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第３期 福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ １９９ 邵武火电厂贮灰坝右岸边坡渗漏机理分析与防治建议 蔡加模 （福建省闽北地质大队，邵武，３５４０００） 摘要通过对火电厂贮灰坝右岸边坡发生的渗漏原因进行分析，为防止工程产生管涌、 滑坡灾害，提出了一个导、减、排、挡相结合的处理方法。 关键词边坡渗漏机理分析防治 如何防止和克服灰坝因渗漏导致管涌、溃堤、垮坝等产生重大灾害事故，一直是火电厂 正常运营所面临的一个复杂而关键的课题，越来越受到人们的重视，世界各国已从不同角度 对灰坝渗漏问题进行过专门的研究。作者就邵武火电厂灰坝边坡渗漏的相关机理进行探讨和 分析，提出一些看法供施工参考。 １ 概述 该火电厂贮灰场建于上世纪７Ｏ年代，９Ｏ年代初期开始发现贮灰场右岸（副坝）边坡下 部截洪沟附近地表有少量渗水现象，至２００５年３月份第七级子坝开始利用后，坡脚渗水量 有明显加大。该火电厂第一贮灰库位于邵武市水北姚上村东侧，贮灰场总库容量为 １ ０００万Ｉｎ。，灰库由西向东倾斜，灰坝逐级加高，现已加至第七级子坝。其中在灰场右岸山 体的鞍部设有一副坝，长约１１０ Ｉｎ。坝体分为二级，第一级为混凝土抛石坝，坝宽５ Ｉｎ～ １０ Ｉｎ、坝高３ ｍ～４ Ｉｎ；第二级为粘土坝，坝宽８ ｍ～１０ Ｉｎ、坝高４ ｍ～５ Ｉｎ。火电厂厂区位 于灰场西侧５００ ｍ￣６００ Ｉｎ处，通过钢管将灰水送至灰场沉淀，贮灰于库中。２００５年９月， 我队对右坝边坡进行详细的工程地质勘探和水文地质试验工作（图１），对渗漏原因进行探 讨并提出相应的治理措施和防治。 ２ 地形（地貌） 邵武药村电厂第一灰场位于邵武富屯溪左岸，地貌上属于侵蚀剥蚀丘陵。灰场右岸边坡 坡向南、南西，自然坡度呈上陡（４０。～４５。）、下缓（１５。～２Ｏ。），山顶山脉走向近南北，较 单薄，山顶高程为２７４．５ ｍ￣２８７．７ Ｉｎ，坡脚为平坦开阔河流堆积地貌，宽５００ ｍ～６００ Ｉｎ， 地面高程为２３８ ｍ￣２３９ Ｉｎ，斜坡坡脚距电厂厂房约５００ Ｉｎ。 在斜坡中下部标高约２３６．３ Ｉｎ处有截洪沟１条，宽０．２ ｍ～Ｏ．４ Ｉｎ，１条输灰钢管直径 约０．５ Ｉｎ，人工切坡形成陡坎高度２ ｍ～３ Ｉｎ。 收稿日期：２００７—０７—１５ 作者简介：蔡加模（１９５７一），男，工程师，水文工程地质专业。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００ 福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ 第２６卷 图１ 邵武火电厂贮灰场右岸边坡勘探点与渗漏位置平面分布图 Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅａｋａｇｅ ｓｐｏｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｈ ｄｉｓｐｏｓａｌ ａｒｅａ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｈａｏｗｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ３地层岩性及其分布特征 根据钻探揭露，场地内分布的地层为第四系全新统人工填土层（Ｑｈ ）、第四系更新统 坡积土层（Ｑｐ ）、残积土层（Ｑｐ ）及前震旦系下统变粒岩（Ｚａ）。经现场调查，边坡及 其周围未见断裂构造及新构造活动迹象（图２）。 ３．１素填土 黄褐色，稍湿，呈松散状态，成分以可塑的粘性土为主，夹有１５ ９／６～２５ 的强风化变 粒岩碎块，为新近堆填，填积年限少于３ ａ。主要分布于斜坡坡顶副坝外侧地表，钻孑Ｌ中仅 ＺＫ７孑Ｌ有揭露，厚度１．２０ ｍ。 ３．２坡积粘土 褐黄色，坡体上部（坡顶）呈稍湿，可塑一硬塑状态；坡体下部（坡脚）很湿一饱和，可 塑状态，夹有１５ ～２Ｏ 的强风化岩砾粒，粒径为２ ｍｍ～１５ ｍｍ，呈棱角状，手捏呈砂 维普资讯 http://www.cqvip.com
