大坝安全评价报告.docx

1、大坝安全评价报告云南省马关县夹寒箐镇铅厂水库大坝安全评价报告昆明市水利水电勘察设计研究院二一五年三月责 任 表审 核： 审 查： 校 核： 项目负责人： 编 写： 1概述1.1安全评价工作概况2014年10月昆明市水利水电勘测设计研究院受马关县水务局的委托，进行马关县夹寒箐镇水礁房村委会铅厂小(2)型大坝安全评价工作，、并于2014年12月中旬开始至2014年12月底完成了现场安全检查、勘测等工作，2015年3月完成安全评价报告编制工作。我院勘察、设计资质均为乙级，满足省水利厅农水处200124号文，对大坝安全评价单位资质的要求。大坝安全评价工作依照下列依据进行：(1)水库大坝安全鉴定办法；

2、(2)水库大坝安全评价导则SL2582000；(3)云南省小(1)型水库大坝安全鉴定报告编写提纲； (4)关于我省小(1)型病险水库大坝安全评价报告编制有关问题的通知； (5)导则所列现行有效的规范、标准及之后颁发的新的替代版本；(6)防洪标准GB50201-94铅厂水库枢纽主要建筑物由拦河坝、溢洪道和输水涵洞组成。针对主要建筑物存在的病险，进行现场检查，本次地质勘察工作于2014年12月中旬开始至2014年12月底结束，主要完成了区域、库区、坝址区的地质测绘，对坝体、坝基进行了专门性的工程水文地质钻探，以及取土进行室内物理力学试验，同时，对坝基进行了标贯测试。本次勘察布设勘探孔4个进行工程地

3、质勘察，并相应进行压(注)水试验、标贯试验、取样与室内试验等工作。按水利水电工程土工试验规程(DLT5355-2006)、水利水电工程粗粒土试验规程(DLT5356-2006)、土的工程分类标准(GBT50145-2007)要求进行常规物理力学指标检测、试验。本次现场检查及地质勘探己基本查明了大坝、溢洪道和输水涵洞存在的主要病险情况，以及近坝库岸、坝基及坝肩的工程地质条件。本次安全评价测量成果为2O14年11月数字化测量图，采用相对坐标系、相对高程系统。本次安全评价主要完成了概述、现场安全检查及存在的主要问题、工程质量评价、大坝运行管理评价、防洪标准复核、结构安全评价、渗流安全评价、抗震安全复

4、核、金属结构安全评价、大坝安全综合评价等分析评价报告和有关专家编写的铅厂水库大坝安全评价报告书。我院于2O15年3月完成了铅厂小(2)型水库大坝安全评价报告，提交有关部门审查。1.2工程概况1.2.1自然地理概况铅厂水库位于云南省马关县夹寒箐水礁房村委会，坝址地理坐标为东经1042522.O6，北纬2255 43.54。坝址距马关县城约1O km。铅厂水库所在的河流为响水河的一条支流箐沟，水库控制流域面积为O.71 km2，主河道长0.84km，主河道平均比降39。经安全评价复核：铅厂水库最大坝高9.Om、库容11.79万m3，铅厂水库1989年4月竣工，建成现状规模，规模为小(2)型水库。有

5、乡村公路可到达水库枢纽，交通方便。1.2.2河流水系概况铅厂水库所在的河流为响水河的一条支流箐沟，水库控制流域面积为O.71 km2，主河道长O.84 km，主河道平均比降39。铅厂水库流域近似呈矩形，流域地势北高南低，河谷呈V字形，下切较深，流域植被主要为灌木林。水系图见图1-11.2.3水文气象概况流域地处北回归线以南，属中亚热带高原季风气候，具有冬无严寒，夏无酷暑，四季温和，雨量充沛，日照时间长，干雨季分明等特点。干季(11月至次年4月)，降雨量只占全年的19，而湿季(510月)降雨量占全年的81左右；各月降水也有差异，雨量最少是12、1、2三个月，仅占年雨量的2；最多是7月，占年降雨量

