1、軟巖筑壩材料的風(fēng)險(xiǎn)控制與效益摘要：眾所周知，筑壩材料的質(zhì)量是當(dāng)?shù)夭牧蠅伟踩暮诵?。但是?duì)筑壩材料 的質(zhì)量要求往往又與工程經(jīng)濟(jì)和施工進(jìn)度矛盾。如何圓滿的解決這對(duì)矛盾，實(shí)現(xiàn) 工程安全、效益最大化是所有工程人員追求的目標(biāo)。這篇論文敘述了一個(gè)實(shí)際大 壩工程如何針對(duì)臨場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵筑壩材料指標(biāo)變化，采取一系列工程技術(shù)措施消 除該材料帶來(lái)的大壩安全風(fēng)險(xiǎn)，從而避免了因另辟新料場(chǎng)和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸帶來(lái)的巨 大投資增加。關(guān)鍵詞：軟巖筑壩材料細(xì)化層、敏感性分析、剪出口2012年大壩主體工程開工，蚱蜢寺料場(chǎng)開采揭示其砂巖巖性及巖相變化較大， 砂巖沉積層理發(fā)育，表現(xiàn)為軟巖堆石料屬性，經(jīng)分析研究變更了壩體結(jié)構(gòu)，在采 用規(guī)范計(jì)算

2、穩(wěn)定外增加了細(xì)化層敏感性分析。加強(qiáng)了施工、運(yùn)行期壩體變形觀測(cè)。一、工程概況小井溝水庫(kù)位于四川省自貢市榮縣境內(nèi)越溪河上，壩址距榮縣縣城40公里。 是一項(xiàng)城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉等綜合性利用的水利工程。水庫(kù)樞紐由面板堆石壩、溢洪道、泄洪放空洞、取水洞等建筑物組成。工程 等別為II等，主要建筑級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。工程抗震設(shè)防類別為乙 類，水庫(kù)樞紐地震設(shè)計(jì)烈度為7度。攔河壩為為砼面板堆石壩，按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核， 水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，水庫(kù)總庫(kù)容1.66億立方米，正常蓄水位429.00m，設(shè)計(jì)洪 水位429.00m，校核洪水位430.75m。最大壩高87.60m，壩頂高程4

3、31.60m。二、壩體結(jié)構(gòu)及筑壩材料大壩主要堆石料采用蚱蜢寺料場(chǎng)砂巖料，距主壩上游1.02.0km的大河壩料 場(chǎng)作為大壩堆石料補(bǔ)充料場(chǎng)，兩個(gè)料場(chǎng)巖性指標(biāo)相當(dāng)。蚱蜢寺料場(chǎng)開采揭示，蚱蜢寺料場(chǎng)砂巖分布厚度不穩(wěn)定，巖性及巖相變化較 大，砂巖沉積層理發(fā)育，垂直層面飽和抗壓強(qiáng)度為32.3448.8Mpa （大于 30Mpa），平行及斜切層面飽和抗壓強(qiáng)度平均值約為垂直向飽和抗壓強(qiáng)度的 65%80%，巖石層理發(fā)育，各向異性，且砂巖中夾有薄層粉砂巖等，碾壓后小于 0.075mm細(xì)顆粒增量大于20%，碾壓層表面細(xì)化嚴(yán)重，滲透系數(shù)Ax10-310- 4cm/s，表面細(xì)化、滲透性能均表現(xiàn)為軟巖堆石料屬性，不滿足排水

