1、广州市白云区和龙水库大坝行车安全评估摘要：随着城市经济的快速发展，行驶在水库大坝重型车辆越来越多，同时对水库大坝安全也造成一定的影响。本文通过探地雷达技术检测和水利工程复核方法来分析车辆荷载对水库大坝的影响程度，水库管理单位可参照大坝安全评估结论采取相应措施进行维护和监测。 关键词：土坝；行车；安全；稳定 Abstract: With the rapid development of city economy, driving in the reservoir dam heavy vehicles more and more, at the same time also has a certa
2、in impact on the reservoir dam safety. In this paper, the technology of ground penetrating radar detection and water conservancy engineering review method to analyse the influence of vehicle load on the dam, reservoir management unit may refer to the dam safety appraisal conclusion to take correspon
3、ding measures for maintenance and monitoring. Key words: dam; driving safety; stability; 中图分类号：TV641.2 文献标识码：A 文章编号： 1、工程概况 和龙水库位于广州市太和镇和龙村，拦截流溪河下游左岸的一级支流白山洞坑主流，水库集水面积 24.83km2。和龙水库于 1972 年 10 月动工兴建，1974 年 8 月竣工，是一座以灌溉为主，兼防洪和水产养殖的综合效益的中型水库。主要由大坝、溢洪道、输水涵管组成。大坝为碾压式均质土坝，坝顶长 235m，坝顶宽 7.5m，坝顶高程 42.7m，最大坝
4、高24.7m。上游坝坡从上到下分别为 1：2.75、1：3.0、1：3.5；下游坝坡从上到下分别为 1：2.5、1：2.75、1：3.0。 2、大坝存在的问题 坝顶砼路面宽 7.5m，按照 20t 以下车辆通行标准设计。由于库区及冒峰山旅游风景区开发，目前，20t 以上重型车辆较多已远远超出原设计标准，对大坝安全运行构成了安全隐患。现场检查发现堤顶路面多处沉陷、开裂，路面与下游坡连接处有明显土体被挤压现象。在库水位 41.5m时，下游二级坡处有集中渗漏现象。 3、探地雷达检测 3.1 检测方法原理 本次检测采用探地雷达方法，选用设备为美国 GSSI 公司生产的 SIR-10H 型探地雷达。检测
5、时根据水库大坝的具体情况和检测特点、要求、检测目标可能出现的深度范围等，现场检测时使用的检测天线主频为100MHz 的单体天线（发射和接收在同一箱体内） ，采用的检测方法为连续线性扫描方式。 探地雷达的工作原理是：由雷达主机控制地面天线向地下发射宽频带短脉冲的高频电磁波，由于地下不同介质的介电常数不同，电磁波在介质中的传播速度也就不同，当电磁波遇到不同介电常数的分界面时，就要产生反射，该高频电磁波经地下地层或目的体反射后返回地面，被地面接收天线接收，通过对接收的反射波场的成像处理来获取地下目的体的图像，经过对该图像的分析解释，得到地下目的体的有关信息。 如果大坝坝体存在破损，碾压型均质土坝的均
6、一性必将受到影响，破损界面的信息将在探地雷达图像上呈现出异常现象，通过对探地雷达图像的异常现象分析，就能确定大坝内部的破损存在部位及规模，评价其对大坝安全的影响程度。 3.2 检测方法原理 根据本次检测的要求，共布置探地雷达测线 3 条，其中顺坝顶测线2 条，坝下游一级平台测线 1 条。具体情况见表 1： 表 1 和龙水库探地雷达检测测线分布情况表 L1 测线位于坝顶內侧靠库区车道，L2 测线位于坝顶外侧靠下游车道，L3 测线位于坝下游一级平台上。测线的平面位置分布见图 1。 图 1 探地雷达测线分布示意图（平面） 3.3 检测结果 在和龙水库大坝现场采集的探地雷达数据，经室内数据处理后，得到