第３期 蔡加模：邵武火电厂贮灰坝右岸边坡渗漏机理分析与防治建议 ２０１ 舔毪 （ １：５００垂直Ｉ ： １ ５００ 固 ｌ ｌ母 ｌ 胡卤丽 ｌ圉 —ｋＬＪ ｌ…… 地下木位埋深（『ｎ 图２邵武火电厂２－－２’工程地质剖面图 Ｆｉｇ．２ Ｄｉａｇｒａｍ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ２－－Ｔ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｈａｏｗｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ 状 该层斜坡中均有分布，分布厚度由坡顶向坡脚变厚，揭露厚度２．１５ ｍ～７．３０ ｍ。 ３．３变粒岩残积粘性土 黄褐色、浅紫红色，坡顶呈稍湿一湿，呈可塑一硬塑状态，坡脚呈湿、局部饱和，可塑状 态，含有１Ｏ ～１５％的石英或长石颗粒，局部夹少量强风化岩碎块，手搓具砂感，母岩为 变粒岩。该层斜坡中均有分布，厚度７．Ｏ０ ｍ～１２．９０ ｍ。 ３．４强风化变粒岩 黄褐色、浅紫红色，风化强烈，节理裂隙很发育，裂面强铁染，岩心呈散体土状、局部 呈碎块状，碎块手折即断，岩体极破碎，揭露厚度７．５５ ｍ～３Ｏ．２０ ｍ（未揭穿）。 ４水文地质条件 灰场右岸斜坡地下水类型主要为风化带网状孑Ｌ隙裂隙潜水，含水岩组为强风化变粒岩、 残积砂质粘性土，含水层厚度＞１０ ｍ，地下水赋存于风化岩土的孑Ｌ隙、裂隙中，地下水位 埋深随地形变化顺坡向下迳流，以泉水形式排泄地表，泉水流量一般（Ｏ。Ｏ５～Ｏ。ｌＯ）Ｌ／ｓ， 迳流模数（３。４Ｏ～４。５５）Ｌ／ｓ・ｋｍ。，补给来源主要为大气降水。根据区域水文地质资料， 富水性与地形关系密切，高处水量贫乏、富水性差，低洼处水量相对较大，富水性较好，含 水层总体富水性贫乏一弱。 因灰场堆灰白上世纪７Ｏ年代始，至今已３Ｏ多年，随着贮灰高度逐级增加，受灰水渗透 范围不断扩大，补给右岸斜坡下部含水层，使地下水位明显抬升，地下水的主要补给源变为 灰水。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２０２ 福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ 第２６卷 根据钻探揭露地下水位埋深０．００ ｍ～２４．２０ ｍ，标高２４１．１０ ｍ～２４９．０９ ｍ。在标高 ２５０ ｍ以下斜坡地表有渗水，２００５年９月１６日实测总渗流量约为４．５６ Ｉ ／ｓ，渗水标高一般 在２３６．３ ｍ～２４７．６ ｍ，主要沿着截洪沟上部分布，长约１８０ ｍ、宽１０ ｍ～２５ ｍ，面积 ３ ２００ ｍ。，２＃泄水陡槽南侧边坡的小沟谷渗水量最大，约１．２４ Ｌ／ｓ，占总渗水量的２８ 。 渗水段地表土体潮湿，渗水口可见少量涌灰、涌泥现象。 根据现场和室内对各岩土体分别进行的渗水、抽水、注水等水文地质试验，岩土层渗透 系数及透水性（表１）。坡积粘土渗透系数为（１．６８～２．９４）ｍ／ｄ，具中等透水性；残积粘 性土渗透系数为（０．２５～０．６６）ｍ／ｄ，具有中等透水性；强风化变粒岩渗透系数一般为 （Ｏ．１７～Ｏ．９５）ｍ／ｄ，局部为（１．８１～３．