汤河水库坝体结构安全评价（王弛）

[关键词]：汤河水库 大坝结构 安全落实 复核 评价

1土坝现状

汤河水库大坝为粘土斜墙砂壳坝，坝顶高程118.66m，防浪墙顶高程119.66m，坝顶长度455.0m，最大坝高48.5m。大坝坝顶宽6.0m，上游采用干砌石护坡，下游采用块石护坡。粘土斜墙顶高程117.46m，心墙顶宽3.0m，底部最大宽度24.7m。

2 土坝结构安全复核

2.1 土坝稳定复核

2.1.1 计算参数选取

为保证安全评价工作的准确性，对大坝的坝壳砂砾料和心墙粘土进行了质量检测，检测结果与原设计数据对比见表2-1。

可见，大坝运行多年，坝体材料及基础砂砾料大部分的各项物理力学指标均高于原设计值，斜墙粘土的干容重小于设计干容重，含水量大于设计含水量。考虑到斜墙粘土取样仅取自坝坡上游一点，粘土斜墙的表层，接近水库蓄水面,未能反映斜墙整体情况。但鉴于大坝已安全运行了几十年，坝体未产生过大的沉降变化，综合分析本次检测值的代表性，为安全起见，本次复核对粘土指标采用检测值，砂砾料指标采用检测值，粘聚力取0。详见表2-2。

2.1.2 计算工况的确定

根据《碾压式土石坝设计规范》的规定，坝体边坡复核仅对稳定渗流期、下游坝坡稳定和水库水位降落期的上游堤坡稳定进行计算。

2.2 边坡稳定计算

采用水利部推广应用的《水利水电工程土石坝设计软件》的《土石坝边坡稳定分析（STAB）》。计算方法分别采用圆弧法和毕肖普法。结果见表2-3。

结果表明，大坝边坡稳定均满足规范要求。

2.3 斜墙及保护层稳定计算

1977年水库放水时，发现了滑坡残迹。最大宽度55m，最大垂直深度约为4.8m，滑坡顶缘高程不低于102.7m，滑坡总长约58m，滑下砂料总量约7000m3。分析原因为保护层砂砾料的细粒含量较多，渗透性差，且砂砾料施工密实度差，动抗剪强度低，导致失稳滑坡。在保坝设计85m高程以上砂砾料保护层全部换成石渣，85m高程以下采用放缓坝坡水下抛石压重。粘土与石渣设砂卵石过渡层。

本次设计复核以死水位85.26m为不利水位，计算确定保护层相应危险滑裂面安全系数。设计指标采用原保坝设计，斜墙底面与坝体砂砾料采用15KPa，斜墙顶面与保护层接触面采用7.5KPa。内摩擦角采用上表数值。结果见表2-5。

结果表明，斜墙及保护层稳定均满足规范要求。

2.4 斜墙顶高程复核计算

土坝粘土斜墙顶高程为117.46m，坝顶高程为118.66m。工程区最大冻土深度在1.4～1.7cm之间，现状坝顶粘土斜墙保护层厚度为1.2m，小于最大冻土深度。因此粘土斜墙顶保护层厚度不足。上游坝坡粘土斜墙保护层都大于最大冻结深度。

2.5 护坡块石复核

2.5.1 存在问题

上游大坝坝坡有局部塌陷，不十分平整，在水位变化处，干砌石的填缝细料被水掏空，缝隙较大。

2.5.2 护坡块石复核

根据《碾压土石坝设计规范》附录A 中的计算方法，进行护坡的石块质量和厚度的复核计算，结果见表2-6。

从计算结果看，要求的块石平均粒径为0.32m，护坡厚度为0.36m。根据现场检测资料汤河水护砌厚度为0.35m,砌石护坡的粒径小于15cm的占38%，15~25cm的占42%，15~25cm的占19% 。从实际检测结果看，粒径小于25~35cm的占80%，可见大坝护坡的块石粒径偏小。上游坝面的不平整是由于护坡块石的粒径偏小，经过多年风浪冲刷，部分护坡块石已经移动、挤压，护坡下的垫层被水流带出所致。

护坡石现场检测数据如下：

可见，护坡块石的各项强度指标满足要求。

3 土坝变形复核

3.1 垂直位移监测资料分析

大坝共有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71.83mm，最小累计位移量发生在左坝端的坝高较小的C1点处为34.81mm，基本符合位移沉降规律。现防浪墙顶高程为119.69m，坝顶高程为118.69m，而防浪墙设计顶高程为119.66 m，大坝设计顶高程为118.66m，可见现状坝顶高程不低于设计高程。

其他各点的垂直位移在同一高程处随着坝高的增加而增加；在同一横断面处下游坝坡从上游到下游逐渐减小，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。

3.2 水平位移监测资料分析

水平位移最大位移量为B8点12.46mm，最小位移量为C1点-1.92mm。最大水平位移差值为B5和B8点之间是13.3mm，斜度为0.011%。

3.3 变形分析评价

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20多年的运行沉陷趋于稳定，因此这次安全评价，认为大坝总体变形性状及坝体沉降已经稳定。

3.4 大坝结构安全综合评价

经综合分析，汤河水库大坝结构安全评价为A级。

作者简介： 王弛（1978——），女，辽宁辽阳人，工程师。