7、的成果图像 16 组，检测结果如下： （1）L1 线：在测线距 34m41m、140m 位置处坝体内有裂缝存在，测线距 230m 位置存在有溢洪道侧墙渗漏。 （2）L2 线：在测线距 50m56m 位置处坝体内有裂缝存在，在测线距 132m、159m、216m222m 位置处，坝体内有裂缝存在，且缝内有泥浆液。 （3）L3 线：在测线距 10 米内一段有边坡渗漏迹象存在，测线距170 米位置有渗水裂缝存在。 3.4 检测结论 根据探地雷达检测结果，可得如下结论： （1）大坝内部存在坝体裂缝，且部分含有泥浆液。 （2）裂缝产生是局部现象，没有出现在两条测线上连通的裂缝，目前对大坝安全影响不大。
8、（3）该裂缝与坝体沉降变化或结构无关，应是大型载重车辆通过所致。 （4）建议适当限制大型载重车辆通行，避免坝体裂缝进一步扩展，确保大坝安全。 4、大坝渗流、结构安全评价 4.1 大坝渗流安全评价 （1）计算断面 计算断面选取地质报告中提供的较不利断面，本次选取大坝最大断面，土坝坝坡面如图 2 所示： 图 2 和龙水库大坝计算断面 （2）计算工况 本次坝体渗流计算分析，因下游无水，按地面高程计算地下水位，本次只考虑最不利状况水位组合： （1）工况 1：校核洪水位 39.87m 的稳定渗流； （2）工况 2：从校核洪水位 39.87 降至死水位 25.05 的不稳定渗流。（3）计算参数 根据和龙水
9、库大坝行车安全评估岩土工程勘察报告 （2011 年 5 月）成果，大坝计算剖面主要的物理力学参数如下表 2： 表 2 大坝剖面主要物理力学参数表 （4）计算结果 土坝渗流计算采用“理正渗流分析软件渗流问题有限元分析” 。各工况下土坝渗流计算结果见表 3，根据计算渗透坡降均小于允许渗透坡降。综上所述，和龙水库渗流安全评价为 B 级。 表 3 土坝渗流计算结果 4.2 大坝结构安全评价 （1）计算断面 大坝坝坡稳定计算的断面选取与渗流稳定计算选取的断面一致，即选取大坝最大坝高的典型断面。 （2）计算工况 根据碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001）有关规定，结合渗流计算成果及大坝实际运行中可
10、能出现的不利情况，拟定如下计算工况： 正常运用条件： 工况 1、正常蓄水位 39.0m，下游水位 18.0m 时，计算上、下游坡稳定。 工况 2、校核洪水位 39.87m，下游水位 18.0m 时，计算上、下游坡稳定。 非常运用条件： 工况 3、水库放空，库水位从校核洪水位 39.87m 在 12.4 天内骤降至死水位 25.05m 时，计算上游坡稳定。 工况 4、正常蓄水位 39.0m 遭遇地震时，计算上、下游坡稳定。 以上工况均考虑坝顶路面的行车荷载。 （3）计算参数 计算采用的材料物理力学指标见表 4： 表 4 计算物理力学指标 （4）计算结果 采用简化 Bishop 法计算抗滑稳定安全
11、系数，根据水库大坝安全评价导则 SL2582000 ，和龙水库土坝结构计算结果如下表 5： 表 5 和龙水库大坝抗滑稳定安全系数成果表 计算结果表明： （1）正常运用条件下：正常蓄水位时上游坡抗滑稳定安全评定为 A级。下游坡抗滑稳定安全评定为 B 级。 （2）非常运用条件：校核洪水位时上游坡抗滑稳定安全评定为 A级。下游坡抗滑稳定安全评定为 B 级。 校核洪水位降至死水位上游坡 1.1351.16，评定为 C 级。 （3）正常蓄水位在遭遇 7 级地震条件下上、下游坡抗滑稳定安全系数均大于 1.10，评定为 A 级。 综上所述：和龙水库大坝结构安全评价为 C 级。 5、结语 水库大坝一般从外观上很难看出破坏的程度，必须要通过专业仪器检测及复核计算才能得出大坝受外界荷载的影响程度，需定期进行评估，必要时管理部门需采取相应措施进行防护，保障大坝的自身安全。本次和龙水库大坝行车安全评估得出结论不满足规范要求后。 参考文献：1. 碾压式土石坝设计规范 SL274-2001 ，黄河水利委员会勘测规划设计研究院 2. 土坝设计顾淦臣，陈明致，中国工业出版社 1963 年； 3. 水库大坝安全评价导则 SL258-2000 ，水利部大坝安全管理中心 4. 探地雷达的应用规范 ，Craig Simmonds
