摘 要：水库大坝建成以后，随着投入使用的时间不断的增长，大坝的结构也显现出老化的现象，有的地方甚至已经对安全运行形成威胁.为了对大坝进行安全鉴定提供依据，开始对大坝的各部分工程质量进行检测.。
关键词：水库大坝；质量评价
中图分类号：TV649 文献标识码：A
1 工程概况
某水库原设计是一座以防洪为主，结合养殖、灌溉等综合利用的小（2）型水利枢纽工程，原设计标准为10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。水库流域集水面积24.6km2，河道全长12.5km，河道坡度8.7‰。水库流域处于中低山区，地势西北高东南低，流域形状呈树叶形。
水库由土坝、溢洪道组成，工程等别为Ⅴ等，主要水工建筑物级别为5级。
大坝为粘土均质坝，全长1010m，坝顶宽为3.5m，最大坝高3.8m，坝顶高程为374.00m，上游坡比为1：2，坝前坡未采用任何防护措施，下游坡比为1：1.5。
溢洪道位于大坝桩号0+115m处，堰顶高程372.30m，宽6m。
该工程自水库建成后未做过地质勘察工作。搜集利用的技术成果资料主要为观测技设资料及调查资料：
1.1《地质构造图（1：100万）》某省地质局
1.2《地质图（1： 50万）》某省地质科学研究所
根据设计对地质勘察任务要求，在充分利用原有资料基础上，采用工程地质测绘、钻探、原位测试及室内土工试验等综合勘察方法，于2012年12月对水库进行安全鉴定阶段工程地质勘察，初查坝体及坝基工程地质条件、溢洪道运行现状及存在的问题。
2 工程地质概况
2.1 区域地质概况
本区是低矮的丘陵地貌，海拔高程600m～800m，坡度平缓，10°～20°左右。植被覆盖较差，大部分被开垦为耕地。水库区河谷较窄，宽度300m左右，河道蜿蜒曲折，河床宽3m～5m，河流切割不深，仅1m左右。
本区地层区划属松花江区。本区出露的地层主要有：新生界第三系中上统土门子组和上新统船底山玄武岩，第四系更新统白金玄武岩和马连河玄武岩，全新统松散堆积层。
各时代地层发育情况由老至新分述如下：
第三系土门子组（N1t）：本套地层出露于测区的西部，岩性为内陆相沉积砂岩、泥质页岩组成，水库区也由该套地层组成。
第四系下更新统白金玄武岩（βQ1b）：该套地层分布广泛，分布在测区的东部，地貌形态上反映为低缓丘陵，主要岩性为杏仁状玄武岩和橄榄玄武岩，2者是同岩浆岩不同期喷发的产物。每次喷发的顶部为紫红色、紫褐色杏仁状玄武岩，下部为灰黑色橄榄玄武岩，喷发烘烤现象明显，喷发韵律清楚。有些地段玄武岩的柱状节理比较发育。该类玄武岩出露高程一般在600m左右，底界海拔高程400m左右，呈大块低缓台地，因此又称台地玄武岩。是护坡块石的天然建筑材料。
第四系全新统湖沼沉积（Q4gl）：沿库区河谷分布，库底就是由该沉积层组成，主要岩性为粘土，局部出露淤泥质粘土。淤泥质粘土：灰黑色-灰绿色，结构细腻软塑状态，又臭味，局部含草根树枝；粘土：黄色-黄褐色，可塑状态，粘粒含量30～45%。
第四系全新统现代坡积（Q4dl）：分布在库区两侧的山坡上，由黄色粘土夹碎石组成。
岩石：本区出露的岩石主要为华力西晚期侵入岩，出露于测区西的北部，岩性为灰白色花岗岩组成，圆形岩基状产出。
本区大地构造位置处于东北新华夏构造体系第二隆起带，老爷岭隆起西南缘，敦化-镜泊湖压扭性断裂西北侧。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度小于0.05g，对应的地震基本烈度为小于Ⅵ度区。
本区地下水主要分为第四系松散堆积层孔隙潜水和岩石层间水。孔隙潜水主要分布在河流冲洪积成因的砂层、砂砾石中，动态的变化明显受季节性变化的影响；岩石层间水主要分布于第三系砂岩中。