6、20；雨季多从每年的5月15日开始，至10月22日左右结束。据马关气象站资料统计，多年平均气温16.9，极端最高气温32.2(1971年7月22日)，极端最低气温-4.0(1975年12月23日)，气温最高的7月份，平均气温21.8，多年平均水面蒸发量1374mm(蒸发皿口径2O cm)，日照时数18O9.6 h，多年平均相对湿度为84，流域内多西南风，多年平均风速2.Oms，多年平均最大风速l7.Oms，相应风向NE、ESE。1.2.4工程规模、等级、洪水标准和区域地震烈度铅厂水库大坝为均质土坝，坝顶高程1524.00m，最大坝高为9.Om，总库容为11.79万m3(本次复核值)，属小(2)

7、型水利工程，水库大坝的工程等别为V等，水工主要建筑物的级别为5级。次要建筑物为5级。因最大坝高不足15m，根据防洪标准(GB5020194)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)，按平原区水利工程确定防洪标准，铅厂水库的防洪标准为l O年一遇洪水设计，5O年一遇洪水校核，消能防冲洪水标准1O年一遇。铅厂水库各特征水位及特征库容见表11。表11 水库特征水位表项目水位下泄流量备注（m）（m3/s）水库校核洪水位1523.175.67P=2%水库设计洪水位1522.774.34P=10%水库正常蓄水位1521.50/水库死水位1516.80/测区位于云南山字型构造与广西山字型构造体

8、系之间，区间断裂及褶皱构造较为发育，受其切割挤压，地块完整性差，但区内无区域活动性断裂通过，故本区应属相对较稳定地块。根据中国地震动参数区划图(1:400万)(GB183062001)，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，本区工程地震基本烈度为度。1.2.5工程枢纽布置水库枢纽主要建筑物由拦河坝、溢洪道和输水涵管组成。(1)拦河坝 水库建成后没有设置位移观测设施。2014年12月现场勘察时，从测量资料看，坝顶最高点高程值为1524.17m，最低点高程值为15 23.88m，相差O.29m；坝顶基本同宽，坝顶宽度为3.4m3.5m，坝顶上、下游测均设有O.3m宽砼路

9、缘石，路缘石与坝顶齐平，路缘石现状完好。大坝上游坝坡为预制块护坡，护坡坡比为1：2.3，坝面较为平整，但局部长有杂草。下游坝坡无护坡，坝面相对平整，下游坝坡坡比为1：3.O，高程1516.90m以下有排水体，排水体顶宽1.5m，高1.5m，排水体现状堵塞，失去排水效果。下游坝脚漏水严重，下游坝脚可见成股状水流从坝体流出，于2014年12月26日对大坝总渗漏量进行了观测，在库水位为1517.60m时总渗漏量为3.OLs。(2)溢洪道 溢洪道位于水库左侧，为无闸控制宽顶堰，溢洪道由引渠段、控制段、收缩段、泄槽段、消力池组成，全长37.36m，全段为钢筋砼浇筑；引渠段长2.8m，呈八字墙布置，进口宽

10、5.Om至控制段收缩为1.95m，边墙高度从O.5m。到1.6m渐变，原设计底坡i=O；控制段长8.6m，底宽1.95m,边墙高度从1.3m1.6m渐变，底板及边墙局部开裂，裂缝达2cm宽；控制段过后接收缩段，收缩段长3.99m，宽度从1.95m收缩为1.1 m宽，原设计底坡i=125；收缩段边墙高1.2m；收缩段后接泄槽段，泄槽段长l8.97m，底宽1.1 m，边墙高度为l.2m；泄槽后接消力池；消力池长3.2m，消力池宽1.5m，池深O.4m，边墙高度1.2m，消力池边墙开裂，现场可见股状渗漏水流；消力池出口与输水涵管出口相接，向下游供水。 (3)输水涵管输水涵管位于坝左，为坝下埋管，全长

11、58m，进口底板高程为1516.56m，出口底板高程为1516.04m为4OO钢管；涵洞原为卧管取水，后于1994年对进口卧管封堵，内衬40O钢管，进口设置拦污栅，出口设置闸室，闸室内设工作闸阀一道，无检修闸阀，工作闸阀损坏无用；钢管现状完好。1.2.6水库的重要性铅厂水库承担着下游550亩农田的灌溉任务，是马关县小(2)型骨干水利工程，是以灌溉为主的水利蓄水工程，在夹寒箐镇的工农业生产和人民生活中具有一定地位。1.3工程地质与水文地质条件1.3.1工程地质简述1.3.1.1水库区工程地质条件一、基本地质条件(一)、地形地貌及物理地质现象库区为构造剥蚀山地沟谷地形。其河谷形态大部属“U”形状，

