昭通市昭阳区孔家湾水库除险加固工程初步设计n.doc

科类 工学 编号（学号）20061363 本科生毕业设计昭通市昭阳区孔家湾水库除险加固工程初步设计the reinforcement preliminary design of kongjiawan reservoir, zhaoyang ,zhaotong，yunnan胡 艳指导教师： 邱 勇 职称 副 教 授 云南农业大学 昆明 黑龙潭 650201学 院： 水利水电与建筑学院 专 业： 水利水电工程 年级： 2006级 设计提交日期：2010年6月1日 答辩日期： 2010年6月5日云南农业大学2010年6月21 云南农业大学水利水电与建筑学院毕业设计 昭通市昭阳区孔家湾水库除险加固工程初步设计摘 要孔家湾水库水库建于长江-横江-昭鲁河上游支流上，属长江流域横江水系。水库位于昭通市南面的永丰镇境内，与永丰水库相邻，距昭阳区城10公里，坝址以上控制径流面积为2.07km2，地理位置为东经1033912，北纬271447。该水库于1957年开工建设，1958年建成使用，水库经多年运行，坝体出现明显沉陷，下游出现多处集中渗漏点，大坝存在严重的坝体渗漏、坝基渗漏、两坝肩绕坝渗漏，经大坝安全评价综合评定孔家湾水库大坝安全类别为三类坝。本次毕业设计的目的是：在大坝安全评价的基础上针对孔家湾水库坝体病害提出相应的除险加固措施以完成初步设计。具体完成了以下内容，首先对现状坝体渗流稳定、抗滑稳定和抗震稳定进行复核计算，然后根据坝体存在的相关病害进行除险加固设计。结合孔家湾水库具体情况，所采取的除险加固措施有对坝体上、下游坝面进行整修，培厚下游坝坡并新建排水棱体；对坝体及坝基、坝肩进行防渗处理等。再从水库枢纽区地址条件和施工工艺上对坝体防渗方案进行比选，确定坝体、坝基及两坝肩的防渗方案即：帷幕灌浆防渗方案。最后对坝体重新分区计算物理力学指标，从而进行坝体渗流稳定、抗滑稳定、抗震稳定计算分析，使除险加固后的坝体满足规范要求。关键词：渗流稳定；抗滑稳定；抗震稳定；险加固初步设计；坝体；孔家湾水库abstractkongjiawan reservoir was built in the changjiang-hengjiang-zhaolu river . a yangtze river water system hengjiang, reservoir zhaoyang district of zhaotong city in the southern part of the company in the town,nearly the yongfeng reservoir. 10 km of the zhaoyang in the town, the dam site run-off area of control over 2.07 km2. located east longitude 1033912, latitude 271447.kongjiawan reservoir in december 1957 to start construction in april 1958 to complete construction projects. after years of running the reservoir, dam apparent subsidence, many concentrated in the lower reaches of leakage, there is a dam dam leakage, foundation leaks, the two abutment around the dam leakage and leakage of the dam-combined, according to shortage of reservoir safety evaluation report can be found on the arakawa reservoir dam for the three categories. the aim of this graduation project is: in the dam safety evaluation on the basis of the kongjiawan reservoir dam against disease by the corresponding reinforcementme asures to complete the preliminary design. the specific contents include: the first