4、要求，亦不 滿足墊層、過渡料新鮮、堅(jiān)硬的要求。研究發(fā)現(xiàn)較近距離的巖層指標(biāo)與蚱蜢寺料場(chǎng)指標(biāo)未見明顯差異，若新開料場(chǎng)， 距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸費(fèi)用巨大，無(wú)法體現(xiàn)當(dāng)?shù)夭牧现蝺?yōu)勢(shì)。根據(jù)對(duì)主料場(chǎng)復(fù)核的情 況，結(jié)合分區(qū)壩料碾壓特性，為了充分保證大壩運(yùn)行安全、可靠，對(duì)壩體結(jié)構(gòu)布 置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算分析。1）大壩主要堆石料仍采用蚱蜢寺料場(chǎng)砂巖料；2）對(duì)大壩斷面進(jìn)行了調(diào)整， 增設(shè)了“L”型排水帶，排水帶、墊層料、過渡料、反濾料均采用外購(gòu)灰?guī)r料。3） 大壩下游壩坡調(diào)整為1： 1.5并加壓腳寬20m。具體布置見圖1。圖1壩料調(diào)整方案混凝土面板堆石壩體主要分區(qū)圖（1）1A-上游鋪蓋區(qū)；1B-堆石蓋重區(qū)；（

5、2）2A-墊層區(qū)；2B-特殊墊層區(qū)；（3）3A-過渡區(qū)；（4）3B-堆石區(qū)；（5）P、P1-下游護(hù)坡；（6）排水帶；（7） 壓腳區(qū)（3B）；（8）反濾層;（9）F-混凝土面板；（10）任意料三、壩坡穩(wěn)定計(jì)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算采用畢肖普法進(jìn)行計(jì)算，該法假定土條間作用力為水平方向， 求出土條底的法向力，通過力矩平衡確定安全系數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，每層堆石料（80cm）碾壓后，由上至下產(chǎn)生了 0cm5cm厚的細(xì)化層、15cm20cm厚的壓碎層、50cm60cm厚的影響層。通 過分析認(rèn)為，細(xì)化層可能對(duì)壩坡穩(wěn)定形成不利影響，根據(jù)對(duì)該層的取樣試驗(yàn)，提 出物理力學(xué)指標(biāo)。壩坡穩(wěn)定計(jì)算中采用的5cm細(xì)化層綜合

6、參數(shù)是由5cm細(xì)化層， 75cm堆石參數(shù)加權(quán)平均后取得。計(jì)算參數(shù)見表1、表2，壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表 3。表1壩坡穩(wěn)定線性計(jì)算參數(shù)表3壩坡穩(wěn)定非線性計(jì)算成果表（排水帶有效）四、敏感性分析通過分析認(rèn)為，每層細(xì)化層可能對(duì)壩坡穩(wěn)定形成不利影響，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行 敏感性分析。計(jì)算取細(xì)化層厚度5cm并連續(xù)分布的極端情況，采用飽和固結(jié)快剪 指標(biāo)不考慮凝聚力進(jìn)行敏感性分析。壩體斷面為：上游壩坡1： 1.4,下游壩坡1： 1.5加壓腳，通過敏感性分析， 尋找圓弧滑面與不同高程細(xì)化層組合的最危險(xiǎn)滑面，再調(diào)整細(xì)化層內(nèi)滑弧長(zhǎng)度， 最終分析確定壩坡安全系數(shù)最小控制性組合滑面。1、采用5cm細(xì)化層綜合參數(shù)，計(jì)算得出控制工況

7、下游最不利圓弧形“滑面A” 的安全系數(shù)，K=1.462滿足規(guī)范要求；假設(shè)“滑面A”遇細(xì)化層后可能沿水平細(xì)化層 滑出，尋找沿水平細(xì)化層滑出的最危險(xiǎn)圓弧+水平直線型組合滑面，見圖2,計(jì)算 結(jié)果見圖3。圖3： “滑面A”剪出口高差H與指定圓弧+水平直線型滑面安全系數(shù)關(guān)系結(jié)論1：隨著細(xì)化層高程的增加，沿細(xì)化層滑出的安全系數(shù)先減小后增大， 最小安全系數(shù)較圓弧滑面安全系數(shù)減小0.08，約5.0%。減小的原因是細(xì)化層參數(shù) 中沒有考慮凝聚力，這與摩爾庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度參數(shù)C和*有關(guān)，根據(jù)抗剪應(yīng)力表達(dá) 式和穩(wěn)定計(jì)算方法：凝聚力C提供的抗滑力只與滑面長(zhǎng)度有關(guān)，而內(nèi)摩擦角*提 供的抗滑力除與滑面長(zhǎng)度有關(guān)外、還與滑面上的垂