根据中国季节性冻土标准冻深线图，本区标准冻结深度为1.70m。
2.2 水库区工程地质条件
地形地貌：水库区地貌形态按其成因及类型为冲积堆积漫滩阶地和构造剥蚀低山。河流总体走向为南东向，河谷为不对称“U”型河谷，河谷内发育有漫滩阶地，库区植被不发育。
漫滩阶地：主要分布在坝后河床两侧，阶地较平坦，宽约20m～80m，高出河水面0.5m～1.2m，主要由第四系全新统冲洪积堆积粘土，构成水库库底。
低山：主要分布在水库两岸，呈连续分布，地形坡度10°～15°，由第三系土门子组的泥质页岩与砂岩组成。
地层岩性：库区内出露的地层主要有：第四系全新统冲洪积堆积粘土，下伏基岩为第三系土门子组的泥质页岩与砂岩。
地质构造：库区岩石裸露区较少，为燕山期花岗岩且多呈全风化、强风化，根据区域地质资料及库区测绘，库区内未发现断层，节理裂隙较发育。
水文地质：本区地下水主要分为第四系松散堆积层孔隙潜水和岩石层间水。孔隙潜水主要分布在河流冲洪积成因的砂层、砂砾石中，动态的变化明显受季节性变化的影响；岩石层间水主要分布于第三系砂岩中。
2.3 坝址区工程地质条件
水库由土坝、溢洪道组成。粘土均质坝全长1010m，两坝肩为低山丘陵。
2.3.1 坝基工程地质条件
2.3.1.1地形地貌
坝址区按其地貌形态及成因类型可分为：人工堆积地形（Ⅰ）、丘陵斜坡（Ⅱ）
人工堆积地形（I）：
由人工填土（粘土）（1）层组成均质土坝坝体，无护坡。
丘陵斜坡（II）：组成河谷两岸，坡度为10°左右，山体不高，高差在10m～20m左右，由第三系土门子组的泥质页岩与砂岩组成。
2.3.1.2地层岩性
建筑物区揭露的地层岩性有：第四系全新统人工堆积地层（QS）、第四系全新统冲洪积堆积地层（Q4al）及第三系土门子组的泥质页岩与砂岩组成（N1t），现由新至老描述如下：
第四系全新统人工堆积（QS）：
粘土（1）：黄褐色，稍湿～湿，可塑，揭露厚度为3.5m～3.8m，为坝体主要组成部分。
第四系全新统冲积堆积（Q4al）：
粘土（2）：黄色，可塑，揭露厚度3.5m～5.5m，分布于河谷及坝基。
第三系土门子组（N1t）：该套地层构成了坝址区两岸山体及谷底基岩，岩性为黄褐色-紫红色泥质页岩，胶结密实，全风化厚度2.20m左右。
2.3.1.3地质构造
坝区从地质测绘及钻探中未发现断层破碎带，未见构造通过。
2.3.1.4水文地质
坝址区地下水类型主要为第四系松散层中的孔隙潜水及基岩裂隙水。
2.3.1.5第四系松散层孔隙潜水
分布于河床砂砾石层中，受降水补给，以蒸发排泄为主。
2.3.1.6层间裂隙水
分布基岩层间及裂隙中，受降水、潜水补给，以蒸发排泄为主。
根据室内水样简分析，库水水化学类型为重碳酸钙钾钠型水，对砼无腐蚀性，地下水化学类型为重碳酸硫酸钙镁型水，对砼无腐蚀性。
2.4 附属建筑物工程地质条件
现水库附属建筑物只有溢洪道，布置在桩号0+115m处。
2.4.1 溢洪道工程地质条件
溢洪道布设在坝轴线桩号为0+115m，为开敞式溢洪道，结构不全。基础全部置于粘土层上，工程地质条件较差。溢洪道破损严重，砼闸室出现裂缝、脱落，钢筋外漏，浆砌石边墙裂开，倾斜濒临倒塌。建议重建溢洪道，基础应置于冻深以下的粘土层上。
3 质量评价
3.1 坝体质量评价
3.1.1 坝体填筑质量评价
按《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）均质坝土料质量技术要求评价，见表3.1-1。
表1 均质坝土料质量评价表
项 目SL251-2000规范规定指标 粘土（1）
试验值评 价
粘粒含量 15～30%为宜57偏大
塑性指数7～1717.5偏大
渗透系数辗压后小于1.0×10-4（cm/s）4×10-6合格
