两岔河副坝险情后坝土成分分析

摘要：两岔河水库总库容6483万m³，属中型水库，水库正常蓄水位724.0m，死水位710.0m。工程枢纽由大坝、溢洪道、泄洪洞、灌溉发电洞、5座副坝、坝后电站厂房等永久性建筑物组成。工程等别为Ⅲ等，大坝、溢洪道等主要建筑物为3级。大坝坝型为混凝土面板砂砾石坝，最大坝高42.6m，坝顶长300m，顶宽5.5m，坝顶高程727.10m。副坝均位于水库库区左岸，共5座。

关键词：两岔河副坝；坝土；原生土

1.工程概况

2014年7月17日因持续强降雨，水库3号副坝出现坝坡差异性沉降（蠕变险情）。发展过程为：2014年7月17日17：00，主坝前水位725.24m，水库管理人员巡视时发现3号副坝坝顶发育裂缝，自18：00起裂缝加剧发展，17日23点至18日18点总垂向变形62cm，变形较大（且均匀期）时垂向变形速率为5－6mm/10min、30－36mm/h，总平均变形速率4.1mm/10min。最大水平变形约10cm。险情解除后（库水位约至710m），坝顶出现三条横向沉降缝，分别为：①位于防浪墙前缘（坝顶上游侧），总长约40m，中部近直线（长约22m），两侧向下游弯折，拉裂防浪墙接缝处（错距达10cm），上游侧弯折处为本次最大垂向变形处（下沉量达53cm），总体呈弧形；②位于坝顶中部，总长约25m，上游侧向交裂缝1，下游侧向库外弯折；③位于坝顶下游侧，无明显裂缝，但坝顶库外路肩墙向库外倾斜，倾角约60°。④库外侧坝顶整体上有明显向库外侧鼓凸。

3#副坝下游坝坡在雨水浸泡后，呈泥泞状，人行走较困难（粘鞋），坡面植被有明显倾斜的现象。库外有一出水点，高程为707.8m，出水量约为0.1L/s，库水变化对其流量基本无影响。粉质粘土及粘质砂土斜墙在本次抢险过程中未出现险情，下游坝面出现滑移现象。

2号副坝库水下降至710m后，经检查，发现库内坡中部发育近圆弧形裂缝（由水平状预制块面错动缝连接），弧顶高程为718.2m，上游侧弧最低点高程为714.1m，下游侧弧最低点高程为713.2m，有滑坡迹象。上游侧防浪墙发生错缝，错距约10cm。

副坝其它险情况：所有副坝无排水设施（由于施工与设计不一致而导致的）；1#、4#、5#副坝上游坝脚地基土淘刷严重，坝坡较陡（由于施工与设计不一致而导致的）。

2.副坝坝土及原生土土工试验

通过调查，坝土来源于附近山头。

（1）1992年4月及1995年5月省院试验结果

在勘察设计过程，省院于1992年4月（初设阶段）和1995年5月（为技施勘察）分别完成了3组和4组土样的土工试验、土料击实试验及相关物理力学参数试验。相关内容摘自省院试验报告，具体如下：

表11992年4月省院完成建议上坝土料土工试验成果表

注：原成果表中按颗粒组成分类的2#、3#试样还有另外一名称为“粉质壤土”，即当时成果表有两个名称即“粉质粘土”及“粉质壤土”。本次依据《土工试验规程》（SD128-84）土的分类图分析认为定名“粉质粘土”名称更合适。

试验依据为《土工试验规程》（SD128-84）,试验结论为：从三组土样成果来看，1#土为砂性土，2#、3#土为粉质粘土。

表21995年5月省院完成上坝土料土工试验成果表

通过以上试验成果分析，认为：①原省院第一次3组筛分试验，粒径<0.1mm的颗粒含量全部大于50％，据《土工试验规程》（SD128-84）的颗粒定名方法，3组土料全为细粒土，土名分别为重壤土、粉质粘土、粉质粘土；由于两本规范在0.05～0.1mm与0.05～0.075、0.075～0.1mm粒组之间存在交叉重叠，根据现行规范原定名为重壤土的土料应定名为粘土或砂土，原定名为粉质粘土的土料结合塑性指数分类为粘土；也就是说第一次3组试验土料有2组为粘土、有1组为粘土或砂土。