8、直應(yīng)力有關(guān)。因此隨著細(xì)化層 高程的增加垂直應(yīng)力減小，直接導(dǎo)致順細(xì)化層相同寬度土條滑面抗滑力減小。最 危險(xiǎn)組合滑面出現(xiàn)在細(xì)化層位于“滑面A”剪出口上方14.4m處，安全系數(shù) K=1.38488，滿足規(guī)范要求的最小安全系數(shù)。2、“滑面B”始端不變，調(diào)整“滑面B”細(xì)化層水平段長(zhǎng)度，確定“滑面B”是否為 最不安全組合滑面。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖4,計(jì)算結(jié)果見圖5。圖4：計(jì)算簡(jiǎn)圖圖5： “滑面B”始端不變，細(xì)化層內(nèi)水平段長(zhǎng)度與安全系數(shù)關(guān)系結(jié)論2： “滑面B”細(xì)化層內(nèi)的水平段滑面長(zhǎng)度增加或減小時(shí)（滑面起點(diǎn)不變 化），安全系數(shù)均呈增大趨勢(shì)。所以細(xì)化層同一高程時(shí)，沿最不利圓弧形“滑面 A”+水平直線（細(xì)化層）型組合情況

9、安全系數(shù)最小。3、同時(shí)調(diào)整“滑面B”始端及“滑面B”細(xì)化層內(nèi)水平段長(zhǎng)度，確定“滑面B”是否為最不安全滑面。計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖6,計(jì)算結(jié)果見圖7。圖7： “滑面B”始端、細(xì)化層內(nèi)水平段長(zhǎng)度與安全系數(shù)關(guān)系結(jié)論3： “滑面B”細(xì)化層水平段長(zhǎng)度增加或減少時(shí)（同時(shí)滑面起點(diǎn)變化），安 全系數(shù)總體均呈增大趨勢(shì)。所以細(xì)化層同一高程時(shí)，沿最不利圓弧形“滑面A”+水 平直線（細(xì)化層）型組合情況安全系數(shù)最小。綜合上所計(jì)算結(jié)果，無(wú)論滑裂面沿細(xì)化在水平還是垂直方向變化，無(wú)論滑裂 面起滑點(diǎn)變化與否，得出的“滑面B”為最小安全安全系數(shù)滑面出現(xiàn)在細(xì)化層高于 “滑面A”剪出口 14.4m處，安全系數(shù)K=1.38488，滿足規(guī)范要求的

10、最小安全系數(shù)。五、大壩觀測(cè)成果軟巖筑壩其沉降主要為施工期，本工程竣工累計(jì)沉降量（水管式沉降儀） 54.5cm，最大水平位移向上游為13.5cm。蓄水后至2018年5月，大壩壩頂累計(jì) 沉降量為3.7522.92cm；大壩防浪墻表面位移左右岸累計(jì)變化值為-11.5 8.6mm，上、下游累計(jì)變化值為-20.2-1.1mm ；大壩壩頂表面位移左右岸累計(jì)變 化值為-30.218.2mm，上、下游累計(jì)變化值為-97.3-19.0mm。六、結(jié)語(yǔ)大壩2013年1月開始填筑，2014年7月完成填筑，2015年12月完成面板 澆筑，2016年2月28日下閘蓄水，大壩安全運(yùn)行至今。1、于軟巖料作面板堆石壩存在問題的復(fù)雜性，增加壩料敏感性分析計(jì)算是 非常必要的；2、軟巖沉降變形大，其沉降主要為施工期，在拉面板前，需要預(yù)留沉降變 形時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于硬巖筑壩，需根據(jù)觀測(cè)結(jié)果確定；3、從本項(xiàng)目實(shí)例可見，軟巖作面板堆石壩（30Mpa）可行