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摘 要：本文主要阐述了山阳县农田灌溉水库大坝地质分析，提出了大坝加固技术与措施。
关键词：山阳水库；大坝；地质分析；加固措施
中图分类号： TV42 文献标识码： A
1前言
山阳县某水库位于山阳县西北部地区，距离县城约15km处。有乡级公路直通大坝，交通较方便。该水库始建于上个世纪七十年代，已建成运行三十余年，现最大坝高约26.0m，坝顶宽约4-5m，长约510m，总库容260万m3，属小（一）型水库。坝体采用当地第四系壤土碾压而成，属均质土坝。本次勘察的主要目的是：⑴ 查明坝址区工程地质条件；⑵ 对坝体的人工填土进行检测评价；⑶ 查明水库有无渗漏现象及渗漏原因；⑷ 提出处理意见和建议；⑸ 对加坝及防渗处理所需的土料进行勘察。
2坝址区工程地质条件
（1）地形地貌。坝址区属中低山地貌单元。受地壳运动及水流切割，河谷形成“U”字型。两岸发育有不连续的Ⅰ、Ⅱ级阶地。河床较宽，约100m，Ⅰ级阶地宽约10-50m，在坝址区未发现有滑坡、塌岸等现象。
（2）地质构造及地震。
工作区构造上地处陇西系巨形带状构造所形成的清水河断陷带与卫宁东西向构造带～卫宁北山复背斜的交织，复合部位。陇西系形成的清水河断陷带，基岩出露不多，主要沉积物为巨厚的第四系沉积，形成了工程区清水河河谷平原目前的地貌景观，基底构造复杂，区域稳定性分级属相对稳定或稳定性稍差地带。
本区历史上地震活动十分频繁，据史料记载，1219—1969年750年中，共发生4级以上地震24次，其中6级以上6次，最强烈的是1920年12月16日海原地震，震级8.5级,地震烈度12度。1920—1969年49年间共发生4级以上地震20次，平均每两年半有一次4级以上地震发生。经查《全国地震烈度区划图》（1/400万），工作区地震峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。
（3）地层岩性。根据钻孔及探井揭示，坝址区地层较单一，主要是有第三系清水营组(E3q)泥岩；阶地上分布的第四系全新统冲积（Q42al）壤土及含砾壤土；沟谷中局部分布有第四系全新统冲洪积（Q42al）角砾~砾砂；人工填土（Qml）和现分述如下：
① 人工填土（Qml）。为原坝体的碾压层，主要岩性为两岸第四系壤（黄）土和少量第三系全风化泥岩，局部含少量直径3-10mm砾石，最大厚度22.5m，黄褐色为主，可塑––硬塑状态，中等压缩性。在人工填土层中进行标准贯入试验14段，锤击数为6~20击。根据土工试验资料及《水利水电工程地质勘察规范》（GDB50287–99）中附录N，土的判别中对初判的规定，在Ⅷ度地震烈度区土的粘粒含量不小于18%时，可判为不液化。通过室内试验，在坝体所取的样品中，粘粒含量均大于18.0%，因此，可判定该层不液化。
② 第四系全新统冲积（Q42al）壤土。浅土黄色-黄褐色，可塑~硬塑状态，局部壤土含少量直径3-10mm砾石，具水平层理，主要分布于河谷及Ⅰ、Ⅱ级阶地上。厚约8m—10m。
③ 第四系全新统冲积（Q42al）角砾~砾砂。杂色，中密-密实状态，次棱角型，局部夹含砾壤土透镜体，砾石一般直径5~35ｍｍ，主要成份为砂岩、泥岩等，含量在20~50%左右，充填物为砂及砂壤土，主要分布于主河道。其允许承载力[R]=200kPa。
④ 第三系清水营组(E3q)泥岩。暗红-土红色，中––厚层状构造，泥质结构，其物理力学指标含水量11.1%，天然抗压强度1.00MPa，天然湿密度2.23g/cm3，干密度2.01g/cm3，该岩层强-全风化厚度在2.5~3.5米，裂隙发育，岩体破碎，其[R]＝200kPa；中等风化层厚2.0~3.0米，裂隙较发育，其[R]＝300kPa；以下为微风化层，其[R]＝350kPa。