12、两岸地坡较平缓(坡度角1525度)，由岩质边坡和土质边坡组成，左右岸岸坡稳定，但在第四系土层覆盖地段，由于坡度较陡，加之其结构松散，在水的作用下，局部边坡不稳定，有小坍塌体出现，但整个测区内未发现大的影响库岸稳定的不良物理地质现象。地形较完整，坡线短，冲沟不甚发育，库内有小型滑坡体，植被、灌木不发育，水土流失较严重。(二)、地层岩性 库区出露有寒武系()和第四系(Q)地层。现由老至新分述如下： l、寒武系中统龙哈组(31)：砂质泥岩。主要分布于整个库区。 2、新生界第四系(Q)(1)、残坡积层(Qed1)：浅黄含砂粘土，结构中密一密实，接近地下水位处呈可塑状态，其余呈硬塑状态。厚度38 m。主

13、要分布于河裕两岸斜坡之(2)、冲洪积层(Qap1)：分布于河床和接近河床岸边台地上，岩性为含砂砾石粘土层，结构松散一中密，软塑可塑。厚25m。主要分布于河谷部底。(三)、地质构造 库区内无区域性的褶皱和断裂构造，同时也尚未发现次一级断裂构造在坝址及库区穿过。区间的岩层为寒武系中统龙哈组(31)砂质泥，全风化层多为粘土状，其强风化层节理裂隙发育。 (四)、水文地质 1、水文地质条件库盘主要由土层和砂质泥岩组成。粘性土，隔水性好，一般不含水。砂质泥岩在一定深度内含裂隙水、孔隙水，但富水性弱，且不均匀。而表层第四系砂性土层，孔隙发育，含孔隙水，但富水性弱。地下水与地表水分水岭相一致，属两岸地下水补给

14、河水。不会向邻谷和下游产生永久性渗漏问题。地下水属于裂隙潜水类型，无承压水存在。地下水化学类型与库区水相同，地下水的水理性质良好，对混凝土无腐蚀，适宜饮用及施工用水。二、库区工程地质评价 (一)库区渗漏 库区为构造侵蚀中山河谷地形。库盆南西侧地势较高，左右岸无低邻谷，从地形地貌上看不存在渗漏的地形条件。且整个库盘又由较厚的寒武系中统龙哈组(31)砂质泥岩构成，其岩体透水性弱，由此不存在渗漏地形条件。同时，未发现断层穿过库岸，加之库区两岸地下水分水岭高于库区正常蓄水位，因此，库区的水文地质结构利于蓄水，不存在永久性渗漏问题。 (二)库岸稳定 库区多为斜坡地形，坡度角在1525间，由岩质边坡和土质

15、边坡组成，岩质岸坡，为层状反向结构和层状同向陡倾结构坡体，岩质坡体稳定，但在土质边坡地段，由于上部结构松散，常见有小型坍滑体出现，不过其规模较小，对库区蓄水影响不大。 (三)淤积 库区流域内，基岩零星裸露，风化强烈，大部分被残坡积土体覆盖。库盆与分水岭相对标高较小，一般高差在5O8Om,坡线短，加之第四系残坡积堆积地段粘土、粉质粘土、碎石质土大部分裸露,植被、灌木丛较稀少。大气降水后水力缓冲、分散缓流，冲刷严重，部分农田的固体岩土颗粒均被水流携带推移入库，但对水库蓄水影响不大。 (四)浸没 库区位于比较闭塞的中低山河谷中，库盆由泥质页岩组成，有较好的封闭地质结构体，其库水不会向外产生渗漏，同时

