武定县己衣大裂谷景区规划方案 - 图文(4)

3.1 降雨量W、库水位H与坝体渗流量Q的历时时程关系 图2示出了1993年度试验期间降雨量W、库水位H与坝体渗流量Q的历时过程线，可见库水主要源于降雨的地表径流、库水位与渗流量的时程有基本同步的变化趋势，渗流量主要源于库水.

3.2 不同的坝体水头h及渗流量Q的累计持续时间t(d) 表4给出了坝体不同水头和不同渗流量的累计持续时间 t(d)，足见坝体高水头挡水持续时间相当长.

图2 降雨量W、库水位H与坝体渗流量Q的历时时程关系

表4 坝体不同水头h、不同渗流量Q的持续时间t(d) 水头h/m 时 间 1991年度 8 1993年度 7 不同渗流量Q/m/s ≥65 ≥60 ≥50 ≥40 ≥3.0 ≥2.0 ≥1.0 ≥0.1 48 90 195 63 122 238 3 38 14 79 74 189 198 3.3 单宽坝体渗流量q的分析研究 1993年度试验实测坝体渗流量与相应的水头数据共127对，以此为基础进行单宽坝体渗流量的分析研究.首先根据己衣坝爆前坝址地形图，求得该坝坝轴线断面面积与坝高的关系(即坝体渗流过水断面面积与水头的关系)为：

(1)

式中：A——坝轴线坝体断面面积，m2；h——坝体水头，m;

用相等水头h的等效矩形断面棱柱河槽替代己衣坝轴线实际断面天然河槽，则等效矩形河槽宽B(m)为：

(2)

则实测不同水头 hi的单宽坝体渗流量qi为

(3)

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进而应用最小二乘法拟合求得了单宽坝体流量q与水头h关系的经验表达式为：

(4)

相关系数r=0.994.

式(4)由己衣坝实测资料推演求得，分析中以水头为主要参数，并计入了渗透过水断面影响；依据可靠，计算简便，具有工程应用价值.

3.4 坝体挡水度η作者提出并引入了“坝体挡水度的概念，定义为坝体水头h 与坝高 H 之比(即η=(h)/(H)).在正常高水位水头作用下，坝体处于最大容许的工作状态，称此工况为“正常高水位挡水度 η”.简称“正常挡水度η”，以正常挡水度η0为指标，几个高土石坝工程η0 与己衣坝试验η的比较结果见表5，不过己衣坝高以最低马鞍点高度暂代，正常高水位水头也以蓄水最高水头代表.

由表5知：南水等5个有防渗体的高土石坝η0变化范围为0.913～0.94，平均值为0.929，

图3 坝内渗流观测孔平面相对位置

与己依坝1993年直接挡水η=0.924差约0.5%，与1991年的η相差约3.52%，表明不做防渗体的定向爆破坝是完全可以直接挡水的.

表5 高土石坝工程正常挡水度η0与己衣坝试验挡水度η的比较 坝名 南水 石砭峪 鲁布格 石头河 碧口 己衣 定向爆破 堆石坝 74.2 坝型 沥青混凝风化料心粘土心壤土心粘土斜墙爆破堆土斜 墙 墙 墙 石坝 墙爆破堆堆石坝 土石坝 土石坝 石坝 81.3 74.2 0.913 85.0 79.5 0.935 103.5 95.5 0.923 102.0 101.8 95.0 坝高/m 正常高水位水头/m 正常挡水度η0 95.8 68.54(66.55)* 0.931 0.941 0.924(0.897)* * 注：括号中数字为己衣坝1991年度挡水试验数据.

3.5 坝内渗流的水面分布，水头损失与流态

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3.5.1 坝内各观测渗流水位历时变化过程 观测孔位置如图3，图4示出了实测的降雨量、库水位与坝内各孔渗流水位的历时变化过程， 可见接近上游面的Ⅰ、Ⅱ孔，其渗流水位总变化幅度与库水位总变化幅度相近，而距上游面愈远的孔水位总变幅就愈小.