（4）水文地质。山阳县水库坝址区地表水为季节性库水，地下水为第四系松散堆积物孔隙潜水，丰水期地表水补给地下水，枯水期地下水补给地表水，地下水化学类型为：HCO3––SO4––Na––Ca型水，[SO42-]含量141.0mg/L，对普通砼无腐蚀性。
3现坝体施工质量评价
坝体通过取原状样及标准贯入试验证明，原坝体碾压程度不均匀，干容重在1.57~1.76g/cm3之间， 孔隙比在0.731-0.530之间，标准贯入击数在6~20击之间。通过取料场击实土试验，最大干容重1.737g/cm3,按标准压实系数0.96计算，压实后的干容重应在1.668g/cm3以上。在坝体取得的原状样中有10个未达到设计要求，占总数的71%以上没有达到设计要求，因此可以判定坝体的施工质量较差，压实度未能满足设计要求。
另外，在钻进过程中，坝体钻孔在埋深5.0米以下有严重的漏浆现象，坝身局部存在小的裂隙，坝体下游处存在有多处泉眼。坝基下虽存在有属于强透水的角砾，但因其在上游库区内淤积了较厚的粘性土，属于弱透水层，是良好的天然铺盖，有效地防止了坝基底部角砾层的渗漏。据以上资料表明，现坝体在施工时，坝体碾压不均匀，压实系数达不到规定要求；坝体存在有空洞或裂隙，有除险加固的必要。
4处理技术与措施
山阳县是一个比较缺水的地区，近年来随着工农业生产的发展，缺水的问题日益突出，对目前的病险水库的治理加固显得势在必行，因此，解决好水库的渗漏及安全问题，增加库容，合理利用水资源，改善人民生活条件，应该有一个着眼未来，经济合理，行之有效的设计处理方案，彻底解决目前水库的渗漏、安全等问题。从本次勘察结果分析，山阳县水库主要问题是坝体碾压填筑施工质量差，对水库的安全运行存在着严重隐患。（1）在加坝时，建议在坝前铺设防渗膜进行防渗处理，防渗膜必须与库区天然铺盖衔接好，并采取措施，减少库区淤积，增加有效库容。也可采用在坝体灌粘土浆进行处理。（2）使用天然建筑材料。该坝为当地材料均质土坝。据现场勘查，两岸有大量的Q41al壤土可供加固及处理使用。这些材料经过试验各主要指标均达到了《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL 251––2000）中对土料质量的技术要求，可做为加坝的土料使用。
5结论与建议
5.1 可以得出如下结论
⑴ 该地区岩性较单一，地质构造简单，未发现对工程不利的构造形迹，工程地质条件较好，适宜该工程的建设。⑵ 钻探时各孔均在坝体段有漏浆现象，可判定现坝体碾压或填筑施工质量差，没达到设计要求，建议坝前采用粘土斜墙或铺设防渗膜处理，并要求防渗膜深入到库区天然铺盖内，形成有效的防渗整体。也可采用在坝体灌粘土浆进行处理。⑶ 库区两岸岸坡较缓，水库加坝后水位抬高不会产生滑坡、塌岸等库岸再造现象。⑷ 采取措施，减少库区淤积物。⑸ 坝址区的地震峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。最大冻土深度98m。
5.1 进一步加大水库除险加固的建议
（1）加固时应充分考虑必要的管理设施。水库的现有状况表明，管理设施不配套，缺少必需的观测设施，无防汛公路，无通讯设施等是水库管理上存在的主要问题。为此，在水库除险加固实施中，应考虑增设必要的管理设施。包括：布置大坝位移观测、测压管水位观测设施；进行渗流量监测、水情雨情测报；增设防洪公路或对原有防汛公路整修等等。（2）积极探索水库工程除险加固的筹资方式。目前许多病险水库迟迟得不到处理、修补和加固，就是因为资金不到位。中央和省级的补助资金毕竟有限，大部分的加固经费仍然需要地方筹措。因此要广泛发动社会力量，走多层次、多元化、多渠道的筹资路子，研究多渠道筹资方式，积极探索民营资本、外资等资金利用方式，弥补水库除险加固资金上的不足，为病险水库加固提供资金保证，进一步推进病险水库除险加固进程。
参考文献：
（1）《中小型水利水电工程地质勘察规范》 （SL55-93）
（2）《水利水電工程地质勘察规范》 （GB50287-99）
