安全生产_中小型大坝安全评价

中小型大坝安全评价学 生：康 凯指导老师：黄耀英三峡大学水利与环境学院摘要：大坝安全涉及技术和经济的广泛领城，大坝安全评价技术对国民经济建设和人民生命财产安全具有十分重大的意义。搞好了大坝安全监侧，就奠定了大坝安全评价的主要基础。本文对大坝的日常巡视、大坝变形监测、大坝渗流监侧和大坝安全评价的现状及发展要求进行了简要的论述。Abstract：The dam safety involving technology and economic extensive brought city, dam safety evaluation technique for the development of national economy and the peoples life and property safety of vital importance. Good dam safety monitor, it set the dam safety evaluation of main basis. This article for the dam daily patrol, dam deformation monitoring, dam seepage to monitor and dam safety evaluation of the status quo and developing requirements has also briefly discussed. 关键词：大坝 安全评价 渗流监测 Keyword：Dam safety evaluation seepage monitoring 第一章 绪论1.1 水库大坝安全状况 新中国成立以来，全国已建成各类水库共85160座，其中水利系统管理的有8.3万余座，其数健居世界首位。土石坝占96%（土坝包括均质坝和心墙坝，约占90%；砌石、堆石坝约占6%），混泥土坝占4%。其中大型水库460座，中型水库2827座，小型水库81873座，这些水库在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥了巨大的效益，为促进我国国民经济发展，提高人民生活水平，保障社会稳定，改善生态环境作出了巨大贡献。在这各类水库大坝中，65%以上的大坝运行年龄现已超过20年，21%以上的大坝运行年龄现已超过30年。根据2000年底统计，在水利系统管理的83725座大坝中，共有三类坝（病险水库大坝）30381座，约占已建大坝总数的36%。其中大型水库大坝143座，约占大型水库大坝的42%；中型1092座，约占中型水库大坝的41%；小型29146座，约占小型水库大坝的36%。各病险水库大坝主要表现为：水库大坝防洪能力低；水库抗震标准不够；坝体滑坡或坝体、坝基渗漏；水库泄洪能力不足，溢洪道、泄洪涵闸冲刷严重，闸门与启闭机不配套、设备陈旧、老化锈蚀；白蚁危害严重；水库管理设施简陋陈旧，缺少甚至根本没有观测设备等。长期以来，这些病险水库不但难以充分发挥防洪、灌溉供水和发电等效益，工程本身也已成为安全度汛的薄弱环节和心腹之患，直接威胁着人民群众生命和财产的安全。基于我国水库病险大坝数量之多，病险情况表现之复杂，垮坝灾难损失之惨重等特点，国务院发布了水库大坝安全管理条例，水利部出台了相关的安全鉴定办法和安全评价导则，各地也实行了符合当地实际情况的安全鉴定实施细则。明确了水库大坝安全鉴定程序和组织形式，逐步完善了我国大坝安全管理和安全鉴定制度，推动了安全鉴定工作的开展，为加强大坝安全管理，保证大坝安全运行起到了重要作用，也为除险加固前期工作打下了基础。鉴于我国中小型水库大坝中的土石坝的安全现状及其在大坝总数量中所占的比例，本文选取中小型水库大坝中的土石坝为评价主体，着重从大坝的巡视检查，变形和渗流等方面进行评价，进而提出安全监测和除险加固的一些方法。1.2 大坝安全评价及其现状大坝安全评价，其实质就是根据已经掌握的在设计、施工、运行的全过程所积累起来的历史资料，运用各种理论的、经验的、试验的和统计的方法，综合的评定大坝的实际工况，是否满足现行规程、规范、标准和设计文件的要求。目前，难于全部用量化的指标来表示大坝的实际工况的情况下，只能依靠专家，用他们的经验与已经局部量化的指标相结合的方法。采用专家论证或认可的方式来定性的判断大坝的实际工况，并与现行规程、规范、标准和设计文件的要求进行比较，从而对大坝的安全度作出综合评价。这种综合评价的某些方面还带有一定的模糊性。由于所依据的已经量化的若干指标本身存在的误差，某些经验本身不可避免的带有一定的局限性等等。目前进行的大坝安全评价，只能是一种对大坝安全的评估。对一座大坝的安全进行评估时，如果大坝的实际工况和各种功能达到了现行规程、规范、标准和设计的要求，不存在影响大坝正常使用的缺陷;各项监测数据及其变化规律处于正常状态，则可以认为该坝是正常的。