16、库区外围没有城镇、矿产资源等工程设施，因此不存在有害的浸没问题。1.3.1.2枢纽区工程地质条件 (一)地形地貌及物理地质现象 坝址区为构造侵蚀沟谷地貌，左右坝肩山体宽厚，坡度角为1525，基岩埋藏较浅，坡体完整稳定。地面无明显的滑坡、崩塌等不良地质现象。坝址区两岸岸坡相对凸出，河床由河谷中部逐步转向右岸，靠右岸向下游延伸，下游河床比较平缓，松散层覆盖较厚。 (二)地层岩性 坝址区出露地层岩性有寒武系()和第四系(Q)地层。现由老至新分述如下：l、寒武系中统龙哈组(31)：砂质泥岩。厚度大于5Om，分布于整个坝址区。 2、新生界第四系(Q) (1)、残坡积层(Qedl)：灰、褐灰、灰黄色含砂粘

17、土，硬塑状态。主要分布于库区两岸山坡和坝址左右岸及下游缓坡台地上。厚度38m。 (2)、冲洪积层(Qapl)：褐灰、灰褐色含砂砾石粘土。可塑硬塑状态。主要分布于坝基及外坝坡坝基河床处。厚度25m。 (3)人工堆积第一层(Qs1)：粘土夹含砂粘土、含碎石粘土、含砂粉土，结构中密密实，为坝体土。最大厚度9.Om。 (4)人工堆积第二层(QS2)：含砂砾石粘土、粘土质砂，结构中密密实，为矿渣弃土。最大厚度6.4m。 (三)地质构造 坝址区未见有断裂及褶皱构造。而区间的岩层为龙哈组(31)砂质泥岩强风化层，岩质松散破碎，节理裂隙发育。 (四)水文地质条件坝基地下水有松散堆积层孔隙水及基岩裂隙水。其两岸

18、地下水由大气降水补给，排泄于库区。蓄水位以下坝基受库水补给，地下水位较高。坝基砂质泥岩之强风化岩体均含裂隙水。坝体及坝基岩(土)体透水性详见坝体及坝基岩(土)体透水性统计表。据表中显示，坝体土及坝基土为中等透水层，而坝基基岩为弱中等透水层。1-2 坝体及坝基岩（土）体透水性统计表部位/时代/岩性孔中注水试验值（渗透系数Kcm/s）孔中注水试验值（渗透系数qlu）渗透系数等级（按一般值）最大值最小值区间值最大值最小值区间值坝体土QS28.26E-03/中等透水层坝体土QS17.85E-0.35.25E-046.33E-045.41E-03/中等透水层坝体土Qapl2.82E-04/中等透水层坝体

19、土Qedl6.69E-044.21E-04/中等透水层坝基岩强风化/10.26.16.486中等弱透水层1.3.2枢纽工程稳定性评价1.3.2.1现场地质勘探本次勘察在坝轴线上布设勘探孔4个，在不同位置取原状土样12组，取扰动样2级，同时现场进行、注水试验。完成工作量见表1-3。表1-3 勘测、试验工作量汇总表序号项目比例尺单位数量1区域地质测绘1：10万Km21002坝地区地质测绘1：1000Km20.073坝址区地质勘探剖面1：500条64钻孔进尺m68.8孔数个45钻孔压、注水试验段/次146次127土样试验扰动土样组2原状土样组128地下水位观测次41.3.2.2稳定性评价 (1)坝基

20、 根据地表地质测绘，坝基土由第四系冲洪积层(Qap1)含砂砾石粘土构成。分布于坝基河床表层处，延展性相对较好，厚度25m。砾砂粒石含量占1O.7，粘粒含量26.3；内摩擦角 =18.3，粘聚力c=18.6 kPa，压缩系数a1-2=0.269MPa-1，渗透系数K=2.82E-O4 cms，地基容许承载力R=O.18O.2MP a 坝基土由第四系残坡积层(Qedl)含砂粘土构成。分布于坝基两岸表层处，延展性相对较好，厚度38m。砂砾含量占7.8，粘粒含量27.1；内摩擦角=18.8，粘聚力c=17.6kPa，压缩系数a1-2=0.194MPa-1，渗透系数K=4.21E-04669E-04 c