（3）《岩土工程勘察规范》 （GB50021-2001）
（4）《水利水电工程钻孔压水试验规程》 （SL25–92）
关键词：山阳水库；大坝；地质分析；加固措施
中图分类号： TV42 文献标识码： A
1前言
山阳县某水库位于山阳县西北部地区，距离县城约15km处。有乡级公路直通大坝，交通较方便。该水库始建于上个世纪七十年代，已建成运行三十余年，现最大坝高约26.0m，坝顶宽约4-5m，长约510m，总库容260万m3，属小（一）型水库。坝体采用当地第四系壤土碾压而成，属均质土坝。本次勘察的主要目的是：⑴ 查明坝址区工程地质条件；⑵ 对坝体的人工填土进行检测评价；⑶ 查明水库有无渗漏现象及渗漏原因；⑷ 提出处理意见和建议；⑸ 对加坝及防渗处理所需的土料进行勘察。
2坝址区工程地质条件
（1）地形地貌。坝址区属中低山地貌单元。受地壳运动及水流切割，河谷形成“U”字型。两岸发育有不连续的Ⅰ、Ⅱ级阶地。河床较宽，约100m，Ⅰ级阶地宽约10-50m，在坝址区未发现有滑坡、塌岸等现象。
（2）地质构造及地震。
工作区构造上地处陇西系巨形带状构造所形成的清水河断陷带与卫宁东西向构造带～卫宁北山复背斜的交织，复合部位。陇西系形成的清水河断陷带，基岩出露不多，主要沉积物为巨厚的第四系沉积，形成了工程区清水河河谷平原目前的地貌景观，基底构造复杂，区域稳定性分级属相对稳定或稳定性稍差地带。
本区历史上地震活动十分频繁，据史料记载，1219—1969年750年中，共发生4级以上地震24次，其中6级以上6次，最强烈的是1920年12月16日海原地震，震级8.5级,地震烈度12度。1920—1969年49年间共发生4级以上地震20次，平均每两年半有一次4级以上地震发生。经查《全国地震烈度区划图》（1/400万），工作区地震峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。
（3）地层岩性。根据钻孔及探井揭示，坝址区地层较单一，主要是有第三系清水营组(E3q)泥岩；阶地上分布的第四系全新统冲积（Q42al）壤土及含砾壤土；沟谷中局部分布有第四系全新统冲洪积（Q42al）角砾~砾砂；人工填土（Qml）和现分述如下：
① 人工填土（Qml）。为原坝体的碾压层，主要岩性为两岸第四系壤（黄）土和少量第三系全风化泥岩，局部含少量直径3-10mm砾石，最大厚度22.5m，黄褐色为主，可塑––硬塑状态，中等压缩性。在人工填土层中进行标准贯入试验14段，锤击数为6~20击。根据土工试验资料及《水利水电工程地质勘察规范》（GDB50287–99）中附录N，土的判别中对初判的规定，在Ⅷ度地震烈度区土的粘粒含量不小于18%时，可判为不液化。通过室内试验，在坝体所取的样品中，粘粒含量均大于18.0%，因此，可判定该层不液化。
② 第四系全新统冲积（Q42al）壤土。浅土黄色-黄褐色，可塑~硬塑状态，局部壤土含少量直径3-10mm砾石，具水平层理，主要分布于河谷及Ⅰ、Ⅱ级阶地上。厚约8m—10m。
③ 第四系全新统冲积（Q42al）角砾~砾砂。杂色，中密-密实状态，次棱角型，局部夹含砾壤土透镜体，砾石一般直径5~35ｍｍ，主要成份为砂岩、泥岩等，含量在20~50%左右，充填物为砂及砂壤土，主要分布于主河道。其允许承载力[R]=200kPa。
④ 第三系清水营组(E3q)泥岩。暗红-土红色，中––厚层状构造，泥质结构，其物理力学指标含水量11.1%，天然抗压强度1.00MPa，天然湿密度2.23g/cm3，干密度2.01g/cm3，该岩层强-全风化厚度在2.5~3.5米，裂隙发育，岩体破碎，其[R]＝200kPa；中等风化层厚2.0~3.0米，裂隙较发育，其[R]＝300kPa；以下为微风化层，其[R]＝350kPa。
（4）水文地质。山阳县水库坝址区地表水为季节性库水，地下水为第四系松散堆积物孔隙潜水，丰水期地表水补给地下水，枯水期地下水补给地表水，地下水化学类型为：HCO3––SO4––Na––Ca型水，[SO42-]含量141.0mg/L，对普通砼无腐蚀性。