如果发现大坝的实际工况和功能不能完全满足现行规程、规范、标准和设计的要求;或者某些监测项目的监测资料及其变化规律存在异常。可能影响大坝的正常使用，则可以认为该坝是有病的，并应限期采取有效的补强加固措施。如果大坝出现危及安全的严重缺陷；或环境中某些危及安全的因素正在加剧；或主要监测项目的监测资料及其变化规律出现较大异常，按现行规程、规范、标准和设计要求运行将出现重大险情，则认为该坝是危险的，应立即采取紧急抢救措施除险加固。目前这种“正常”、“病”和“险”的评价标准还不十分健全，明确的识别指标，特别是量化的指标还有待进一步完善。1.3 大坝安全鉴定工作程序 按照水利部水库大坝安全鉴定办法的规定，对于坝高15m以上或库容100万m3以上的水库大坝均应进行大坝安全鉴定；对于新建水库应在初次蓄水运行后25年内进行首次安全鉴定，之后一般每隔610年进行一次安全鉴定，运行中若遇特殊情况（如特大洪水、强烈地震、工程发生重大事故或影响安全的异常现象等）应进行专门的安全鉴定。对于中小型水库大坝安全鉴定的主要工作程序如下：1）主管部门和管理单位成立（或分别成立）水库大坝安全鉴定领导小组。领导小组应包括主管部门和管理单位的技术负责人。2）由主管部门下达水库大坝安全鉴定任务，明确大坝安全鉴定工作经费来源，管理单位编制大坝安全鉴定工作计划。3）由管理单位为大坝安全鉴定准备有关资料。包括勘测设计资料，工程施工资料，竣工验收资料，续建、加固的设计、施工、竣工资料，历年运行管理资料，大坝安全监测资料整编成果和分析报告等。还应为洪水复核准备有关水文、气象资料。4）由管理单位委托具有资质的勘察、科研单位承担大坝坝体及坝基的物理力学指标检测试验；委托具有资质的设计单位承担洪水复核、抗震稳定复核、结构稳定复核以及大坝安全论证等安全鉴定的前期工作，并提出完成时间和具体要求。5）由接受委托的勘察、科研单位现场取样（取样要有一定代表性），进行现场检测和室内试验，编写检测试验报告。6）由接受委托的设计单位会同管理单位一起进行专项检查，包括地质、施工、大坝裂缝、金属结构、混凝土质量等，并收集水文、气象、流域、检测试验等有关工程资料，对大坝安全进行分项分析评价，编写分项分析评价报告（如洪水复核报告、大坝稳定分析报告等）。7）由管理单位（亦可委托设计单位）对历年运行管理资料和安全监测资料进行整理分析，并编写大坝运行管理情况报告。8）由主管部门主持并组织有关专家和技术人员进行大坝现场安全检查，并编写现场安全检查报告。9）由接受委托的设计单位在各专题检测试验报告、分项分析评价报告、运行管理情况报告、现场安全检查报告的基础上，综合分析并编写大坝安全论证总报告。10）由主管单位邀请专家成立大坝安全鉴定专家组，召开大坝安全鉴定会议，审查各专题报告和安全论证总报告。讨论并提出安全鉴定报告书。11）由管理单位编写大坝安全鉴定总结，并将鉴定材料上报和存档。1.4 坝安全性评价的主要基础资料 水库大坝安全评价应在现场安全检查、工程基础资料整理分析的基础上，对工程的实际状况进行复核和分析评价。一般中小型水库工程的基础资料积累较差。特别是小型工程设计施工、运行、观测等资料难于获取的实际情况。因此须具备以下主要资料：(1)枢纽工程施工和运行中曾出现间题的处理简况。大坝在施工期倘若工程的建筑质量存在薄弱环节，在各种运用条件下经长期运行，是会出现异常表现的。对曾出现问题原因分析，获取历次工程整治、扩建情况，包括施工记录、竣工验收及运行情况等分析资料。(2)枢纽工程现场安全检查报告。经工程现场踏勘并对大坝、溢洪道、放水设施现场检查，观察工程的实际状况。重点检查影响安全的隐蔽部位，如大坝坝下涵洞漏水等。获取对工程存在主要隐患或对重大疑虑隐患进行分析论证资料。(3)大坝原型观测资料整理分析。原型观测资料能揭示大坝的安全状态，并能直观地反映大坝的工作状态。中小型水库大坝主要进行变形和渗流观测。对沉陷位移、测压管水位、渗流量等观测资料的整理分析成果。获取洪水复核所需实测暴雨、洪水等水文资料；大坝稳定复核所需坝体材料的土工试验报告；坝址工程地质、水文地质等资料。第二章 巡视检查2.1 巡视检查的分类及相关规定混凝土重力坝日常巡视检查应根据大坝的实际情况制定日常巡视检查的程序。巡视人员应按巡视检查程序对大坝作例行检查，以便及时发现异常迹象。日常巡视检查的次数每月不宜少于一次，汛期应增加巡视检查次数，水库水位达到设计水位前后，每天至少应巡视检查一次。年度巡视检查:在每年汛前、汛后及高水位、低气温时，应按规定的检查项目，对大坝进行较为全面的检查（在汛前可结合防汛检查进行）。年度巡视检查每年应进行23次。在坝区（或其附近）发生有感地震或大坝遭受大洪水以及发生其他特殊情况时应立即进行巡视检查。2.2 检查项目和内容对混凝土重力坝的巡视检查，一般包括如下内容。（1）坝体有无裂缝、塌坑、滑坡及隆起现象，有无害虫及害兽活动迹象。（2）迎水坡的干砌石块护坡有无松动、翻起、架空和垫料流失现象；浆砌石护坡有无裂缝、下沉和垫料掏空现象。（3）背水坡及坝下游老河槽、台地有无散浸和集中渗漏。（4）坝顶防浪墙有无裂缝。