dam in accordance with the status quo, as well as geological prospecting results to the status quo dam seepage and stability, structural stability and seismic stability calculation review. according to the dam and related diseases for reinforcement design. with the kongjiawan reservoir specific circumstances, taken by the reinforcement measures for the dam, the dam downstream of a renovation, hau pei downstream slope and drainage new prismatic . and the foundation of the dam, the abutment of a seepage control. from the reservoir area hub once again address the conditions and the constructi on of the dam on the programme of anti-seepage than the election to determine the dam, the foundation and the two abutment of the programme that is impervious: curtain grouting for the programme, the final weight of the dam new district calculation of physical and mechanical indicators, which conducted the dam seepage and stability, structural stability and seismic stability analysis, after reinforcement of the dam to meet regulato ry requirements. key words: seepage and stability; sliding stability; seismic stability; risk strengthening the preliminary design; dam; reservoir on the shortage云南农业大学水利水电与建筑学院毕业设计 昭通市昭阳区孔家湾水库除险加固工程初步设计目 录1.工程概况11.1水库基本情况11.2除险加固的必要性11.3工程等级、洪水标准及地震设防烈度11.4工程病险状况22.工程水文及工程规模62.1区域水文及气象特性62.2设计洪水62.3坝顶高程复核72.4死水位92.5 正常蓄水位及正常库容93.工程地质条件103.1区域地质103.2库区工程地质条件113.3枢纽区工程地质条件134.现状坝体复核计算174.1土料分析174.2坝体渗流稳定复核224.3坝体结构安全复核264.4抗震安全复核285.枢纽工程除险加固设计285.1水库枢纽除险加固工程布置285.2大坝除险加固设计295.3坝体稳定分析计算326.结语44参考文献45致谢47图纸：1、孔家湾水库病害分布图2、孔家湾水库枢纽平面布置图（推荐方案）3、孔家湾水库防渗布置图（推荐方案）4、孔家湾水库防渗参数表（推荐方案）5、孔家湾水库坝体结构布置图（推荐方案）6、孔家湾水库枢纽平面布置图（比较方案）7、孔家湾水库防渗布置图（比较方案）8、孔家湾水库防渗参数表（比较方案）9、孔家湾水库防渗参数表（比较方案）10、孔家湾水库坝体结构布置图（比较方案）11、孔家湾水库地理位置图工程特性表序号及名称单位加固前值加固后值一、水文1.流域面积(本区)km22.072.07 2.利用的水文系列年限年45.00 3.多年平均年径流量(本区) 万m3 4.代表性洪水标准正常运用（设计）洪水标准%3.303.30 非常运用（校核）洪水标准%0.330.33 5.最大泄量设计洪水位时最大泄量m3/s2.74校核洪水位时最大泄量m3/s4.5二、水库1.水库水位校核洪水位m1915.441915.44设计洪水位m1914.581914.58正常蓄水位m1912.41912.4死水位m1907.751907.752.