3现坝体施工质量评价
坝体通过取原状样及标准贯入试验证明，原坝体碾压程度不均匀，干容重在1.57~1.76g/cm3之间， 孔隙比在0.731-0.530之间，标准贯入击数在6~20击之间。通过取料场击实土试验，最大干容重1.737g/cm3,按标准压实系数0.96计算，压实后的干容重应在1.668g/cm3以上。在坝体取得的原状样中有10个未达到设计要求，占总数的71%以上没有达到设计要求，因此可以判定坝体的施工质量较差，压实度未能满足设计要求。
另外，在钻进过程中，坝体钻孔在埋深5.0米以下有严重的漏浆现象，坝身局部存在小的裂隙，坝体下游处存在有多处泉眼。坝基下虽存在有属于强透水的角砾，但因其在上游库区内淤积了较厚的粘性土，属于弱透水层，是良好的天然铺盖，有效地防止了坝基底部角砾层的渗漏。据以上资料表明，现坝体在施工时，坝体碾压不均匀，压实系数达不到规定要求；坝体存在有空洞或裂隙，有除险加固的必要。
4处理技术与措施
山阳县是一个比较缺水的地区，近年来随着工农业生产的发展，缺水的问题日益突出，对目前的病险水库的治理加固显得势在必行，因此，解决好水库的渗漏及安全问题，增加库容，合理利用水资源，改善人民生活条件，应该有一个着眼未来，经济合理，行之有效的设计处理方案，彻底解决目前水库的渗漏、安全等问题。从本次勘察结果分析，山阳县水库主要问题是坝体碾压填筑施工质量差，对水库的安全运行存在着严重隐患。（1）在加坝时，建议在坝前铺设防渗膜进行防渗处理，防渗膜必须与库区天然铺盖衔接好，并采取措施，减少库区淤积，增加有效库容。也可采用在坝体灌粘土浆进行处理。（2）使用天然建筑材料。该坝为当地材料均质土坝。据现场勘查，两岸有大量的Q41al壤土可供加固及处理使用。这些材料经过试验各主要指标均达到了《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL 251––2000）中对土料质量的技术要求，可做为加坝的土料使用。
5结论与建议
5.1 可以得出如下结论
⑴ 该地区岩性较单一，地质构造简单，未发现对工程不利的构造形迹，工程地质条件较好，适宜该工程的建设。⑵ 钻探时各孔均在坝体段有漏浆现象，可判定现坝体碾压或填筑施工质量差，没达到设计要求，建议坝前采用粘土斜墙或铺设防渗膜处理，并要求防渗膜深入到库区天然铺盖内，形成有效的防渗整体。也可采用在坝体灌粘土浆进行处理。⑶ 库区两岸岸坡较缓，水库加坝后水位抬高不会产生滑坡、塌岸等库岸再造现象。⑷ 采取措施，减少库区淤积物。⑸ 坝址区的地震峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。最大冻土深度98m。
5.1 进一步加大水库除险加固的建议
（1）加固时应充分考虑必要的管理设施。水库的现有状况表明，管理设施不配套，缺少必需的观测设施，无防汛公路，无通讯设施等是水库管理上存在的主要问题。为此，在水库除险加固实施中，应考虑增设必要的管理设施。包括：布置大坝位移观测、测压管水位观测设施；进行渗流量监测、水情雨情测报；增设防洪公路或对原有防汛公路整修等等。（2）积极探索水库工程除险加固的筹资方式。目前许多病险水库迟迟得不到处理、修补和加固，就是因为资金不到位。中央和省级的补助资金毕竟有限，大部分的加固经费仍然需要地方筹措。因此要广泛发动社会力量，走多层次、多元化、多渠道的筹资路子，研究多渠道筹资方式，积极探索民营资本、外资等资金利用方式，弥补水库除险加固资金上的不足，为病险水库加固提供资金保证，进一步推进病险水库除险加固进程。
参考文献：
（1）《中小型水利水电工程地质勘察规范》 （SL55-93）
（2）《水利水電工程地质勘察规范》 （GB50287-99）
（3）《岩土工程勘察规范》 （GB50021-2001）
（4）《水利水电工程钻孔压水试验规程》 （SL25–92）