21、ms，地基容许承载力R=O2O.3MPa。 (2)坝肩坝肩由第四系残坡积(Qedl)含砂粘土和寒武系中统龙哈组(31)砂质泥岩强风化层组成，砂质泥岩弱透水性(透水率q=6164Lu)，而含砂粘土透水性中等(K=4.21E-046.69E-04cm/s)，由此存在绕坝渗漏。坝基由寒武系中统龙哈组(31)砂质泥岩构成，上部为强风化层，节理裂隙较发育，透水性较小(q=6.18.6Lu)，属弱透水层，不存在渗漏问题。 (3)坝体水库1989年4月竣工，坝体为均质土坝，最大坝高9.Om。坝顶长102m，坝顶宽3.43.5m，上游坡比1：2.O，下游坡比1:2.2。坝顶高程1524.0m，正常蓄水位标高1

22、521.5m。1、 病害特征据地表地质测绘及调查，该工程存在的病害有：A坝体及坝体与坝基接触带渗漏；B坝体变形；C、倒滤体失效。分述如下：A、坝体及坝体与坝基接触带渗漏库水位标高达1517.6m 时，坝体下游坡坝体与坝基接触带出现渗水潮湿区，潮湿面积约100m2，下游坝脚可见成股状水流流出，于2014年12月26日对大坝总渗漏量进行了观测，总渗漏量为3.0L/s。B、坝体变形坝顶凹凸不平，最高点高程为1524.17m，最低点高程为1523.88m，相差0.29m，坝顶沉陷变形明显。C、倒滤体失效排水体现状堵塞，失去排水效果。2、病因分析A、坝体及坝体与坝基接触带渗漏坝体填筑己2O多年，坝体土由

23、粘土夹含砂粘土、含砂粉土、粉土质砂组成，由于土料的不均匀性和碾压的差异性，加之在库水渗透动水压力破坏的作用下，孔隙不断增大，透水性增强。据本次勘探及注(抽)水试验得知，坝体、坝体与坝基接触带K=5.24E-047.85E-03 cm/s。从以上数据显示，坝体土透水不均匀，部分偏大，故导致了坝体下游坡脚坝体与坝基接触带有潮湿浸水现象。库水位标高达1517.6m时，坝体下游坡坝体与坝基接触带出现渗水潮湿区，潮湿面积约100m2，下游坝脚可见成股状水流流出，于2014年12月26日对大坝总渗漏量进行了观测，总渗漏量为3.O L/s。B、坝体变形由于坝体填筑土料质量不均匀，造成坝体土力学指标差异性较大

24、，加之碾压质量较差，坝体密实度不佳，部分土体压缩性较大。其中，Qs2坝体土压实度有50小于90，有50为9096。孔隙比为O.328O.514，为中等压缩性土体(压缩系数为a1-2=0.1860.372MPa-1)。Qs1坝体土压实度有33.3小于90，有66.7为9096。孔隙比为0.3790.586，为中等压缩性土体(a1-2=0.1770.495MPa-1)，在上部坝体荷载的作用下发生了变形，形成现在凸凹不平的坝面。C、倒滤体失效水库运行多年，排水体己堵塞，失去排水效果。 l、坝体渗漏及渗流稳定性分析 坝体最大厚度9.Om，据本次勘探及注(抽)水试验得知，坝体、坝体与坝基接触带K=5.2

25、4E-047.85E03cms。从以上数据显示，坝体土透水不均匀，部分偏大，故导致了坝体下游坡脚坝体与坝基接触带有潮湿浸水现象。当库水位标高达1517.6m时，坝体下游坡坝体与坝基接触带出现渗水潮湿区，潮湿面积约100m2，下游坝脚可见成股状水流流出，于2014年12月26日对大坝总渗漏量进行了观测，总渗漏量为3.0Ls。据水利水电工程地质勘察规范附录M(土的渗透变形判别)可能造成流土破坏，据确定临界水力坡降的计算公式Jc=(G s-1)(1-n)得知，坝体土临界水力坡降为0.8941.054，采用2的安全系数，允许水力坡降为J允=0.4470.527，而实际水力坡降值为J实=O.118O.1