水库容积总库容(校核洪水位以下库容)万m3107.57107.57兴利库容万m380.3380.33 死库容万m39.359.35三、工程效益指标1.防洪效益(保护面积) 万亩2.灌溉效益(面积)万亩0.10.13.其他工程特性表四、主要建筑物及设备1.挡水建筑物型式地震基本烈度/设防烈度7/77/7主坝顶高程m1916.01916.0主坝最大坝高m11.811.8主坝坝顶长度/坝顶宽度m160/3160/3 2.泄水建筑物 型式开敞式宽顶堰开敞式宽顶堰 底板高程m1912.401912.40闸孔尺寸m3m23m2 单宽流量m3/(s.m)4.54.5消能方式闸门道22启闭机台11设计泄洪流量m3/s2.74 校核泄洪流量m3/s4.53.输水建筑物 设计流量m3/s 最大流量m3/s0.230.23 输水道型式钢筋混凝土城门洞形钢筋混凝土城门洞形 长度m4747 断面尺寸m0.7m0.8m0.7m0.8m 衬砌型式mm5.0浆砌石拱涵 闸门道11 启闭机台111.工程概况1.1水库基本情况孔家湾水库水库建于长江-横江-昭鲁河上游支流上，属长江流域横江水系。坝址以上控制径流面积为2.07km2，地理位置为东经1033912，北纬271447。行政区划属昭通市昭阳区永丰镇人民政府，该水库与永丰水库相邻，距昭阳区城10公里。孔家湾水库总库容107.57万m3（本次复核值），兴利库容80.33万m3（本次复核值），调洪库容为17.89万m3（本次复核值），死库容为9.35万m3（本次复核值）。正常运用洪水标准为20年一遇（设计洪水p=5%）；非常运用洪水标准为100年一遇（校核洪水p=1%）。水库正常蓄水位1912.40m，设计洪水位1914.58m（本次复核值），校核洪水位1915.44m（本次复核值），死水位1907.75m。孔家湾水库于1957年开工建设，1958年建成使用，最大坝高11.8m，坝顶长160m，总库容107.57万m3（本次复核值）。主要建筑物包括：大坝、输水涵洞、溢洪道等。1.2除险加固的必要性孔家湾水库位于昭通市南面的永丰镇新民村，与永丰水库相邻，距昭阳区城10公里，水库主要灌区为永丰镇新民村，灌区内土地肥沃，气候温和，适宜种植多种作物，是昭阳区主要粮作区之一，控制灌溉面积达0.1万亩，水库灌溉供水可通过复蓄调节使用，抗御了多年的洪旱灾害，促进了农业经济的发展；同时水库也担负着重要的防洪任务，对保护水库下游0.3公里处的永丰镇集镇、0.5公里处的新民村4-8组村庄（人口4000人，保护耕地1500亩）、213国道（距离水库约2公里）及昭（通）鲁（甸）公路等的生命财产安全起到了至关重要的作用。目前，水库已病险严重，正常运行无法保障，为此对该水库进行除险加固势在必行。水库由于受病害影响，工程效益得不到正常发挥，影响了农业生产发展，农民生活贫困。水库如果溃坝将给下游人民生命财产造成一定损失。1.3工程等级、洪水标准及地震设防烈度根据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000），该水库工程规模为小（1）型，工程等别为等，其主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。根据国家防洪标准（gb50201-94），水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000），孔家湾水库总库容107.57万m3（本次复核值），属小（一）型水利工程，永久性水工建筑物级别为4级，最大坝高11.8m，水库上下游水位差小于10m，故其水库枢纽工程挡水建筑物的防洪标准应按平原区、滨海区的设计标准设计。确定水库正常运用洪水（设计洪水p=5%）标准为20年一遇；非常运用洪水（校核洪水p=1%）标准为100年一遇。根据中国地震动参数区划图（gb183062001），孔家湾水库工程区地震动峰值加速度为0.1g，地震动参数反应谱周期为0.45s，相应地震基本烈度属度。根据工程规模，确定抗震设防烈度为度。1.4工程病险状况（1）坝基河床冲洪积层及强弱风化岩体的承载力满足要求，但结构松散，裂隙发育，变形模量较小。坝体筑坝土料级配差，碾压机具落后，施工工艺、质量控制不规范，坝体填筑压实度低，长期在荷载及渗透水作用下将产生变形，致使坝基岩（土）体抗滑稳定性差。坝体填筑压实度低，层间结合不密实，存在层间透水问题。施工时坝基清基不彻底，且未进行开挖截水槽和帷幕灌浆等防渗处理，存在渗漏问题。