（5）坝顶岸坡有无绕渗。（6）坝下埋管外周或与相邻建筑物的连接部位是否渗流。（7）坝趾有无流土管涌现象。（8）减压工程和排水导渗设施有无堵塞、破坏和失效。2.3 检查方法和要求水库管理单位必须指定专人负责对水库大坝，引、泄水建筑物，溢洪道，放水设备等建筑物表面进行检查观测。2.3.1 检查方法巡视检查方法除依靠目视、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等直观方法外，可辅以简单工具（如锤、钎、钢卷尺、放大镜等）对工程表面和异常现象进行检查。特殊需要时对混凝土重力坝可采用开挖探坑（或槽）、探井、钻孔取样或向孔内注水试验、投放化学试剂、潜水员探摸或水下电视等方法，对土石坝内部、水下部位或坝基进行检查。2.3.2 检查的基本要求 日常巡视检查人员必须是进行监测和维护的管理人员，且人员相对稳定，并做好检查记录。动力和照明用电，安排好临时交通工具及准备好所需工具、设备、车船以及测、记、图、成像等。日常巡视检查中发现异常现象时.应立即采取应急措施，并上报主管部门。年度巡视检查和特别巡视检查结束后，应提出简要报告，对发现的问题及时采取应急措施。并进行综合分析比较，写出详细报告，并立即报告主管部门。各种巡视检查均应有记录，并应整理归档，在水库安全鉴定时，提供给水库安全评价单位。第三章 结构安全评价3.1 混凝土重力坝结构病害特点混凝土重力坝运行一定时间后容易出现以下一些结构病害现象：（1）地基未作认真处理，或者地基恶化，导致大坝沿建基面抗滑稳定不能满足要求。（2）坝基防渗帷幕不满足要求，渗漏严重，排水不畅，坝基扬压力超过设计采用值，降低坝体抗滑稳定安全性。（3）坝体表面、廊道、泄水管道以及闸墩等部位出现危害裂缝。（4）坝体混凝土出现严重碳化现象。（5）坝体混凝土强度严重降低。（6）砌石坝砌砂浆或细石混凝土不密实，石料风化严重。坝体整体性能降低。（7）坝体混凝土出现贯穿性裂缝，导致混凝土钙化物析出，坝体渗漏。3.2 混凝土重力坝安全评价内容混凝土重力坝结构安全评价内容主要为抗滑稳定和结构强度评价。抗滑稳定复核包括沿建基面的抗滑稳定和沿坝基软弱夹层抗滑稳定性。强度复核主要包括应力复核与局部配筋计算。此外，还需对近坝库岸的稳定性进行复核与评价。3.3 评价方法混凝土重力坝结构安全的评价方法主要有现场检查法、监测资料分析法。当有监测资料时，应优先采用监测资料分析法并结合现场检查与计算分析综合评价大坝的结构安全性；当缺乏监测资料时，可采用计算分析结合现场检查评价大坝的结构安全性。由于安全评价是对大坝现状安全的评价，因此必须重视和紧密结合大坝的工程现状与运行表现，避免评价工作变成纯设计复核或单纯的计算，应重视对观测资料的分析，计算分析还应结合大坝的运行表现进行。（1）现场检查法：通过现场检查和观察大坝的变形、沉降、位移、渗漏等情况，判断其结构安全性现场检查法是最直观有效的方法，许多水库大坝都是通过现场检查发现事故隐患的。对缺乏资料的工程，该方法可能是最有效的方法。但仅有现场安全检查是不够的，往往不能揭发问题产生的真正原因。有些水库大坝仅凭现场检查发现问题，就进行加固处理，但常常不能彻底根治病害，甚至多次除险加固后仍为病险库，浪费了大量的财力、物力。因此，现场检查发现问题后，一般仍需进行必要的计算分析论证，查明产生险情的根源，以便采取针对性的除险加固措施。（2）监测资料分析法：通过对有关大坝监测资料整理分析，了解大坝的位移、变形、应力等观测值的变化、有无异常以及随作用荷载、时间、空间等影响因素而变化的规律，并建立监测量与作用荷载、时间、空间等因素之间的统计分析，通过监测量的实测值或数学模型推算值与有关范围或设计、试验规定的容许值（如容许应力、安全系数、容许挠度、容许裂缝宽度、容许位移等）的比较，判断大坝综合安全性。监测资料分析是对大坝安全状况进行科学、客观、正确评价的最可靠手段。限于观测人员的素质及观测仪器本身的可靠性、长期稳定性等因素，可能有不是观测资料本身是不可靠的。只有可靠的资料才能得出正确的结论，因此监测资料分析的第一步是对原始观测资料进行考证、甄别，去伪存真。但实际工作中，常常忽视这项工作，从而导致不正确甚至相反的结论。资料甄别应从观测仪器设备的原始埋设安装考证资料查起，直到仪器设备目前的工作状态考证，如测压管是否淤堵、灵敏度如何、仪器零点是否飘移、基点是否变化、温度补偿是否考虑等，必要时可能需要辅助现场测试效验。观测手段、观测方法、原始资料的计算整理方法也需要了解和分析评价。检测资料的分析方法，一般包括比较法、作图法、特征值统计法及数学模型法，具体可按混凝土大坝安全监测技术规范进行。由于不同监测测量之间成功存在内在联系或互为因果关系，因此在各监测量观测资料分析工作基础上，还应对监测成果进行综合分析，并互相验证，评价大坝的结构安全。（3）计算分析法：根据混凝土大坝安全监测技术规范（SL3192005），通过计算分析评价大坝结构安全。