１６）ｍ／ｄ，具中等透水性。 表１水文地质试验 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｈｙｄｒ０ｇｅ０ｌ０ｇｉｃ ｔｅｓｔｓ 序号 试验名称 试验序号 试验位置 试验段岩性 试验深度 渗透系数 渗透性等级 备注 （ｍ） （ｍ／ｄ） ｌ １＃ ＺＫ９孔附近 １．８～１．９ ２．９４ ２ ２＃ ＺＫ８孔附近 ０．３～０．４ ２．７２ ３ ３＃ ＺＫ７孔附近 １．０～１．１ ２．９４ 渗水试验 ４ ４＃ ＺＫ４孔附近 Ｏ．３～０．４ ２．６Ｏ 坡积粘土 中等透水 ５ ５＃ ＺＫ５孔附近 Ｏ．３～０．４ ２．７ｌ ６ ６＃ ＺＫ６孔附近 Ｏ．３～０．４ ２．４９ ７ ｌ ＺＫｌ ０．０～８．１５ ２．８２ 抽水试验 ８ ２ ＺＫ３ Ｏ．０～６．１ １．６８ ９ ｌ ＺＫ８ ７．３～２１．２５ Ｏ．２Ｏ ｌＯ ２ ＺＫ６ 变粒岩残 ８．５５～１４．６０ Ｏ．３ｌ 注水试验 中等透水 ｌｌ ３ ＺＫ４ 积粘性土 ４．７～１６．０ Ｏ．３Ｏ ｌ２ ４ ＺＫ５ ３．１５～１７．４ Ｏ．６６ ｌ３ ｌ ＺＫ４ ｌ６．０～２５．０ Ｏ．５２ ｌ４ ２ ＺＫ４ ２５．０～４５．２Ｏ Ｏ．１７ ｌ５ ３ ＺＫ５ ２１．０～３３．５ ０．４３ 注水试验 ｌ６ ４ ＺＫ７ ４．８～１５．０ Ｏ．５９ ｌ７ ５ ＺＫ７ ｌ５．０～２１．３ Ｏ．９５ ｌ８ ６ ＺＫ７ 强风化 ２１．３～３２．５ Ｏ．２５ 中等透水 变粒岩 ｌ９ ＺＫ８ ２２．２～３２．０５ Ｏ．２５ ２Ｏ ｌ ＺＫ３ ｌ７．０～２４．２ １．４１ 抽水试验 ２ｌ ２ ＺＫ６ ｌ４．５～２４．５５ ３．１６ ２２ ｌ ＺＫ７ ３３．５５～３８．２５ Ｏ．９Ｏ 压水试验 ２３ ２ ＺＫ７ ３８．１５～４２．７５ ０．８７ 维普资讯 http://www.cqvip.com
第３期 蔡加模：邵武火电厂贮灰坝右岸边坡渗漏机理分析与防治建议 ２０３ 由于受库水渗透影响，钻探期间钻孔内水位随深度和时间变化而变化（表２）。水位变 化可见３—３创面线的ＺＫ７、ＺＫ８、ＺＫ９钻孔中水位随时间水位有显著升高，升高幅度为 ０．３ ｍ～２．３ ｍ，而在２—２ 剖面线ＺＫ４、ＺＫ５孔中水位则有所下降，下降幅度为 ０．３ ｍ～１．８ ｍ，而坡脚ＺＫ６、ＺＫ３孔中水位略有上升。 表２钻孔水位变化 Ｔａｂｌｅ ２ Ｗａｔｅｒ－ｌｅｖｅｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｗｅｌｌ 水位（埋深／标高） 孔号 勘察期间同一时间测 钻孔初见水位 １．２０／２４８．８９ ０．ｏｏ／２４１．６１ 终 Ｌ后稳定水位 １．００／２４９．０９ ＋２．７／２４４．１３ 量水位（埋深／标高） １＿０ 孔口自流 一周前后变化 所在剖面 ＺＫ１ ＺＫ２ ＺＫ３ 基本一致 １—１剖面 上升 基本一致 （ Ｌ口自流） ０．０／２４３．４６ ０．０／２４３．４６ 孔口自流 ＺＫ４ ＺＫ５ ＺＫ６ ＺＫ７ ２４．２／２５１．１３ １７．４／２４３．１４ ３．７０／２４１．１０ ２１．３／２５１．５８ ２４．２／２５１．１３ １７．４／２４３．１４ ３．７０／２４１．１０ ２１．３／２５１．５８ ２４．５／２５０．８３ １９．２／２４１．３３ ３．６０／２４１．２０ １９．Ｏ０／２５３．８８ 下降０．３ｍ 下降１．８ｍ 上升０．１ｍ 上升２．３ｍ ２—２剖面 ＺＫ８ ＺＫ９ ４．５０／２４９．１９ １．８０／２４２．４８ ４．２０／２４９．７９ ０．３ｏｌ２４３．９８ ２．３０／２４１．８８ 孔口自流 上升１．９ｍ 上升０．３ｍ ３—３剖面 勘察期间前后２次（间隔１个月左右）测量渗水量有增大趋势（表３），变化幅度 （Ｏ．