建坝时，左、右坝肩均未进行彻底的表部清挖，也未开挖结合槽进行灌浆处理，同时对坝体与岩石岸坡接触处，在邻近0.51.0m范围内未采用渗透性较小的粘土填筑，左右坝肩均存在绕坝渗漏及坝端结合部渗漏问题。（2）现状坝体形态不规整，坝顶凸凹不平，现状上游坝面护坡块石残缺不全，极其零乱，有沉陷、隆起、风化严重及风浪淘蚀等异常现象，垂直沉降量达8.17%；下游坝坡坡面凸凹不平，存在浸湿、渗漏现象，坝脚排水沟淤积严重、排水不畅，且无排水棱体，下游坝面浸润线出逸点高程1908.9m，潮湿面积约为320m2。（3）坝下砌石输水涵洞常年存在漏水，无事故检修闸，闸门大面积锈蚀严重，关闭不严，启闭机老化严重，操作困难，应急能力差，涵洞出口渗漏量约为20l/s。（4）溢洪道工程老化现象严重，进口已破坏，泄槽严重淤积，墙体开裂、变形、基础不均匀沉陷。（5）水库运行管理条件差、工作不正常，坝体监测设施不完善；孔家湾水库现状坝区图片坝顶不规整路面上游坝面杂草丛生上游坝面凹凸不平上游坝面局部被掏空下游坡凹凸现象严重下游坡树木繁茂下游无排水棱体、排水沟被淤积涵洞渗水严重涵洞出口砌石体已变形溢洪道进口已破坏溢洪道严重淤积启闭设备锈蚀变形据大坝安全鉴定综合评价，孔家湾水库现状工程质量等级为不合格，水库运行管理等级为差，大坝抗滑稳定性差，防洪标准、大坝结构安全等级、，渗流安全等级、抗震安全等级、水库金属结构安全等级等均为c级，综合评定孔家湾水库大坝安全类别为三类坝。2.工程水文及工程规模2.1区域水文及气象特性昭通地处低纬度、高海拔、受季风控制和台阶地形影响的季风高原型气候。干湿季节分明，干季降水稀少，旱情普遍，雨季降水集中，多洪涝灾害。降水量的季节变化很大，汛期雨量集中，占年降水量的78%。水汽以印度洋暖湿气流输送为主，经横断山脉的层层阻隔，在高原上已大为减少。但因扼居冷锋天气入侵云南的重要门户，当其作用在北部新月形坡面上时，引起强烈的阻挡、抬升和水平辐合作用，而造成滇东北大暴雨区和高值洪水区。在静止锋作用下，形成了北部湿润和十分湿润、南部半湿润甚至半干旱的中尺度的水文气象规律。由于山峦高耸，河流深切，相对高差达数百米至千余米之大，气候、土壤和植被的垂直带性十分显著，形成相应的洪水和其它水文现象的垂直带谱也是非常鲜明的。昭阳区位于云南省东北部，东与贵州省威宁县交界，南与鲁甸县相连，西濒金沙江与四川省金阳县隔江相望，西北、东北与永善、彝良县毗邻。区内地势西高东低，为滇中凹部的东北端，有较完整的高原地貌。两大山系横亘境内，东为乌蒙山脉西延伸尾端，山势磅礴，高峰林立；西为横断山脉凉山山系分支东伸边缘，山高坡陡，海拔悬殊；大山包乡独石包包海拔3364m，为境内最高点，大寨子乡茅坡海拔494 m，是全区最低处。两山系之间为昭通坝子、洒渔坝子、靖安坝子，均是粮食主产区。利济河经昭通坝子汇入洒渔河，洒渔河流经洒渔、靖安坝子后出境；金沙江流经境内23km。全区坝区占33.6%，山区占64.3%，江边河谷地带占2.1%。昭通坝子海拔约1950 m，地势平坦，丘坝相间，为典型的高原湖积盆地，昭通城坐落在坝子中间。境内地处暖带，为北纬高原大陆季风气候。冬季气温较低，夏季气候凉爽，干湿两季分明。根据昭通气象台观测资料，全年无霜期220天左右，年均气温11.6，最热月7月均温19.8，最冷月1月均温2，全年活动积温10的3217，年均日照时数1902.02小时，年降水量735mm，多年平均最大风速为20.7m/s。2.2设计洪水根据国家防洪标准（gb50201-94），水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000），孔家湾水库总库容107.57万m3（本次复核值），属小（一）型水利工程，永久性水工建筑物级别为4级，最大坝高11.8m，水库上下游水位差小于10m，故其水库枢纽工程挡水建筑物的防洪标准应按平原区、滨海区的设计标准设计。确定水库正常运用洪水（设计洪水p=5%）标准为20年一遇；非常运用洪水（校核洪水p=1%）标准为100年一遇。由孔家湾水库安全评价报告知，从工程防洪的重要性、安全性方面考虑，由推荐暴雨洪水法计算出的孔家湾水库设计洪水成果如下表2-1：表2-1 设计洪水成果表时段p=0.33%p=1%p=2%p=3.33%p=5%洪峰（m3/s）38.1932.2431.9325.5023.26洪量（万m3）32.5727.626.2621.9202.3坝顶高程复核2.3.1基本资料（1）工程等级及建筑物级别、水库特征水位、地震设防烈度等基本资料孔家湾水库属小（一）型水库工程，其主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。