【摘要】土石坝渗流与稳定是土石坝设计中的关键环节，本文通过对东升水库大坝不同工况进行渗流计算和坝坡抗滑稳定计算，为水库的除险加固工程处理提供了科学依据。

【关键词】病险水库；大坝；渗流；稳定分析；东升水库

1、工程概况

东升水库是一座以防洪、灌溉为主的小⑴型水库。控制流域面积5.1km2，设计灌溉面积1万亩。原设计防洪标准为：100年一遇设计，300年一遇校核。设计总库容155万m3。

东升水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管及放水涵洞、提水工程四部分组成。大坝为均质土坝，最大坝高35m，坝顶长110m，坝顶宽7m，采用粘土截槽防渗。坝坡为草皮护坡。溢洪道位于大坝左侧，进口采用竖井式，末端消能采用陡坡式。大坝放水建筑物由卧管和放水涵洞组成，卧管布置于大坝右侧上游岸坡，纵坡1：2，坡长41.59m。涵洞最低一级高程为10.0m。扬水站位于库区右侧，由于水库蓄水量锐减，已弃用多年。

2、工程地质

2.1坝体工程地质

坝体土由低液限粉土组成，天然含水量10.7～24.0%，天然孔隙比0.634～0.848，干重度14.6～16.5KN/m3，慢剪内摩擦角17.1～25.0°，慢剪粘聚力12.0～15.2kPa，粘粒含量11.3～21.3%，不均匀系数20.0～4.5，渗透系数为3.10×10-6cm/s～1.63×10-4cm/s，压缩系数0.11～1.69Mpa-1，压缩模量1.02～16.30Mpa。

2.2坝基工程地质

据本次勘察，坝基岩性可分为三层。第③层低液限粉土（Q4al）：在26.50～27.0m夹粉土质砾，成分以石英、长石为主，次磨圆状，含零星卵石，可见粒径最大15cm左右。该层厚度2.50～7.20m。天然含水量17.3～21.6%，天然孔隙比0.635～0.699，干重度16.5～15.9KN/m3，压缩系数0.11～0.28Mpa-1，压缩模量为5.84～15.32MPa，渗透系数5.80×10-5～2.10×10-5cm/s。第④层含细粒土砾（Q2al）：褐黄色，稍湿，密实，成份以石英、长石为主，磨圆度差，分选好。该层厚度2.00～3.00m。第⑤层低液限粉土（Q2al）：褐黄色，稍湿～湿，密实，含较多钙核及零星碎石，本层未见底。已揭露最大厚度2.00m。允许水力坡降为0.50。

3、大坝渗流计算

1）计算工况。考虑如下两种工况：①上游正常蓄水位与下游相应最低水位；②校核洪水位34.16m骤降到正常蓄水位31.0m上游坝坡稳定。2）计算方法。渗流计算方法采用有限元法。3）渗流计算断面选用坝体最高断面，桩号0+050。4）计算参数见表2。5）大坝渗流稳定计算。坝体渗流等势线图见图1、图2，水力比降计算结果详见表1。

6）坝体渗漏流量。假设坝基不透水，按下式计算坝身渗流量：

Q=qL q=1

计算所得坝体渗漏量为1.383/d。

7）坝基渗漏流量。根据坝基地质结构，将坝基简化为单层透水层，根据《水利水电工程地质手册》相关公式，可以计算出，正常蓄水位时坝基渗漏量1.51m3/d，年渗漏量为551m3/年。

4、大坝稳定计算

1）计算工况。①正常蓄水位31.0m时上、下游坝坡稳定；②校核洪水位降至正常蓄水位时上游坝坡稳定。③正常蓄水位31.0m+地震时上、下游坝坡稳定。

2）大坝稳定计算参数详见表2。

3）计算公式与计算断面。坝坡抗滑稳定计算，计算方法为简化毕肖普法。最大断面0+050。

4）现状大坝稳定计算结果，大坝计算结果详见表3。从计算结果可知，在正常运用与非常运用条件下，大坝上游坝坡稳定安全系数满足大坝规范要求，但在正常运用条件下，大坝下游坝坡的滑稳定不满足规范要求。稳定渗流期滑弧位置圖见图3、图4。

据表1、表3计算结可以看出，东升水库大坝坝体、坝基渗透均稳定。各种计算工况上游坝坡均满足规范要求。正常蓄水位及正常蓄水位+Ⅶ度地震两种计算工况下游坝坡安全稳定系数均小于规范要求值，判定下游坝坡不稳定。依据计算结果，对大坝需进行加固处理。

5、结论

通过对东升水库不同工况的下的渗漏及稳定进行计算分析，可以有效地解决芮城升水库大坝的渗漏问题，同时也对东升水库的除险加固提出了设计依据及合理的方案。

作者简介

杨康（1985.9—），男，2005年7月毕业于山西水利职业技术学院水利工程建筑专业，助理工程师.