②省院第二次4组筛分试验，0.1～0.05mm粒组的颗粒有2组大于50％，两组小于50％，按现行规范0.1～0.05mm粒组范围颗粒含量小于50％的土料为粉质粘土和粘土，0.1～0.05mm粒组范围颗粒含量大于50％的土料为由于粒组的交叉重叠的原因可能为粘土、粉质粘土或砂土；也就是说第二次试验4组土料有2组为粘土，还有两组可能为粘土、粉质粘土或砂土。

（2）本次勘察试验

本次勘察在2、3、5#副坝坝土及原生土取土样做土工试验，其中2#副坝坝土取3组试坑样（2组为斜墙土、1组为后坡填筑土），3#副坝坝土取4组试坑样（2组为斜墙土、2组为后坡填筑土），5#副坝坝土取1组试坑样（为斜墙土），在2#、3#副坝外各取1组原生土试坑样，共计9组样。完成了相应的3组试样筛分试验、9组物理力学性质试验、9组渗透系数。试验成成果具体见《2014年9月我院坝土及原生土土工试验成果表》。

经试验检测：斜墙土样室内渗透系数为7.67～9.48×10-6 cm/s <1×10-5 cm/s，干容重为1.53～1.55 g/cm3>1.4 g/cm3(原设计要求)；坝后填筑土室内渗透系数为5.27～6.41×10-5cm/s，干容重为1.53 g/cm3；原生土室内渗透系数为6.41×10-5cm/s，干容重为1.52 g/cm3。

抗剪参数：各种土料参数较接近，慢剪（天然含水量状，其饱和度超80％）试验完成了8组，其内摩擦角为19.5～31.3°，凝聚力为11.4～19.5kPa；原生土固结不排水剪完成了1组，其内摩擦角为23.6°，凝聚力为28kPa；饱和慢剪完成了1组，其内摩擦角为28°，凝聚力为7kPa。

压缩试验成果各种土料参数较接近，压缩系数为0.15～0.25MPa-1，压缩模量为7.0～11.6MPa。

含水率、天然容重及比重试验成果各种土料参数较接近，土含水率为23.2～27.3％，天然容重为1.90～1.95g/cm3，比重为2.66～2.68。

3#粘土斜墙土料筛分结果，2组样含量平均值为：>2mm(砾粒以上)为5.53％，2～0.075mm（砂粒）为69.78％，< 0.075mm（细粒）为24.69％，为细粒土质砂。库外原生土（ZK26）取样筛结果为，>2mm(砾粒以上)为22.1％，2～0.075mm（砂粒）为58.08％，< 0.075mm（细粒）为19.87％，为细粒土质砂土。

坝土化学分析试验，在2#、3#副坝库内外坝坡及原生土中取5组作易溶盐及有机质成份分析。经检测：易溶盐含量范围值为0.08～0.64％，平均值为0.288％，皆小于3％（规范标准）；有机质含量范围值为0.11～0.14％，平均值为0.122％，皆小于2％（规范的斜墙土标准）。不存在此方面的不良影响。

（3）综述

省院于1992年及1995年完成试验，依据为《土工试验规程》（SD128-84）；本次试验及勘察时依据为《土工试验规程》（SL237-1999）。两本规范分类界限有细微差别，土的粒组粒径界限分别为：《土工试验规程》（SD128-84）粗粒组与细粒组分界为0.1mm，砂粒与粉粒分界为0.05mm，0.05～0.1mm粒组为极细粒砂；《土工试验规程》（SL237-1999）粗粒组与细粒组分界及砂粒与粉粒分界皆为0.075mm。规范粒组范围或分类方法互有粒径范围包含。从上述可知该区存在粘土、粉质粘土、砂土共存现象，现坝土料试验结果多为砂土，鉴于该区料源土的特殊性，认为坝土还存在粘土、粉质粘土等组分，所以其物理力学性质应为综合性质。

3.结语

经坝土及原生土土工试验分析，认为坝土有细粒质砂、粉质粘土、粘土等组分。抢险过程中填筑坝土取自3#副坝库外左侧山脊土，与坝土一致。

参考文献

[1]彭土标，袁建新，王惠明.水力发电工程地质手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[2]SL 237-1999 土工试验规程[S].北京：中国水利水电出版社，1999.

作者简介：1.袁飞（1988.11-），男，汉族，贵州凯里人，本科学历，工程师，主要从事工作：水利水电工程地质勘察设计。2.杨洋（1989.01-），男，苗族，贵州凯里人，本科学历，工程师，主要从事工作：水利水电工程地质勘察设计。