（2）水库特征水位及坝高水库正常蓄水位1912.40m，现状运行水位1909.30m，校核洪水位1915.44m（本次复核值），设计洪水位1914.58m（本次复核值），死水位1907.75m。孔家湾水库最大坝高11.8m，坝顶高程1916.00m。（3）根据1/400万中国地震动参数区划图（gb18306-2001），孔家湾水库工程区地震动峰值加速度为0.1g，地震动参数反应谱特征周期0.45s，相应地震基本烈度为度，地震设防烈度取为度。（4）风速：据昭通气象资料，上荒冲水库坝址区多年平均最大风速为20.7m/s（5）大坝参数据1：20000库区地形图，可量算得孔家湾水库在设计洪水位下的吹程0.45km，校核洪水位下的吹程0.46km, 上游迎水坡边坡系数2.5, 坝长160m,。2.3.2大坝超高复核按碾压式土石坝设计规范（sl274-2001）计算：y=r+e+a其中，y为大坝安全超高值（m）；r为设计波浪爬高（m）；e为风浪壅水水面高度值（m）；a为安全加高值（m）。对于4级土石坝取累积概率p=5%的爬高值，经计算波浪爬高：r正常=0.77m r非常=0.48m风壅水面高用公式计算，经计算:e正常=0.003m e非常=0.002m安全加高:对于4级土石坝，取a正常=0.5m a非常=0.3m于是y正常=1.27m y非常=0.78m2.3.3工况组合（1）设计洪水位+正常运用情况超高，坝顶所需防护高程为1915.85m，低于现状坝顶高程0.15m。（2）校核洪水位+非常运用情况超高，坝顶所需防护高程为1916.22m，高于现状坝顶高程0.22m。（3）正常水位+非常运用情况超高+地震安全加高。地震安全加高考虑地震涌浪高0.7m，地震附加沉陷考虑经多年运行和设防烈度，取0.3m，坝顶所需防护高程为1914.18m，低于现状坝顶高程1.82m。（4）正常水位+正常运用情况超高，坝顶所需防护高程为1913.67m，低于现状坝顶高程2.33m。表2-2 水库坝顶高程复核计算表序号项 目水位超高所需高程备注(1)设计洪水位+正常运用情况超高1914.581.271915.85-0.15(2)校核洪水位+非常运用情况超高1915.440.781916.220.22(3)正常水位+非常运用情况超高+地震安全加高1912.401.781914.18-1.82(4)正常水位+正常运用情况超高1912.401.271913.67-2.33通过对不同频率的设计洪水进行调洪计算，孔家湾大坝不同频率设计洪水位所需坝顶高程见下表。可见水库大坝目前仅能满足三十年一遇洪水及相应超高要求。表2-3 孔家湾大坝不同频率设计洪水位所需坝高表（超高按非常运用情况） 序号频 率(%)水 位(m)超 高(m)所需高程(m)备 注(1)21915.330.781916.110.11(2)3.331914.790.781915.57-0.43水库现状大坝坝顶高程为1916.0m，以上四种工况所需的最大坝顶高程为1916.22m，高于现状大坝坝顶高程0.22m。因此，水库大坝不能够满足高程要求。经本次复核，水库大坝可以满足20年一遇（p=5%）设计洪水及其超高要求，能满足100年一遇（p=1%）的校核洪水，但不能满足相应的超高要求，水库大坝所需最大坝高，高于现状坝顶高程为0.22m。能满足近期非常运用洪水50年一遇的校核洪水，但不能满足相应的坝顶高程要求。目前大坝只能满足30年一遇的校核洪水及其超高要求。2.4死水位所谓死水位是指能够满足下游用水要求的最低水位。应根据下游用水量和输水涵洞的过流能力来确定。经计算确定孔家湾水库的死水位为1907.75m，由水位库容曲线可查得对应的死库容为9.35万方。2.5 正常蓄水位及正常库容水库原设计正常蓄水位1912.4m，相应库容89.68万m3，本次设计确定维持水库原设计正常蓄水位1912.40m不变，相应库容为89.68万m3。3.工程地质条件3.1区域地质（1）地层岩性工程区分布泥盆系、石炭系、二叠系、上第三系及第四系地层，现由新到老分述如下：泥盆系曲靖组（q2q）：为一套以浅海相碳酸盐为主，夹滨海沼泽相含煤碎屑岩、梅线。厚度45182m。泥盆系（d3）：呈条带状分布于工程区东南部。岩性为灰、深灰色白云岩、砂质白云岩夹角砾状白云岩、泥质白云岩，偶见石膏岩；顶部为灰白、浅灰色灰岩。厚度120218m。石炭系大塘组（c1dj）：分布于工程区东南部。上部岩性为黑色页岩、炭质页岩夹煤线及灰岩透镜体；下部为灰色细粒石英岩砂岩、黑页岩夹煤线。厚度17568m。二叠系梁山组（p1l）：主要分布于坝址区及近坝库岸。上部：浅灰、浅棕色中粗粒石英砂岩，灰色页岩、砂砾岩及劣煤层；下部：紫灰、姜黄色粉砂质泥岩夹多层灰岩。厚度10228m。