现场检查与观测结果为现实情况的反映，往往与设计和校核工况运用条件下的大坝性态还有一定差别，因此在大坝结果安全评价中，计算分析一般都是必不可少的，不仅能对现场检查和资料分析中发现异常情况（如变形、裂缝）进行验证和原因分析，还可以推算和评价大坝在设计和校核工况的安全性。3.4 评价标准判断一座大坝结构上是否安全，应该首先观测大坝是否存在直观上的险情，然后再结合观测值是否超过或小于范围、设计、试验等规定的控制指标来综合评判大坝的结构安全性。三方面并不是孤立的，相互之间存在内在联系，例如现场检查发现问题部位的附近如果有观测设施，一般会在观测资料中得到有效反映，也可能是计算分析中应力、变形、稳定等不利的部位。对于混凝土重力坝，其结构安全评价标准如下：（1）在现场检查或观测中，如发现下列情况，可认为大坝结构不安全或存在安全隐患，应进一步监测及必要的计算分析。 坝体表面或孔、泄水管道等削弱部位以及闸墩等部位出现对结构安全有危害的裂缝。 坝体混凝土出现严重碳化现象。 在坝体表面或坝体内出现混凝土受压破碎现象。 坝体沿坝基面发生明显的位移或坝身明显倾斜。 坝基下游出现隆起现象或两岸坝肩山体出现明显位移现象。 坝基发生明显的变形或位移。 坝基断层两侧出现明显相对位移。 坝基或两岸出现大量渗水或涌水现象。 当溢流坝泄流时，发生坝体共振。 廊道内明显漏水。仅根据上述直观表象可能还难以对大坝结构安全作出全面准确的判断，但这些现象多为大坝结构安全事故的先兆，应据此开展针对性的计算分析论证工作，查明原因，采取对策。（2）当利用观测资料对大坝结构安全作出全面准确的判断，但这些现象多为大坝结构不安全或存在隐患。 位移、变形、应力、裂缝开合度等实测值超过有关规范或设计试验规定的容许值如果观测值仍在继续向不利的方向发展，超过容许值的范围不断扩大，据此就可认为大坝结构不安全。 位移、变形、应力、裂缝开合度等在设计或校核条件下的数学模型推算值超过有关规范设计试验规定的容许值。如果十几运行中曾经达到的最高库水位与设计洪水位或校核洪水位相差较大，需要对模型推算值（特别是利用统计模型）的合理性进行分析评价。如果推算是合理可信的，可以认为大坝结构不安全。 位移、变形、应力、裂缝开合度等观测值作用与荷载、时间、空间等因素的关系突然变化，与以往同样的情况对比有较大幅度的增长。如果监测量与效应量之间的既有关系突然改变并呈趋势性增长的变化，应加强监测并分析原因，如果不是观测仪器本身或认为因素的原因，可以认为大坝结构不安全。（3）当采用分析计算法进行大坝结构安全评价时，重力坝的强度与稳定符合控制标准应满足混凝土大坝安全监测技术规范（SL3192005）的要求，均可认为大坝结构不安全或存在安全隐患。 沿建基面稳定复核当采用抗剪强度公式时，抗滑稳定安全系数应不小于表5.3规定的数值。当采用抗剪强度公式时，不分工程级别，抗滑稳定安全系数在基本荷载组合时应不小于3.0;特殊组合是应不小于2.5.荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合非地震情况1.051.001.00表5.3坝基岩体内存在软弱结构面、缓倾角裂隙时，应复核沿这些软弱结构面和缓倾角裂隙的抗滑稳定安全性，即进行坝基深层抗滑稳定复核。坝基深层抗滑稳定应按抗剪强度公式计算其抗滑稳定安全系数K，在基本荷载组合时K不小于3.0；特殊组合时K不小于2.5.当K值不能达到上述要求时，可按抗剪强度公式计算坝基深层抗滑稳定安全系数K，其安全系数指标不得小于表5.3的规定，并应有一定的安全富裕，对于单滑面情况，尤须慎重。 混凝土重力坝坝基面在各种荷载组合情况下所承受的最大垂直正应力应小于坝基容许正应力（计算时分别计入扬压力和不计入扬压力）；最小正应力应大于0（计算时应计入扬压力） 混凝土重力坝坝体应力应满足以下要求a 上游面的最小主应力（不计入扬压力）应满足=0.025H ，为库水容重，H为坝面计算点的静水头。b 坝体最大主压应力应不大于混凝土的容许压应力值。c 坝体内一般不容许出现主拉应力。宽缝重力坝离上游面较远的局部区域，可容许出现不超过混凝土容许出现主拉应力；在配置了钢筋的溢流堰顶部廊道及其他孔洞周边可容许出现拉应力，但需进行配筋验算。（4）按有限元计算所得的结果，应没有特殊不利的应力分布状态，局部应力数据可不受前述应力控制指标的局限。（5）闸墩强度复核在核算纵向强度时，应尽量使墩内不产生拉应力，如出现拉应力，应按小偏心受压混凝土构件进行配筋验算；在核算横向强度时，应将闸墩视为固端的整体构件，根据拉应力的大小，按照小偏心受压的混凝土构件或按偏心受拉的钢筋混凝土构件进行配筋验算。（6）配筋验算应符合水工混凝土结构设计规范要求。3.5 溢洪道结构安全评价和泄洪消能安全评价3.5.1溢洪道和消能工病害特点溢洪道结构形式较多.滋洪道常见的病害问题主要有：（1）应洪道没有完建，地方工程中，有的只开挖了一段进水渠，泄槽及出口消能段跟本就没有施工，出口泄流没有通道。（2）溢洪道控制段结构单薄，稳定、应力不满足要求。（3）泄槽没有衬砌，或衬砌不满足要求，冲刷严重，有的已形成巨大冲坑。 （4）泄槽边墙高度不够，断而偏小，不满足抗滑、抗倾要求。（5）混凝土、砌石结构质量差，老化脱落，结构断裂强度低，不满足结构及抗冲耐磨要求。（6）溢洪道与上坝连接面垂直，不满足变形及防渗要求。（7）没有消能防冲设施。3.5.2 评价内容溢洪道结构安全评价内容主要为控制段和有关边墙、挡土墙、导墙等结构沿基底面的抗滑稳定和结构强度评价以及泄流能力、泄洪消能安全评价。3.5.3 滋洪道结构安全评价方法和标准 溢洪道控制段沿建基底面的抗滑稳定一般采用抗剪断强度公式计算，溢洪道边墙沿建基面的抗滑稳定一般采用抗剪断强度公式进行复核，也可按抗剪强度公式复核。抗剪断强度公式和抗剪强度公式及荷载组合与重力坝沿建基面抗滑稳定类似。当库水位或下游水位骤降时，可根据具体情况考虑是否需要核算进水渠导墙或消力池边墙的稳定。 控制段基底面上的垂直正应力，应满足下列要求： （1）在各种荷载组合情况下(地震情况除外)，堰(闸)基底面上的最大垂直正应力应小于基岩的允许压应力(计算时分别计人扬压力和不计人扬压力)；最小垂直正应力应大于d (大于扬压力。 （2）计算双向受力情况时，基底面上可容许出现不大于0.1MPa的垂直拉应力。溢流堰体上游面的铅垂方向最小正压应力(计人扬压力)应大于零。不满足要求时，应配置钢筋。边墙基底面上的垂直正应力,应满足下列要求：（1）边墙基底最大垂直正应力不应大于地基容许压应力(计算时分别计人扬压力和计、扬压力)二对于重要部位的边墙.计及扬压力时。在基本组合情况下，基底不应出现拉应力;在持殊组合情况下，可允许出现不大于0.2MPa的拉应力。 （2）对次要部位的边墙，计及扬压力时.在基本组合情况下，基底面上合力的偏心距不应大于基底宽的1/4;在特殊组合情况下，偏心距不应大于基底宽的1/3。计算墙基应力时，开裂部位的扬压力按受拉面一侧承受全静水压强计算。对溢洪道出口应按其消能方式进行消能工复核和评价。 挑流消能应对各级流量进行挑流水舌抛距、最大冲坑深度等水力计算。水舌抛距、水舌入水宽度和最大冲坑深度应以不影响鼻坎基础、两岸岸坡的稳定及保证相邻建筑物的安全为原则。冲刷坑上游坡度，根据地质条件确定，不应过陡，宜在1:3一1:6之间。同时.还应评价小流量时的贴壁流和跌流的冲刷及其防护措施。 底流消能消力池一般采用等宽的矩形断面，应保证消力池内形成低淹没度稳定水跃，并应避免产生两侧回流。底流消能应对各级流量进行水力计算，确定池底高程、池长及尾坎布置等。消力池两侧边墙高度，可根据跃后水深加适当超高确定。对消力池护坦应进行抗浮稳定复核。抗浮稳定安全系数应大于1.01.2。3.6 评价结论结构评价应作出如下明确结论：（1）大坝抗滑稳定是否满足规范要求。（2）大坝是否产生危及安全的变形(含裂缝或接缝)。（3）混凝土坝及其他泄水、输水建筑物的强度是否满足规范要求。（4）近坝库岸是否稳定。当上述问题不能满足要求时，还应分析其原因和可能产生的危害。3.7结构安全评价注意的问题 结构安全评价时应注意以下问题: （1）应对水库枢纽工程影响工程安全的所有建筑物的结构安全性进行评价，不要有遗漏。 （2）评价乎段和方法尽量多样化。各建筑物的结构安全评价时应针对建筑物的现状。根据现场检查情况、有关检测结果、安全监测资料以及结构稳定和强度分析计算结果对各建筑物的安全状况进行综合评价，切忌仅根据按一定模式和设定参数的结构计算结果对结构安全性作出结论。 （3）结构分析计算时，应尽量在原设计采用的参数和计算模式的基础上.综合工程运行情况和结构材料性能衰变特点.按现行规范规定的方法和标准进行分析计算与评价。第四章 渗流安全评价5.1 概述大坝的渗流安全问题。在大坝的整体安全中占有重要地位。据国内外大坝失事原因的调查统计，因渗流问题而失事的比例仅次于洪水漫顶，高达30%40%。对土石坝而言，渗透水流除浸湿土体降低其强度指标外，当渗透力大到一定程度时将导致坝坡滑动、防渗体被击穿、坝基管涌、流土等重大渗流事故，直接影响大坝的运行安全。5.1.1 渗流安全评价需要的基本资料 （1）有关渗压力、渗流量和水质的监测资料(包含观测设施的平、剖面布置和各种原因量的全部观侧数据)，渗流异常情况的检查报告或记录。重大渗流事故及其处理情况。 （2）坝址区的工程地质和水文地质勘察报告和试验资料。对非岩石坝基，应提供各土层的颐粒组成、渗透系数、物理指标、接触关系及其允许渗透比降。对岩石坝基，应提供基岩裂隙、断层和夹层的产状及发育情况，以及其中松软充填物的渗透性、可溶性及其允许渗透比降等。 （3）工程设计文件。对土石坝，应提供防渗和排水设计及有关说明。坝体纵剖面图(含坝体及坝基的材料种类分区及其渗透特性)。防渗体和排水体的型式。细部结构及其与相邻材料的接触过渡关系，设计预计的渗流压力分布，渗流量和各材料的允许渗透比降，浸润线位置等。 （4）施工及验收报告。应提供基础与岸坡的处理及其实际完成情况和质量，防渗工程与排水设施的实际完成情况和质量。以及施工中发现的重大渗流隐患及其处理措施。