整个坝体土料性状?还因表层土可能失水收缩产生微裂隙的影响?造成测试的渗透系数偏大。

2?2　根据水库大坝安全评价导则?土石坝工程质量评价?复查重点是填料的压实干密度和相对密度合格率?这就要求采用现行规范标准分析评价原大坝质量。   但在我省中小型水库大坝安全评价中?很少用现行规范标准评价均质坝填筑质量?在没有进行标准击实试验的情况下是不能作出合理评价的?因此应引起重视。

2?3　在土石坝工程结构安全评价中?大坝变形性状及坝体沉降是否稳定是评价的重点之一。   然而在大坝安全评价中?众多的中、小型水库工程没有安排固结试验研究坝体土的固结情况?少有的变形监测资料也缺少分析研究?不能对大坝固结状态作出应有的评价。因此在没有变形监测资料时?查明坝体现状是土石坝结构安全评价的关键。

2?4　水库大坝安全评价导则指出?大坝稳定性复核计算的工作条件按现行规范执行?并应采用大坝现状的实际环境条件和水位参数。   而在众多的工程中?一律采用天然状态下固结快剪强度和饱和状态下固结快剪强度指标?在已运行多年的均质土坝设计计算中使用的合理性有待商榷。

首先?在原均质土坝并未完成固结的条件下? 采用固结快剪强度指标将带来严重后果?如某水库大坝加高培厚过程中产生下游坡沿原坝体内的滑坡就是例证。   其次?经多年运行的老均质土坝?与现行规范标准设计及先进施工水平条件下的新   建工程是不同的。当今工程设计理论及施工水平   已有很大的发展?无论在防渗、反滤、排水等诸方面已有成熟的理论和施工技术?保证了大坝运行土体固结的实现。历史上的老均质土坝?则正如前面所阐述的病害及存在问题?其原状土快剪强度指标实际上代表土坝运行多年固结性状时的强   度?如若在没有新增加荷载和排水的情况下?则无   进一步固结的条件。某水库原均质土坝?1982年、2003年曾两次当水库水位接近正常蓄水位时?分别产生了右岸坝体内、外坡及左岸外坡的滑坡?说明该均质土坝在正常蓄水位时是不安全的。

设定正常蓄水位时大坝处于临界稳定状态?此时安全系数Ｆｓ＝1?0?反演分析求得坝体土的抗剪强度指标●＝7?2°?ｃ＝35ｋＰａ；而勘察中试验求得坝体原状土平均快剪强度指标●＝8?1°?ｃ=31ｋＰａ?两者相吻合?再次证明上述观点。

2?5　均质土坝渗流安全?重点应复核坝体实际浸润线、反滤排水设施是否完善。   而在实际上往往忽视堆石棱体及排水反滤系统的勘察?在没有论证排水反滤系统可靠性的情况下?采用棱体渗透系数8×10   －2   ｃｍ／ｓ?以至于工程实际上在下游坡面湿润渗流?却得出浸润线不会由下游坡面渗出的错误结论。  

3　大坝安全评价中的勘察试验工作

3?1　勘察试验工作的必要性。如前所述?由于   早期均质土坝的建设缺乏必要的勘察工作?同时受设计、施工水平的限制?普遍存在着质量问题?   要正确评价大坝的安全性?勘察试验工作必须认   真进行。

3?2　勘察、试验工作的布置。在勘察试验工作   安排上?除了通常的工作内容外?尚应包括：   ①坝体土料的击实试验?用以评价原坝体的填筑标准及质量；②坝体原状土天然状态快剪试验?用以获得坝体实际固结状态下土的抗剪强度；③必要时少量标准固结试验?用以评价坝体土的固结情况；④认真查明反滤排水系统是否可靠。

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