二叠系栖霞组（p1q）：分布于工程区的西北部，岩性为灰、浅灰夹深灰色灰岩，夹少量的白云质灰岩。厚度114327m。二叠系峨眉山玄武岩组（p2e）：分布于工程区的北部。上部岩性为铁黑色致密状玄武岩及橄榄钛辉玄武岩、少量杏仁状玄武岩；中部为深灰、灰黑色致密状玄武岩，杏仁、斑状玄武岩，玄武杏仁岩组成多个喷发韵律；下部为以粗、细火山角砾岩及少量集块岩为主，夹灰色凝灰岩。厚度4391332m。上第三系（n2）：分布于工程区的东北部、西北部及东南部。岩性为砾灰、浅灰、蓝绿色粘土、砂质、钙质或炭质粘土夹褐煤，底部为砾岩。厚度3749m。曲靖组（d2q）与梁山组（p1l）二者或断层接触，或假整合接触。库盆主要位于此两套地层中。残坡积层（qhel+dl）：主要分布于缓坡地带和地形低凹处。岩性为褐红、灰褐、紫红色粘土、含角砾粉质粘土、粉质土砾、碎石等，厚度小于5.0m。冲洪积层（qhal+pl）：分布于水库所坐落的河床及冲沟内。岩性为褐灰、褐红、灰黑色。一般上部为粉质粘土、粉土、粉砂；中下部为砾砂、圆砾。厚度小于10.0m。（2）地质构造工程区在区域构造上，位于川滇经向构造体系之绿汁江小江南北向构造带东缘与其东侧滇东多字型构造的结合部位，有展布方向为：北东向、南北向及北西向三组构造形迹，主要表现为向斜多呈宽缓型，背斜则多呈窄徒型，断裂以压扭性为主，倾角一般很陡，其中北东向和南北向构造遍布全区，占据主体，明显组成区内的主干构造，而北北西向构造则零星分布，不占重要地位。工程区位于区域性北东向罗马口构造带与翻身村构造带所挟持的地块内。地质构造相对简单，水库西2km处是观音岩推测断层；倾向北东，断层破碎带宽约5m。（3）区域稳定及地震基本烈度工程区地处木杆永善雷坡马边强烈地震活动带的东南端100公里外。区内地震较频繁，有历史记载地震上百次，强震少，微弱震较多。在近年来昭通市发生的四次地震（其基本情况见表1-3）中，孔家湾水库受波及影响，经区水利局技术人员和水库管理人员联合检查，水库有细微的裂缝，无危害水库安全运行的重大灾害现象发生。（4）地形地貌工程区紧位于昭通市南面的永丰镇新民村，主要受地层岩性及北北东向构造控制，库区属构造侵蚀、构造剥蚀中低山地貌，库区地势较开阔，左、右两岸坡度平缓。水库位于构造侵蚀、构造剥蚀中低山地貌与湖泊（沼泽）堆积地貌的结合部。3.2库区工程地质条件（1）地层岩性库区出露地层主要为古生界泥盆系中统曲靖组（d2q）白云质灰岩；古生界二迭系下统梁山组（p1l）泥质粉砂岩、页岩夹煤线；新生界第四系冲积层(qal)、坡积层(qdl)。现由新到老分别描述如下：a、第四系（q）坡积层（qdl）：褐色、褐红色、湿，可塑状角砾土、含砾粘土、粉质粘土、角砾土及碎石土，主要分布于水库周边山坡。冲积层（qal）：为灰色、灰黄色粘土，一般上部为粉质粘土、粉土、粉砂；中下部为砾砂、圆砾，主要分布于库区主河谷及两侧冲沟。b、古生界二迭系下统梁山组（p1l）泥质粉砂岩：姜黄、绿黄色，细粒结构，薄至中厚层状构造，强风化，中硬质岩石，分布于整个库区。c、古生界泥盆系中统曲靖组（d2q）白云质灰岩：灰、灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，弱风化，中硬质岩石，分布于整个库区，在坝址区左岸出现。（2）地质构造库区地质构造相对简单为背斜构造，构造形迹主要表现为向斜多呈宽缓型，背斜则多呈窄徒型，断裂以压扭性为主，倾角一般很陡，倾向下游略偏右岸，坝址无构造影响。（3）地形地貌库区地势开阔，库水面以上为农田耕地，坡度平缓，由于没有树林植被，具有一定的水土流失流向库内。库区不存在坍塌和滑坡等不良地质现象。库区周围无低邻谷存在，不会产生渗漏。坝址区地形左高右低，呈敞开式河谷，两岸山体宽厚，绕渗的可能性很小。大坝下游地势开阔平坦，下游0.3公里处是永丰镇集镇，213国道0.5公里（距离水库约2公里）、昭（通）鲁（甸）公路3公里及农作稻田。（4）水文地质条件本区地下水受地层岩性，构造、地貌等综合因素的影响和控制明显，按地下水类型为松散岩类孔隙水。主要赋存在第四系松散堆积层中，一般埋深4.88.1m，多沿不透水的基岩顶板渗出，富水性贫乏，库区主要靠大气降水补给，水量随季节性变化，与大气降水密切相关，库区及库区两岸无低邻谷，不存在渗漏问题。（5） 库区工程地质条件评述库区主要含水层为古生界二迭系（p1l）泥质粉砂岩、泥盆系（d2q）白云质灰岩，其富水性随深度增加而减弱，深部岩石风化较弱，裂隙不发育，其透水性强弱主要由溶穴及溶隙控制，第四系残坡积层和冲洪积层含孔隙水，分布于两岸山体表层的残坡积层富水性弱，是库区的相对隔水层，而分布于河谷的冲积层富水性强。库区内含水层接受降雨补给后以泉的形式向地形低洼处排泄。