天然含水量最好与最优含水量或塑限相近26.4与最优含水量接近
PH值>7--
紧密容重>天然容重1.95合 格
从表3.4-3中可以看出：坝体填筑土料的粘粒含量和塑性指数偏大，其余各项试验指标基本符合均质坝土料质量技术要求。
坝体填筑粘土（1）层，考虑本工程实际情况，坝体控制干密度按1.51g/cm3考虑，根据6组土工试验成果统计，干密度ρd=1.52～1.57g/cm3，平均值ρd=1.53g/cm3，全部大于1.51g/cm3，说明施工时碾压良好。
通过坝体现场观察，大坝坝体内无浸润水位；坝前未采用任何防护措施。建议对坝前坡采取工程处理措施。
3.1.2 坝体稳定分析
3.1.2.1 沉陷稳定
坝体人工填土（粘土）（1）层，较密实，压缩系数0.195～0.0436Mpa-1，属中等压缩性，坝体在自身荷载作用下，经过近多年年固结沉降已趋于稳定，沉陷稳定问题不大。
3.1.2.2 坝坡抗滑稳定
根据野外鉴定、测试及室内试验分析，坝体人工填土（粘土）（1）层，建议抗剪强度（饱和、固结、快剪）C =14.1kPa、φ=12.3°，建议设计进行抗滑稳定复核。
3.1.3 坝体渗漏与渗透稳定
坝体人工填土（粘土）（1）层，渗透系数K =4×10 - 6cm/s，为弱透水层，勘察期间坝体无浸润水位线，因此坝体不存在渗漏及渗稳问题。
3.2 坝基质量评价
3.2.1承载力
由于坝体不高（最高3.8m）。坝基各持力层承载力满足坝体荷载要求。
3.2.2沉陷稳定
坝基组成岩性为粘土（2），较密实，a100～200= 0.43MPa-1，属中等压缩性土，在自身荷载作用下，经过近多年固结沉降已趋于稳定，沉陷稳定问题不大。
3.2.3滑动稳定
根据野外鉴定、测试及室内试验分析，粘土（2）层，建议抗剪强度（饱和、固结、快剪）C =17.5kPa、φ=14.2°，建议设计进行抗滑稳定复核。
3.2.4渗漏及渗透稳定
坝基土岩性为粘土（2）层，渗透系数K=4.5×10--6cm/s，为弱透水层，揭露厚度1.3m～3.9m，坝后无渗水现象，说明坝基与坝体接触良好。
3.3 坝肩工程地质评价
左右坝肩为丘陵斜坡，地形坡度10°～15°，岩性为粘土（2），渗透系数K=4.5×10--6cm/s，为弱透水层。水库建成运行以来，两坝肩从未出现渗漏现象，故不存在绕坝渗漏问题。
3.4 其他建筑物工程质量评价
3.4.1 溢洪道现状工程地质评价
溢洪道布设在坝轴线桩号为0+115m，为开敞式溢洪道，结构不全。基础全部置于粘土层上，工程地质条件较差。溢洪道破损严重，砼闸室出现裂缝、脱落，钢筋外漏，浆砌石边墙裂开，倾斜濒临倒塌。建议重建溢洪道，基础应置于冻深以下的粘土层上。
4 工程质量综合评价
综上所述，大坝质量存在以下问题：
a） 大坝坝前坡未采取任何的防护措施，坝体存在安全隐患。
b） 溢洪道为开敞式溢洪道。基础全部置于坡积粘土层上，各段建筑由于冻胀及冲刷左右，基本破坏殆尽，严重影响溢洪道正常运行。
参考文献
[1]王秀龙.某水库大坝安全检测工程质量评价与分析[J]，科技与企业 ，2012.
[2]傅琼华.做好大坝安全鉴定 促进水库安全运行[J]；江西水利科技：2000年.
[3]王静.水库大坝安全性分析[N]；中国水利报；2009年
[4]张中午.水库大坝隐患诊断[J]；新农业；1980年
[5]石景春.八宝海水库大坝除险加固安全鉴定初探[J]；中国科技信息：2005年.
作者简介：陈伟凤（1987-），女（汉族），吉林省桦甸市，助理工程师，本科，主要从事水利水电规划、水资源管理工作，吉林省桦甸市水利局； 王堡伋（1987-），男（满族），吉林省四平市，助理工程师，本科，主要从事水利水电规划、移民工作，吉林省水利水电勘测设计研究院。
相关热词搜索： 大坝 工程质量 水库 评价