坝体坝基渗水及其析出物对大坝影响分析

蒲荣松

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 400200)

坝体坝基渗水及其析出物对大坝影响分析

蒲荣松

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 400200)

坝基坝体渗水对大坝安全运行有不利影响。本文采用现场检查、水样试验、析出物试验、资料分析等手段，对碾压混凝土坝运行期渗水及其析出物对大坝的影响进行了较全面的分析，并提出了运行期需关注的问题。

大坝；析出物；影响分析

1 工程概况

重庆石板水水电站，大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高84.60m，坝顶长441m，宽12m，由左右岸非溢流坝段、溢流坝段组成，共分9个坝段。溢流坝段和左右岸非溢流坝段均布置灌浆排水检查廊道，共设主副2条廊道，5条交通廊道。在帷幕灌浆廊道内(主廊道)，沿坝轴线方向从坝顶至廊道顶按照3m间距设坝体排水孔一排。在帷幕灌浆廊道内(主廊道)沿坝轴线方向按照3m间距设坝基主排水孔一排，在副廊道内沿坝轴线方向按照间距3m设坝基副排水孔一排。交通廊道内也设基础排水孔。重庆石板水水电站总装机115MW，总库容1.05亿m3。工程于1992年11月开工，1997年12月完工。

2 坝区地质及施工处理概况

坝址河床大部分基岩裸露，坝区分布地层岩性主要为中—厚层砂岩 (中细粒长石英砂岩)，砂质泥岩含泥质粉砂岩，偶夹纯泥岩、砂岩；大坝地基岩体中裂隙软弱夹层发育，包括右岸坝基泥岩软弱夹层NJ和泥质砂岩夹层NY，由于夹层位于建基面以下15m左右，故未清除。坝区无断层分布，构造作用轻微。

坝区地下水可分为第四系松散孔隙水、碎屑岩风化卸荷带网状裂隙水和砂岩裂隙承压水三种类型。它们均受大气降水补给。

坝基进行了固结灌浆和帷幕灌浆。

3 水质分析

为了解坝体相关水溶液，特别是排水孔水溶液特性，取样11组由实验室分析，其中廊道内水样9组，库水和消力池水样各1组。廊道内水样除取自排水孔外，对廊道内两处裂缝漏水点各取水样1组。

4 固体析出物

4.1 析出物成分

2011年共取固体物质21组，分别为坝体碾压混凝土、坝基砂岩、坝基砂质泥岩，坝上游库底泥、坝内廊道析出物、下游坝面析出物。经检测，固体析出物化学成分为Al2O3、K2O、Na2O、Fe2O3、MnO、SO3、P2O5、CaO、MgO、SiO2。

4.2 析出物分布

根据现场调查，坝体固体析出物主要分布在主廊道内的集水沟，大坝廊道侧壁、顶壁局部分布固体析出物，在裂缝、施工缝部位尤为明显，大坝右岸软弱夹层地基对应廊道坝基排水孔析出物亦较为明显，大坝下游坝面局部分布析出物，主要在施工缝部位。

4.3 析出物的形成机理

析出物的形成机理主要是建库前后区内水环境发生变化，以及地下水的作用[1]。从区内采集的析出物试样的化学成分来看，不同颜色的析出物具有不同的化学成分，因而有着不同的物质来源以及形成机理。

大坝廊道白色析出物相对较多，从基岩砂岩和砂质泥岩化学成分看，基岩CaO含量相对较少，而析出物中CaO含量相对较多，故认为，坝基白色析出物是坝前库水在向坝基运移过程中对于大坝基础混凝土以及坝踵防渗帷幕体中的Ca(OH)2类水化产物发生侵蚀作用的产物。在廊道内可见棕红色析出物，主要化学成分为Fe2O3，根据水质和固体物分析资料，坝基岩石、库水均有一定含铁量，虽然此类成分含量不高，但由于构造应力的作用，可相对富集于岩体结构面中，在一定条件下可成为区内棕红色析出物的物质来源[2]。另外，黑色析出物主要成分为MnO2、SiO2等。