水库蓄水条件好，水库运行多年，均未发现库区渗漏现象。库区周围地形自然坡度812，局部地段可达16，岩层倾角大于地形坡度，稳定性较好。（6） 库岸稳定性评价库区地势开阔，左、右岸平缓，自然坡度812，近坝岸坡基岩不存在滑动的边界条件，水库运行多年，未发现规模较大的滑坡、崩塌等不良物理地质现象，库岸稳定性较好。3.3枢纽区工程地质条件（1）地层岩性根据钻探揭露情况，坝址区地层较为单一，主要由古生界泥盆系中统曲靖组（d2q）白云质灰岩；古生界二迭系下统梁山组（p1l）泥质粉砂岩；新生界第四系冲积层(qhal)、坡积层(qhdl)、人工筑坝体(qs)及路面垫层（角砾土）。现将岩性自上而下分别描述如下：a、第四系（q）路面垫层（角砾土）：主要成分为碳渣，灰岩砾石，砂性粘土弱胶结，中等密实，厚度约40cm。人工筑坝体(qs)：黄色、褐色、褐红色，稍湿-湿，稍-中密，具有分层性，可塑至硬塑状态，以硬塑为主，含砂岩砾石，粒径230mm，含量015，棱角状。筑坝土钻探最大揭穿厚度10.60m。坡积层（qdl）：褐色、褐红色、湿，可塑状角砾土、土质均匀的粉质粘土，筑坝土钻探最大揭穿厚度6.10m。冲积层（qal）：为灰色、灰黄色饱水，稍密状，为弱风化砂岩，其间粘砂土充填，钻探最大揭穿厚度0.60m。b、古生界二迭系下统梁山组（p1l）泥质粉砂岩：姜黄、绿黄色，细粒结构，薄至中厚层状构造，强风化，风化节理裂隙发育，中硬质岩石，钻探最大揭穿厚度6.40m。c、古生界泥盆系中统曲靖组（d2q）白云质灰岩：灰、灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，弱风化，中硬质岩石，节理裂隙较发育，完整性差，取芯呈碎块至短柱，钻探最大厚度9.97m。（2）地质构造坝址区地层为一背斜构造，未发现明显的断裂构造，坝址区主要为出露地层为古生界二迭系（p1l）泥质粉砂岩及泥盆系（d2q）白云质灰岩，由于地层较老受多期构造运动的影响，岩层倾角较大，中厚层状，节理裂隙发育。 （3）水文地质坝址区岩体含水性和透水性与地层岩性及构造密切相关，第四系坡积层和冲积层透水性为弱中等透水，主要属中等透水层，局部为强透水层，坝体岩性为古生界二迭系（p1l）泥质粉砂岩及泥盆系（d2q）白云质灰岩，其局部富水性强较强，岩层节理裂隙较为发育，使岩层透水性局部较强。（4）坝基工程地质条件及稳定性分析根据钻孔资料，河床坝基表部覆盖为坡积层(qdl)：褐色、褐红色、湿，可塑状粉质粘土，厚度大于5m，透水率13.414.5lu，属中等透水层。粘粒含量约15%，天然密度为1.88g/cm3，饱和密度为2.18g/cm3，属中密状态，粘聚力为35.8kpa，内摩擦角17.9，孔内标准贯入击数为445击。坝基下伏基岩为二迭系（p1l）泥质粉砂岩、泥盆系（d2q）白云质灰岩，厚度大于7m，透水率14.314.5lu，属中等透水层。据工程类比，强弱风化岩体天然密度2. 0 g/cm3，饱和密度2.1 g/cm3，粘聚力35.0kpa，内摩擦角20.0。坝基表部覆盖层渗透系数k=2.3910-47.710-5cm/s，属弱-中等透水层；下伏全强风化岩体的透水率14.3145lu，属中-强透水层。据地勘及土工试验结果表明，孔家湾水库未设粘土墙，同时从建坝时的设计及施工资料显示，当时坝基也未进行开挖截水槽和帷幕灌浆等任何形式的防渗处理，因此坝基将无可避免地存在严重渗漏问题。（5）坝肩工程地质条件及稳定性评价a、右坝肩右岸肩出露地层为坡积层(qdl)：褐色、褐红色，湿，可塑状粉质粘土，下伏为古生界二迭系（p1l）泥质粉砂岩、泥盆系（d2q）白云质灰岩，为其全强风化，岩体总体上为碎砾及碎块结构，岩石完整性差，右坝肩山体平缓单薄，边坡稳定性一般。建坝时，右坝肩表部清挖不彻底，且未开挖结合槽和进行灌浆处理，由现场地勘zk3揭示：表部全强风化岩体厚大于13.73m，透水率为69.5100.8lu，属中强透水层，故右坝肩存在绕坝渗漏及坝端结合部渗漏的隐患。b、左坝肩左坝肩出露地层表部为厚06.90m的第四系含砾粘土：黄，褐色，褐红色含碎石粘土，稍湿-湿，稍-中密，具有分层性，可塑-硬塑状，以硬塑为主，含砂岩砾石，砾径230mm含量0-15，二迭系（p1l）泥质粉砂岩、泥盆系（d2q）白云质灰岩，现场地勘zk1揭示坡残积层全强风化岩体厚大于6.9m，接触带渗透系数为k=6.5410-41.2010-5cm/s，属中等透水层，表明左坝肩存在层间错动和绕坝渗漏现象。（6）坝体工程地质条件及稳定性评价筑坝土料为黄，褐色，褐红色含碎石粘土为主，稍湿-饱水，稍-中密，可塑-硬塑状，以硬塑为主。