5.2混凝土坝的渗流安全评价5.2.1 混凝土坝的渗流病害特点 混凝土坝包括混凝土材料和砌石材料建造的水工大坝。混凝土坝与土石坝相比其强度和刚度大大提高，大坝断面尺寸大大减小，握凝土坝有重力坝、宽缝重力坝、挑坝及连拱坝等多种坝型，不管是哪种坝型.其安全主要由坝基、坝肩稳定性及坝体应力控制，其中其坝体及坝基的渗透压力的大小是其稳定和应力主要影响因素。因此，坝体和坝基的渗流安全至关重要。 据统计，从194年起，混凝土坝失事的原因有70%与坝基有关，只有30%与坝体有关。根据国际大坝委员会所公布的资料。对82座混凝土坝的失事进行了分类统计得出:由于地基渗透、排水系统失灵和与扬压力有关的共51例，占62.2%；由于大坝产生裂缝，沿地基滑动和山水流冲刷引起塌方、滑坡的共31例，占37.8%。 我国电力部管理的96座大、中型水电站混凝土大坝的重大缺陷和隐患统计显示:有32座坝(占32)的坝基扬压力或坝休浸润线偏高，坝基和坝体渗漏量偏大。有的坝体大量析出钙质。有70座坝(占72.9%)存在坝体裂缝.坝体裂缝破坏大坝的整体性和耐久性。有的裂缝贯穿上、下游渗漏严重，有的裂缝规模大且所在部位重要，己影响到大坝的强度和稳定。 混凝土坝坝体一般不会发生渗流变形问题，但施工和运行过程中容易产生裂缝。井引起坝体渗漏问题。坝体渗漏，可能使坝休的渗透压力增大，并引起坝体结构受力不满足要求。更重要的是渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙溶出带走，在混凝土外部形成白色碳酸钙结晶。这样就破坏了水泥与其他水化产物稳定存在的平衡条件。从而引起水化产物的分解。导致混凝土性能的下降。另一方面，渗漏会引起并加速其他病害的发生与发展。当环境水对混凝土有浸蚀作用时，由于渗漏会促使环境水浸蚀向混凝土内部发展。从而增加破坏的深度与广度，在寒冷地区，由于渗漏，会使混凝土的含水量增大。促进混凝土的冻融破坏，对水工钢筋混凝土结构。渗漏还会加速钢筋锈蚀等。根据混凝土坝的特点及我国混凝土坝的情况。将混凝土坝的渗流病害分成以下几类: （1）坝基及坝肩渗漏。由于基岩裂隙发育或存在顺河向断层穿过坝基，裂隙和断层未进行防渗处理或防渗处理不完善，致使下游坝脚或下游两坝肩岸坡不同高程出现渗漏点。或导致坝基扬压力较高。 （2）坝体渗漏。由于大坝施工质量差，棍凝上出现蜂窝或冷缝，砌筑砂浆成为渗水通道，碾压混凝土透水或层面缝渗水，或者坝体出现温度裂缝；或坝基及坝肩变形过大引起坝体开裂，导致使下游坝坡出现渗翻，如砌石的砌缝渗漏和裂缝渗漏混凝土的裂缝渗漏、碾压混凝土的层面缝渗漏等。坝休渗漏会导致坝体扬压力升高。 （3）岩溶渗漏。由于水库周边及库底岩溶未进行防渗处理或处理不完善，致使大出现岩溶渗漏，导致大坝坝基扬压力较高，或水库存水困难。 （4）浸蚀性危害。坝基存在可溶成分，地下水浸蚀性使坝基透水性增大。并形成渗漏；或者浸蚀性地下水对混凝土造成浸蚀性破坏。5.2.2 混凝土坝的渗流评价内容 与土石坝相比，混凝土坝的坝体及坝基(一般为岩石)均属强度较高的材料。除软弱带外，一般不会发生渗透变形破坏.其渗流主要是坝基扬压力及坝体渗压力对大坝的受力和稳定存在不利影响。因此，其渗流安全评价的内容与土石坝也存在一定的差异。对已建混凝土坝的渗流安全评价，归纳起来也可分为坝基渗流安全评价和坝体渗流安全评价两个方面，其主要评价内容如下： （1）检查混凝土坝的坝基及两岸坝肩防渗处理措施是否完善。是否满足现行有关规范要求。 （2）复核坝基接触面断层破碎带、软弱夹层和裂隙充填物的抗渗稳定性。 （3）复核棍凝土坝现状条件下坝体防渗、坝基防渗及排水设施的渗流安全性，并预测在未来高水位运行时的渗流安全性。 （4）检查混凝土坝地下水浸蚀性及坝基可溶成分，评价渗流浸蚀性对坝体及坝基安全的影响。检杳混凝土坝坝基及其库区是否存在岩溶渗漏。评价岩溶渗漏对大坝安全的影响。5.2.3 混凝土坝的渗流评价方法 混凝土坝的渗流安全评价方法与土石坝类似，主要评价方法有现场检查、监测资料分析、计算分析(模型试验)、经验类比及专题研究沦证等。 1.现场检查法 现场检查法包括现场观察及现场钻孔检查、检测等。对砌石坝和混凝土坝的坝体渗漏及溶滤破坏等应采用钻孔压水及取芯试验，通过检测的渗透参数和强度评价坝体的防渗性能及其渗流安全，对坝基渗漏及溶毖破坏等应采用钻孔压水试验，通过检测的渗透参数、评价坝基的防渗性能及其渗流安全。对工程现场进行检查，当发生以下现象时可认为大坝的渗流状态不安全或存在严重渗流隐患。 （1）通过坝基、坝体及两坝端岸坡的渗流量在相同条件下不断增大；渗漏水出现浑浊或可疑物质；出水位置升高或移动等。 （2）坝体与两坝肩岸坡，输水管(洞)壁等接合部严重漏水，出现浑浊。 （3）渗流压力和渗流量同时增大，或突然改变其与库水位的既往关系，在相同条件下有较大增长。 2.监测资料分析方法 混凝土坝渗流安全评价应首选监测资料分析方法，并将其分析结果与各种设计或试验给定的允许值(如各种允许比降，扬压力，安全系数等)相比较，判断大坝渗流的安全性。 （1）渗流压力分析评价。根据观测资料，复核混凝土坝有关部位实际(包含推算至未来高水位情况)的渗透比降或扬压力，与其允许值或设计值相比较。并结合工程的其休特点和运行工况等作全面沦证。若渗流压力和渗流量在相同原因量作用下保持稳定或随时问变小时，可判定渗流状态安全。 （2）渗流量的分析评价。渗流量分析应着重研究其当前观测值与历史显现值的相对变化，渗瀚水的水质和携出物含量及其与库水相比的变化情况，结合渗流压力分析，综合评价大坝的渗流安全。若在相同库水位下渗流量和渗流压力同时增大，携出物增多，则表示渗流状况向不利安全的方向发展。 3.计算分析法 一般祝凝土坝的渗透比降比土石坝大得多，渗流特征与土石坝存在较大的差别，渗流场较为复杂。一般需要采用数值分析方法。特别是坝体及坝基设有排水孔幕的混凝土坝，渗流具有较强三维特征，其渗流计算分析需要采用三维渗流数值分析方法，计算分析具有较大难度。 计算分析方法就是采用模拟各种材料介质的渗透特性和各种人渗、排水边界条件，计算坝休、坝基及两岸坝肩各种水位条件的渗流场，井且可根据现状水位实测渗流场，预测未来高水位的大坝渗流场，通过计算的渗流场中渗透比降或渗流压力与允许渗透比降及渗反压力的比较来评价大坝渗流安全。计算分析法也可采用现状水位实测渗流压力反演分析坝体防渗性能及渗翻原因，从而评价大坝渗流安全性。5.2.4 混凝土坝的渗流评价标准5.2.4.1 坝体防渗标准 常规混凝上重力坝和拱坝为连续浇筑的大体积混凝土，防渗能力一般不存在问题，其防渗未做特别要求。砌石坝和碾压混凝土坝因坝体材料的防渗存在不足，一般要求在上游设计防渗板、防渗心墙或防渗层等。 我国碾压混凝土坝设计规范( SL314-2004 )对碾压混凝土坝坝体防渗面板提出如下控制标准: 采用常态混凝土作为上游坝面防渗层时，其抗渗标号的最小允许值为: （1）水头H3060m时，S6。 （3）水头H=60120m时，S8。 （4）水头HJ120m时,应满足设计要求。防渗层最小有效厚度。一般为坝面水头的1/301/15 ,但不宜小与1.0m。 5.2.4.2 坝基防渗标准混凝土重力坝设计规范(SL319 -2005)对坝基防渗提出如下控制标准:（1）防渗帷幕的标准和相对隔水层的透水率应满足下列要求: 1)坝高在100m以上，透水率q为13Lu。 2)坝高在50100m之间，透水率q为35Lu。 3)坝高在50m以下，透水率q为5Lu。（2）防渗帷幕的设计深度。应遵守下列规定: 1)封闭式帷幕:当坝基下存在可靠的相对隔水层，并且埋深较浅时，防渗帷幕应伸人到该岩层内35m。2)悬挂式帷幕:通常在0.30.7倍水头范围内选择。（3）两岸坝头部位，防渗帷幕伸人山体内的长度宜延伸到相对隔水层处或正常蓄水位与地下水位相交处，并应与河床部位的帷幕保持连续性。5.2.4.3 坝基排水混凝土重力坝设计规范(SL319 -2005 )对坝基排水提出如下要求;（1）主排水孔深为帷幕探的0. 4 0. 6倍；高坝、中坝的坝基主排水孔深应不小于10m；当坝葵内存在裂隙承压水层、深层透水区时，除加强防渗措施外，主排水孔宜深人此部位。（2）辅助排水孔深可取62m。5.2.4.4 扬压力混凝土的坝体和坝基均存在扬压力，重力坝与拱坝的扬压力存在一定的差异。混凝土重力坝设计规范( SL319-2005)对坝基及坝体扬压力计算提出如下标准: （1）岩基上各类重力坝底面扬压力分布图形按下列三种情况分别确定: 1)当坝基设有防渗帷幕和排水孔,坝底面上游(坝踵)处的扬压力作用水头为H1，排水孔中心线处为H2 +a(H1-H2),下游(坝趾)处为H2，其间各段依次以直线连接。 2)当坝基设有防渗帷幕和上游主排水孔，并设有下游副排水孔及抽排系统时，坝底面上游处的扬压力作用水头为H1，主、副排水孔中心线处分别为a1 H1 , a2 H2，下游处为H2，其间各段依次以直线连接。 3)当坝基未设防渗帷幕和上游排水孔时，坝底面上游处的扬压力作用水头为H.下游处为H2，其间以直线连接。4)渗透压力折减系数a、扬压力折减系数a,及残余扬压力折减系数a2可按下表采用。第五章 现场安全评价5.1现场安全检查的组织工程现状主要由现场安全检查报告、当前的大坝质评价及安全监测结举体现，根据水库大坝安全鉴定办法和水库大坝安全评价导则( SL258一2000)的要求，鉴定组织单位应组织现场安全检查。在我国的大多数病险水库中，尤其是中、小型水库，安全监测设施损毁严重，或根本就未实施安全监测项口，安全监侧成果的搜集与整理难度较大，因此，在安全鉴定的起始阶段，现场安全检查显得尤为重要.对下一步的地质勘探、现场检测、分项评价、大坝安全分类有着重要的指导意义。5.2现场安全检查项目不同的工程或建筑物，现场安全检查的主要内容，也有所不同，主要应包括以下内容。5.2.1 水库防洪调度重点检查水库调度规程及执行情况、调度人员岗位职责、操作程序等。5.2.2 坝基（1）两岸坝肩区:绕渗、溶蚀、位移、滑坡。（2）下游坝脚:渗流、渗流水水质、坝脚冲刷、淘刷。