5 析出物对大坝安全的影响分析

5.1 对岩体渗透稳定性的影响

坝址区析出物的形成与多方面因素有关，坝基砂岩和砂质泥岩中的某些矿物在环境水物理化学双重作用下可成为区内析出物的一个物质来源，这种情况对岩体的渗透稳定性会产生相对明显的不利影响。砂岩和砂质泥岩中以SiO2为主要成分，从坝基析出物化学成分看，SiO2含量相对较高(有近50%的样品SiO2含量超过20%)，明显低于基岩，但高于坝体和库水的硅质含量。可以认为坝基砂岩和砂质泥岩中的某些矿物在环境水物理化学双重作用下可成为区内析出物的一个物质来源。该工程右岸坝基存在泥岩软弱夹层NJ和泥质砂岩夹层NY，在环境水作用下，增加了坝基析出物SiO2的含量,对坝基渗透稳定性是不利的。

5.2 对帷幕体防渗时效的影响

坝址砂岩、砂质泥岩中CaO的含量相对较低，而析出物中CaO的含量相对明显较高，因此，可以认为CaO来源于坝踵帷幕体中的某些可溶性物质如Ca(OH)2的溶失，而帷幕中Ca的溶蚀现象对于帷幕体的防渗效果有不利的影响，即有可能使之产生衰减。

监测资料显示，近年来坝基总排水量不大，且总体上保持了稳定，即年际间无明显的趋势性变化，区内坝踵帷幕体的总体防渗效果是稳定的。

5.3 对坝体结构耐久性的影响

该工程坝内廊道顶面、侧壁、排水廊道底板及排水沟、集水井均覆盖析出物，颜色以白色为主，局部表面带有黄色、棕红色。总体来看，析出物分布范围较广，主要成因是碾压混凝土密实性低于普通混凝土。根据此次钻孔取芯检查，部分混凝土芯样存在蜂窝麻面，钻孔上部部分芯样破碎，部分无法取芯，部分孔段透水率不满足设计要求。这种相对不密实的结构特征，造成了坝体具有一定透水性，而水与坝体固体物间长期存在物理化学作用，结果在坝体廊道内部表面普遍出现析出物，这对于坝体材料的耐久性有不利影响。

6 结 语

b. 坝基析出物是区内一定地质环境下地下水作用的产物，坝体析出物是坝体材料在环境水作用下的产物。对于CaO，认为主要来源于大坝结构材料、坝基帷幕体中钙的溶失；对于铁、锰，认为主要来源于坝基岩石结构面中元素的析出；对于硅质析出物，认为主要源于坝基岩石和坝体结构材料。

c. 结合析出物化学成分分析，在设计及施工中，应加强软弱夹层等不良地质条件坝基的灌浆处理措施，以减少坝基析出物；应特别注意碾压混凝土的密实度，密实的坝体可减少坝体析出物，有利于坝体结构耐久性；在运行期应定期分析析出物量的变化趋势[3]，并结合该部位地质条件分析其对坝基岩体的影响，结合监测仪器等分析析出物对帷幕的衰减情况及防渗效果，并及时对坝体存在的集中渗漏点进行封堵整治。

[1] 宋汉周.碾压混凝土坝体析出物及其对材料耐久性的影响[J].混凝土与水泥制品，2004(6)：14.

[2] 邵晓妹,李珍,陈亮.某水电站坝基析出物分析[J].水力发电，2015(1):44.

[3] 陈立强,陈建兴.水口水电站坝基析出物的成因解析[J].福建建筑，2009(10):112-114.

Impact Analysis on Water Seepage and Precipitates of Dam Foundation

PU Rongsong

(ChongqingMunicipalSurveyandDesignResearchInstituteofWaterConservancyandElectricPowerConstruction,Chongqing400200,China)

Water seepage of dam body and dam foundation has adverse impact on safety operation of the dam. This paper adopts the on-site inspection, water sample test, precipitate test and data analysis to carry out the comprehensive analysis of the impact ou dam of water seepage and the precipitates during operating period of roller compacted concrete dam. Meanwhile, this paper also puts forward the issues need to pay attention to during the operating period.

dam; precipitates; impact analysis

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.01.018

TV223.4

A

1673-8241(2017)01- 0064- 03