据室内颗粒分析试验，砾粒组含量为1.5%19.5%，砂粒组含量为8.5%19.3%，粉粒含量30.7%52.2%，粘粒含量34.0%50.0%，胶粒含量26.0%37.5%，不均匀系数cu12，曲率系数cc=0.060.23。土料压实填筑干密度1.261.51g/cm3，压实度7892.5%，小于规范值98%的要求。据钻孔内注水试验资料，其渗透系数为1.2010-46.5410-6cm/s，属中等透水层。内摩擦角16.323.61，粘聚力14.465kpa，级配不良，密实性差。从土料的上述颗粒组成情况知，坝体填筑土料以粉粒、粘粒为主，颗粒级配差，这样的土料对含水量的变化较敏感：若土料在偏干状态下碾压，其粘聚力和颗粒间的内摩擦力难以克服，碾压后的土体结构多为片状排列，在浸水时，土粒间的润滑作用增强，土粒相互间易于移动而出现较大的附加压缩变形；若土料在偏湿状态下碾压，碾压后的土体具有扰动的超固结粘性土的抗剪强度特性，其应力应变关系多为应变软化型，其力学强度较低，填土易于形成“橡皮土”或“千层饼”结构。而坝体施工时对填筑土的含水量采用人工挑水洒泼控制，均匀性较差，导致碾压后的坝体质量较差，力学指标偏低。在该坝19571958年的填筑施工过程中，采用人工分组挑土，马车、手推车运输，划块段作业，每层铺土厚度一般在40cm以上，各段填土厚薄不均匀，含水量控制采用人工挑水洒泼，碾压采用牛拉石碾结合人工夯打进行，碾压程度不够，坝体土的层间结合部位未做任何处理，坝体出现分层现象，上坝土料的物理力学指标未做过任何控制。由于碾压机具落后及碾压工艺、质量的控制措施不规范，导致坝体填筑后的密实度较差，存在层间结合不密实的问题。（7）输泄水建筑物工程地质条件及稳定性评价输水涵洞位于大坝右岸，为坝下浆砌石拱涵，其基础坐落在古生界二迭系（p1l）泥质粉砂岩、泥盆系（d2q）白云质灰岩层上，稳定性中等，透水性强，而输泄水涵洞又未设截流环等防渗设施，存在结合部位渗漏问题。输泄水涵洞衬砌体采用m5.0水泥石灰砂浆砌毛石或料石，强度低，受水流溶蚀作用衬砌砂浆已出现脱落现象，存在漏水的安全隐患。4.现状坝体复核计算4.1土料分析通过现场巡视结合大坝存在的病害情况，为查清坝体结构及了解坝体土料的物理力学性质，经专家组研究决定，本次评价共布置钻孔5个（zk1zk5），开挖探坑2个（tk1、tk2），其中zk1、zk2、zk3、 zk4位于坝轴线偏上游1m，zk5位于坝体下游坝坡中部，tk1位于下游坝坡上部，tk2位于下游坝坡中部。据钻孔勘探资料，坝体土料主要为含砾粘土，不均匀性明显，据各种指标的分布图知，土料的物理力学指标及透水性指标均存在差异。坝基表部覆盖有厚度5.87.2m的冲洪积层，其中上部为褐、褐红色的粉质粘土，中部为灰、灰黑、灰黄色的淤泥质粘土，下部为姜黄、绿黄色的泥质粉砂岩；坝基下伏地层为强弱风化细砂岩及灰岩，其中存在强透水区域，为强风化细砂岩。因此，根据大坝坝体、坝基岩（土）体的物质组成，将坝体划分为一个区域（区），坝基划分为、三个区域，坝体分区概化图如图4-1 图4-1 孔家湾水库分区概化图坝体各区土料及坝基岩（土）体的物理力学特性分述如下：区：为现状坝体，土料为黄、褐色、褐红红色的含砾粘土，根据室内颗粒分析试验，砾石粒组含量为1.00%19.50%，砂粒组含量为8.50%19.30%，粉粒组含量32.10%44.30%，粘粒组含量34.00%50.00%。土料压实填筑干密度为1.261.51g/cm3，据钻孔内注水试验资料，其渗透系数为4.8910-32.3910-5 cm/s，属弱中等透水层，粘聚力14.465.0 kpa，内摩擦角15.122.8，结构属稍密至中密，具分层性。区：为坝基覆盖层，土质为粉质粘土泥质粉砂岩。根据室内颗粒分析试验，砾石粒组含量为1.50%19.60%，砂粒组含量为9.10%10.70%，粉粒组含量35.70%52.20%，粘粒组含量34.00%37.20%。土料压实填筑干密度为1.341.48g/cm3，据钻孔内注水试验资料，其渗透系数为1.2010-49.2410-4 cm/s，属中等透水层。粘聚力18.9032.80 kpa，内摩擦角16.3023.60。区：为坝基强透水区域，岩性为强风化细砂岩。透水率100.80145.00lu，属强透水层。区：为强弱风化灰岩坝基，透水率14.3087.70lu，属中等透水层。坝体、坝基各区土料的颗粒组成及物理力学性质见表4-14-2表4-1 坝各区土料颗粒分析试验成果 粒径：mm区号序号土样编号位置取样深度(m)砾石2mm粗砂20.5中砂0.50.25细砂0.250.075粉粒0.0750.005粘粒0.005工程分类1kjw-t-1zk13.44.87.96.84.92.144.334低液限粉土2kjw