（3）坝体与岸坡交接处:坝体与两岸接合部位移、脱离，渗流。（4）其他异常情况。5.2.3 大现坝体通过现场查助和座谈了解水库大坝施工及运行情况，仔细检查存在的主要问颐。混凝土坝 （1）坝顶:坝而及防浪墙裂缝、错动；坝体变形、相邻两坝段之间不均匀变形；仲缩缝开介情况、止水破坏或失效。（2）上游面:裂缝、剥蚀、膨胀、伸缩缝开合。（3）下游面:松软、脱落、剥蚀、裂缝、渗漏、杂草生长、滕胀、溶蚀、钙质离析,冻融破坏。（4）廊道:裂缝、漏水，伸缩缝开合情况。（5）排水系统:排水是否畅通、淤塞、排水量变化。（6）其他异常情况。5.2.4 溢(泄)洪设施（1）溢流堰、闸室、闸墩、泄洪洞；混凝土裂缝、变形、剥蚀。（2）公路桥、启闭机排架；混凝土剥蚀、露筋、裂缝。（3）消能设施:护坦、挑流鼻坎是否破坏、下游淘刷情况。（4）闸门:锈蚀、变形、裂缝、焊缝开裂、油漆剥落、锈蚀、钢丝绳锈蚀、磨损、断裂、止水损坏、老化、漏水、闸门振动、空蚀。（5）控制设备:变形、裂纹、螺(铆)钉松动、焊缝开裂、锈蚀、润滑、磨损、电、汕、水系统故障、操作运行情况。（6）其他异常现象。5.2.5 大坝安全监测（1）大坝安全监测规程、安全监测人员配备。（2）监测项目、精度、资料整编情况。5.2.6 防之代公路（1）路面。（2）路基。（3）公路两侧边坡。（4）排水沟。5.2.7 水库（1）水库:渗漏、地下水位波动值、冒泡现象、库水流失、新的泉水。（2）近坝库区:附近地区渗水坑、地槽、四周山地植物生长情况、公路及建筑物的沉陷、与大坝在同一地质构造上其他建筑物的反应；原地面剥蚀、淤积。（3）塌方滑坡:库区滑坡规模、方位及对水库的影响和发展情况。（4）其他异常情况。在进行现场安全检查时，可采用填写表格的方式进行。5. 3安全检查中应注意的问题 水库大坝现场安全检查一般由水库大坝主管单位组织，安全评价单位、水库管理等单位参加，对情况比较复杂的水库大坝可根据情况邀请相关专业的专家指导。现场安全检查一般应安排在安全鉴定工作初期进行，以便更好地指导下步安全评价工作。现场安全检查应注意以下问题: （1）现场安全检查报告应对地质勘探、混凝土及金属结构检测提出意见，对各分项评价工作重点提出建议。 （2）水库大坝现场安全检查应全面。应包括各主要永久建筑物，以及防汛公路、安全检测设施、水库防汛调度等。（3） 水库大坝现场安全检查应重点突出，应针对相关建筑物存在的病险、缺陷等问题进行重点检查。第六章 应力计算6材料力学法应力计算6.1工程概况QW水库位于辽宁省辽阳境内太子河干流上，坝址以上流域面积6175km2，年径流量24.5亿m3，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、工业用水，并结合供水进行发电等综合利用的大（）型水利枢纽。最大库容7.91亿m3。水库按100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，相应水位为101.80m及102.00m。上游观音阁水库建成后，QW水库设计标准由100年一遇提高到300年一遇，相应水位为100.80m；校核标准由1000年一遇提高到10000年一遇洪水，最高水位仍保持102.00m。水库下游45km为辽阳市、50km为长大铁路和沈大高速公路，共计保护人口140万人，耕地164万亩。水库建成后，辽阳市防洪标准由20年一遇提高到100年（现接近200年一遇）。农田防洪标准由5年一遇提高到20年（现增加到50年一遇）；有效灌溉面积122万亩；工业供水1.12亿m3，年发电量8000万kWh。QW水库工程1970年11月开工，1972年11月基本建成并投入运行，1974年10月30日移交水库管理处。大坝为混凝土重力坝，由挡水坝段、溢流坝段、电站坝段三部分组成，大坝全长532m，共31个坝段，其中：13#（右侧）和2231#（左侧）坝段为挡水坝段，长217.3m；418#为溢流坝段，长274.2m；1921#为电站坝段，长40.5m。坝顶高程103.50m，最大坝高50.3m。 溢流坝段位于主河床，堰顶高程84.80m，设14个溢流表孔，由14扇12m12m弧形钢闸门控制。堰面顶部采用克-奥非真空曲线，70.93m高程与1:0.9直线段连接，67.74m高程与反弧段连接，反弧半径18.1m，挑坎高程66.00m，挑射角 40；在闸墩中间隔布置6个泄流底孔，孔口尺寸为3.5m8.0m，采用平板钢闸门控制。电站装机5台，总装机容量4.444104kW。6.2计算理论材料力学法是应用最广，最简便，也是重力坝设计规范中规定采用的计算方法。材料力学法不考虑地基的影响，假定水平截面上的正应力y按直线分布，使计算结果在地基附近约1/3坝高范围内，与实际情况不符。但这个方法有长期的实践经验。多年的工程实践证明，对于中等高度的坝，应用这一方法，并按规定的指标进行设计，是可以保证工程安全的，对于较高的坝，特别是在地基条件比较复杂的情况下，还应该同时