Ｏ１～Ｏ．７４）Ｌ／ｓ，总流量从４．４１ Ｌ／ｓ增加至７．６１ Ｌ／ｓ。坡脚渗水区范围测流点８＃、１１ ＃、３＃流量增加较明显。在副坝两侧渗水量有所增大，中间渗水量变化较小，说明具有明 显的绕坝（副坝）渗漏情况。渗水较清澈，局部夹带有少量煤灰，偶见有气泡，说明在此标 高以下仍有渗水通道，且具有微承压性质。 表３渗水点流量变化 Ｔａｂｌｅ ３ Ｆｌｏｗｒａｔｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｐｏｔｓ ＼测流点 时 ＼ １＃ ２＃ ３＃ ４＃ ５＃ ６＃ ７＃ ８＃ ９＃ １０＃ １１＃ １２＃ 总流量 ＼ ９月１６日 ０．２６ ０．７９ １．２４ １＿２４ ２．５５ ０．０８ ０．０９ ０．２２ ０．２４ １．２４ １．５２ ０．０６ ０．２６ ０．０５ ０．１６ ０．４０ ０．４５ ０．６１ １．３５ ０．３７ ０．６４ ０．１４ ０．３５ ４．４１ ７．６１ １０月１９日 ０．５４ 注：１．总流量为测流点３＃～１２＃，１＃～２＃汇集为３＃；２．单位为（Ｌ／ｓ）。 ５渗漏机理分析与防治建议 由于灰库产生库岸渗水和绕坝（副坝）渗漏情况，随时间变化渗透强度加大，渗漏量愈 维普资讯 http://www.cqvip.com ２０４ 福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ 第２６卷 来愈大，浸润斜坡土体范围不断扩大，使土体吸水饱和、软化，抗剪强度减弱。如果遭持续 暴雨的袭击，垂直渗透加强，地下水位将上升，浸润线不断扩大，斜坡土体抗剪强度减弱， 产生整体下滑的可能性较大，潜在滑坡隐患。由钻探得知，历年来发生渗漏的位置和该次钻 探和调查部位基本一致，分布土层的渗透系数较大，具明显的不均匀性，因此，可判定残坡 积粘性土（含砂砾）层为灰库多次发生渗漏的主要通道。渗漏主要原因是坝基存在厚度较大 的松散堆积层，而建坝时没有清基做防渗处理或隔水墙，导致渗流从坝前经坝基及坝肩透水 层渗出，而引起渗漏，产生管涌的可能性较大。针对坝脚发生的渗漏原因的分析，提出了治 本的方法是堵截，即对右坝段下方断面的松散残坡积粘性土（含砂砾）层沿坝轴线进行水泥 灌浆，以期在地层中形成一定厚度的隔水混凝土幕墙，防止或减弱库水的渗漏。治标的方法 是用导渗、减压，即在坝后台处修筑一个或一组减压井，以期降低库水的渗透压力，防 止再次发生渗漏或管涌。从经济和技术的角度考虑，采用治标的方法即排渗减压的方案较为 合适。具体做法如下： （１）在发生渗漏的右坝段部分，距下游坡脚１５ ｌｎ处，沿坝轴线方向做浅沟反滤排水工 程，反滤排水沟底高程２３０ ｌｎ，断面尺寸依据渗流计算成果及以可以进入检查、维修决定， 其净宽取０．７Ｏ ｌｎ，高１．５０ ｍ，沟底布设块石、碎石、河砂构成排水导渗体。为了提高排渗 效果，沿排水沟方向每隔１０ ｌｎ左右设一内径１．０ ｌｎ的导渗井，井深以达强透水层为控制， 约２．０ ｌｎ深。在排水沟出口处设量水堰，观测排水情况。 （２）为安全起见，从排渗减压沟顶的上游至灰坝２３８ ｌｎ高程之间，作顺坡安全压重，同 时由于此排水沟的水面高程为２３０ ｌｎ，而现有台后面原排水沟水面为２３６．５ ｌｎ左右，两 沟之间还存在地下水力坡降，如以此水力坡降顺延至下游田间，则压坡线还低于田间高程， 根据《土石坝加固》的建议，压坡线以上要有１＿５ ｍ～２．０ ｌｎ的压重。为此，在台下游 设一压重段，高２．００ ｌｎ，长１８０．０ ｌｎ。 采取上述工程措施后，可降低坝脚附近的地下水位，达到消除隐患的目的。这样不会导 致连在一起的右坝段的浸润线升高，对坝整体的稳定作用也是十分有利的。 ６施工过程应注意的问题 （１）由于导渗井井管深入强透水层，可能会给地下渗水创造集中渗流的条件而造成不 利，故施工过程应加强观测。 （２）反滤排水沟沟底反滤料的级配及其分层一定要按设计的要求严格控制，以防止级配 不良或分层不清而产生渗透破坏。 （３）反滤层不应被堵塞，特别应防止施工运料时和雨水冲刷的泥土堵塞反滤层。反滤层 的材料符合设计要求，不能用风化的和不清洁的砂石料。 （４）减压井回填反滤料后应立即进行冲井和洗井，目的是破碎泥皮，洗出反滤料中的泥 沙，促进含水层中的较细颗粒进入井内排出，使较粗颗粒排列在反滤料的周围，形成反滤， 防止或延缓使用过程中淤堵。然后进行抽水试验，量测流量和出砂量，检验井的效果。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 蔡加模：邵武火电厂贮灰坝右岸边坡渗漏机理分析与防治建议 ２０５ 参 考 文 献 １董哲仁．堤防除险加固实用技术，北京：中国水利水电出版社，１９９８ ２工程地质手册（第三版），北京：中国建筑工业出版社，１９９４ ３ ＧＢ５０３３０－－２００２Ｌ建筑边坡工程技术规范 Ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｓｉｄｅ Ｓｌｏｐｅ Ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ Ａｓｈ—ｓｔｏｒｅｄ Ｄａｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｈａｏｗｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ Ｃａｉ Ｊｉａｍｏ （Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｆｕｊｉａｎ Ｇｅｏｌｏｇｉｃ Ｐａｒｔｙ ｏｆ Ｆｕｊ ｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈａｏｗｕ，３５４０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｍａｋｅｓ ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｃａｕｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ａｎ ａｓｈ—ｓｔｏｒｅｄ ｄａｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｈａｏｗｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｔ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｒｅｄｇｉｎｇ，ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｄｒａｉｎａｇｅ ａｎｄ ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｉｐｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｌａｎｄｓｌｉｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｋ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ，ｌｅａｋａｇｅ，ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａ ｃａｕｓｅ，ｃｏｎｔｒｏｌ