26、53，J实小于J允，据以上判断，在现坝体土中不存在渗流不稳定问题。但是，整个坝体以及坝体与坝基接触地带透水性较大，在坝脚己形成潮湿浸水区现象。虽现未发现渗透变形，但其渗漏已表明坝体存在产生渗流破坏的条件，随时间推移在渗透动水压力的作用破坏下，渗漏量会不断加大，坝体就会产生渗透破坏变形，严重影响坝体稳定和安全。2、坝体碾压质量及压缩变形分析坝体土碾压质量不均匀，Qs2坝体土压实度有5O小于90，有50为9096。孔隙比为0.3280.514，为中等压缩性土体(压缩系数为a1-2=O.186O.327MPa-1)。Qs1坝体土压实度有33.3小于9O，有66.7为9O96。孔隙比为O.379O.5

27、86，为中等压缩性土体(a1-2=O.117O.495MPa-1)。据以上指标显示，其压实度大部分达不到施工规范要求，坝体均为中等压缩性土，在水的饱和作用下，其坝体仍存在变形的问题，对坝体自身稳定影响较大。3、抗滑稳定分析坝体土由粘土夹含砂粘土、含砂粉土、粉土质砂组成。由于土料的不均匀性以及碾压和含水的差异性，抗剪强度不均匀，据土工试验成果显示，Qs2坝体土=l7.22O.O、c=l8.92O.3 kPa，Qs1坝体土=l4.821.9、c=17.650.Ol kPa。，其较小抗剪指标虽在坝体土中未显成层特征，但是总体抗剪强度有所降低，对坝体的稳定不利，存在安全隐患，对坝体进行加固，是十分必要

28、的。4、坝体土地震液化分析坝体土由粘土夹含砂粘土、含砂粉土、粉土质砂组成。Qs2坝体土粘粒含量37.840.6，Qsl坝体土粘粒含量在22.142.4之间。根据水利水电工程地质勘察规范附录N(土的液化判别)，在度地震区小于0.005mm颗粒(粘粒)的含量不小于16判为不会液化土。而坝体土中小于0.005mm粘粒含量大于16，故判为不会液化土。(4)排水设施 排水体现状堵塞，失去排水效果。 (5)输水涵洞 输水涵管位于坝左，为坝下埋管，全长58m，进口底板高程为1516.56 m，出口底板高程为1516.04m为400钢管；涵洞原为卧管取水，后于1994年对进口卧管封堵，内衬400钢管，进口设置

29、拦污栅，出口设置闸室，闸室内设工作闸阀一道，无检修闸阀，工作闸阀损坏无用；钢管现状完好。涵管基础坐落在Qed1,残坡积层砂质粘土之上，抗变形能力较好，能满足上部建筑的承压要求。(6)溢洪道溢洪道位于左坝肩，边墙开裂，现场可见股状渗漏水流，基础坐落在Qed1残坡积层砂质粘土之上，抗变形能力较好，能满足上部荷载的承压要求。1.3.2.3渗漏及渗透变形(1)基础渗漏坝肩由第四系残坡积(Qed1)含砂粘土和寒武系中统龙哈组(31)砂质泥岩强风化层组成，砂质泥岩弱透水性(透水率q=6.16.4Lu)，而含砂粘土透水性中等(K=4.21E-046.69E-04 cm/s)，由此存在绕坝渗漏。坝基由寒武系中

30、统龙哈组(31)砂质泥岩构成，上部为强风化层，节理裂隙较发育，透水性较小(q=6.18.6Lu)，属弱透水层，不存在渗漏问题。(2)坝体渗漏该Qs2坝体土(矿渣弃土)由含砂砾石粘土、粘土质砂构成，最大厚度64m。其粒径之砾石含量O5231，砂粒含量0.7285(其中：粗粒O.712.9，中粒O.98.2，细粒1.428.5)，粉粒含量10.439.2，粘粒含量37.840.6。不均匀系数均大于5，曲率系数1，故其土体为级配不良土。碾压质量不均匀(压实度有50小于90，有50为9096)。孔隙比为O.328O.514，为中等压缩性土体(压缩系数为a1-2H=0.1860.327MPa-1)，流限为24.331.2；塑限指数为11.5l4.6，粘聚力18.92O.3 kPa，内摩擦角17.22O.O，渗透系数为8.26E-03 cms，属中等透水层。Qs1坝体土(坝体填筑土)由粘土夹含砂粘土、含碎石粘土、含砂粉土构成，最大厚度1O.Om。