杨柳田水库土工膜防渗应用研究

杨柳田水库土工膜防渗应用研究

李晋豫 1 、杨明辉 2

1. 云南省水利水电勘测设计研究院，云南省昆明市， 650051

2.云南省滇中引水工程建设管理局红河分局，云南省红河哈尼族彝族自治州，661400

摘要：以杨柳田水库为基础，对土工膜防渗在分区土坝中的应用进行了研究，结果表明，分区土坝采用土工膜作为防渗结构是合理可靠的。

关键词：土工膜防渗 分区土坝 渗流稳定

1、工程概况

杨柳田水库位于滇中引水输水总干渠末端，为新坡背分水口的分水枢纽，以及个旧个旧受水区的调蓄水库工程。坝址距个旧市大屯镇土基甸村约500m，距杨柳田村1.0km，距离大屯镇镇政府11km，距个旧市市区28km。

2、结构布置

大坝填筑坝采用当地材料坝，坝型采用分区土坝，大坝坝顶高程1387.80m，最大坝高45.8m，库盆清基高程为1354.00m，大坝坝轴线呈口袋形布置，长2160m，顶宽10m，上、下游坝坡坡比均分为两台，坝顶1387.80m～1366.80m坡比为1:3.0，高程1366.80m以下坡比为1:3.2，在高程1366.80m处设置一台宽3m的马道兼做亲水平台。沿水库一周修建库顶公路，宽10m。

3、防渗结构

土工膜防渗结构一般包括防渗材料的上垫层、下垫层、上垫层上部的保护层以及下垫层下部的支持层^[1]。其中上垫层上部的保护层的作用是防御波浪淘刷、人畜破坏、紫外线辐射、膜下水压力顶托等；上垫层的作用是防止土工膜不被刺破，并及时排走膜上渗水；下垫层的作用是使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏，并且兼顾排水、排气作用；支持层的作用是使土工膜受力更加均匀，对于碾压土石坝，由于坝免平整，压实度较高，可不作专门设置。根据国内外使用土工膜作为大坝防渗结构的经验并结合本工程的实际情况，杨柳田大坝上游坝坡及库盆均采用土工膜（两布一膜）进行防渗，结构自下而上分别为土工席垫、土工膜（两布一膜）、土工席垫、0.12m厚的C25混凝土预制块护坡。土工膜厚度为0.5mm，土工布规格为200g/㎡。

4、土工膜的排水、排气设计

土工膜是一种不透水材料，但生产制造或施工铺设过程中难免会有一定的缺陷或刺破风险，因此水库在蓄水后难免有一定的渗漏量^[2]。且库盆下伏基岩存在个旧组下段（T₂g¹），岩性为中厚层灰岩、薄层灰岩夹页岩，大面积分布于水库及周边，若库底土工膜若运行期间发生破损，库水下渗容易在土工膜下形成渗漏通道，进一步影响土工膜的防渗可靠性。为此，库底按间距50m设置40cm×40cm碎石排水盲沟，纵横双向布置，汇于库底最低处排出；排水盲沟设置三个分区，即A区、B区、C区，分别向北、东、南三个方向将盲沟渗水排出坝体外低处。同时，为保证库底排气通畅，沿上游坝坡每间隔50m设置一根PVC排气管，管径250mm，排气管往上伸到坝顶。

图1 防渗结构示意图

4、大坝计算和分析

（1）基本资料

① 特征水位： 校核洪水位1384.77 m, 设计洪水位1384.51m; 正常蓄水位1384.00 m。

②抗震资料：设计烈度为7°。

③土料指标：大坝各分区及坝基物理力学指标取值见下表。

表 1 大坝最大断面各区及坝基料物理力学指标表

（2）渗流计算

大坝库盆及上游坝坡均采用土工膜防渗，大坝浸润线可认为由相应水位沿上游坝坡跌落至下游水位。

大坝最大断面单宽渗流量为0.06m³/s，年渗漏量为4.7万立方米，占总库容的0.35%。

（3）坝坡抗滑稳定计算

大坝稳定计算采用河海大学《Autobank7.50版》，网格划分见下图。

图 2 大坝坝体计算网格图

①计算断面及工况选取

大坝稳定计算控制断面采用最大坝高处的标准断面，选定坝坡稳定分析计算工况见下表^[3]。

表 2 大坝坝坡稳定分析计算工况表

②稳定计算方法及成果

根据规范的规定，坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法，计算时采用计及条块间作用力的简化毕肖普法进行分析计算；稳定计算时，7度地震动峰值加速度取0.15g，计算成果见下表。

表 3 大坝最大断面稳定计算成果表

从计算结果可知，大坝可能出现的各种工况坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求，大坝设计断面满足要求，稳定计算最危险滑弧见下图。

图 3 坝体上下游最危险滑弧示意图

5、结论

从以上计算结果可知, 大坝稳定满足要求，土石坝采用土工膜作为防渗结构是合理可靠的。

参考文献

[1] 关志诚等．水工设计手册（第6卷 土石坝）[M]．北京：中国水利水电出版社,2014

[2] 陈国良，罗书靖，唐杰．抽水蓄能电站全库盆土工膜防渗设计研究[J]．大坝与安全，2019（6）：17-21

[3] SL274－2020，碾压式土石坝设计规范［S］