图4 降雨量、库水位与坝内各孔渗流水位的历时变化过程

3.5.2 典型库水位(坝体水头)条件下坝内渗流水面分布与水头损失 以最高与每下降近5m的库水位为典型工况，给出了坝内渗流水面的实测数据(见表6)，表里括号中数字是各孔渗流水位的降低值，忽略渗流流速水头，该值即沿程的损失水头.表中并以位于最下游的5# 孔为例，求得其区间渗流沿程损失达(0.76～0.83)h,平均约为0.80h.典型水头渗流纵剖面图见图5.

表6 典型坝体水头h与坝内各观测孔渗流水头实测数据/m

渗流量 2孔 3孔 4孔 6孔 5孔 (h*5h) Q/(m/s) 1993.9.3 68.54 1993.9.7 65.03 1993.11.2 59.96 1993.11.26 54.96 1993.12.26 49.94 57.52 50.34 34.61 26.18 (11.02) (18.20) (33.93) (42.36) 55.54 48.41 32.51 24.06 (9.49) (16.62) (32.52) (40.97) / / 16.48 0.76 3.23 (52.08) 14.82 0.77 2.34 (50.21) 日期 典型坝1孔 体水头 51.31 45.41 29.05 20.85 13.56 11.84 0.80 1.16 (8.65) (14.82) (30.91) (39.11) (46.40) (48.12) 48.00 42.06 26.14 19.64 12.01 10.82 0.80 0.72 (6.96) (12.90) (28.82) (35.32) (42.95) (44.14) 43.93 38.06 21.47 17.34 9.92 8.47 0.83 0.37 (6.01) (11.88) (28.47) (32.60) (40.02) (41.47) 7.88 7.49 0.83 0.19 1994.2.14 44.82 34.37 26.49 15.54 13.38

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(10.55) (18.33) (29.28) (31.44) (36.94) (37.33) 注：(1)表中括号中数字为同瞬时典型坝体水头h与该孔渗流水头的差值.(2)表中h*5为5孔在各典型坝体水头h下同一瞬时所测得的渗流沿程损失水头.

图5 典型渗流纵剖面

3.5.3 坝内渗流的空间分布与流态问题 以7#孔实测渗流水位，与同时实测1、2孔的数据用内插法求7 孔投影点的数值进行对比分析，粗略求得渗流水面横比降为15.2%.此值可能偏大，但揭示与证实确有横比降存在，爆破坝内渗流水面是一空间分布曲面.

坝体 1991 年挡水过程表明：(1)连日降雨或暴雨，库水位猛涨且水质浑浊，渗流随之急增与变浑；库水位不涨或较稳定，渗水变清澈但所见库水仍较浑.(2)下游面形成明显、稳定的集中渗流通道与出逸口.(3)静置3组不同日期、不同库水位与渗流量的库水与渗水样品、发现其固体沉淀物有明显差异，渗水沉淀物不由水库带来，而源于集中渗流通道与出逸口；库水沉淀物造成坝体内淤灌效应.综上宏观现象进而推测：坝内渗流流态可划分为上游、中间及下游3个区间，在上游区为接近紊流态向中间区逐渐变为接近层流态，中间区属接近层流动区，下游区又由接近层流向接近紊流变化；总之，坝内渗流为沿程变化而非固定的过渡区流态.

3.6 爆破坝渗透稳定的机理与己衣坝防渗处理的设计原则 己衣爆破坝由于地形、地质和爆破条件等诸多因素作用，在爆破成坝过程中，造成了坝体土石颗粒组成连续、组配良好，具有一定的密实度与孔隙率；土石颗粒由于重力分选堆积效应，还造就了坝体中间部位颗粒组成普遍较细，上、下游部位颇粗，且构成牢固的骨架体系；这样的坝体结构组成与其空间分布，构成了爆破坝渗透稳定的机理，也是其固有特性.

己衣坝两个年度直接挡水达到或极接近常规土石坝正常高水位.坝体在全过程中运行正常、安全可靠，表明坝体具有足够的挡水强度与渗透稳定性；同时坝体渗流量较大，库容小、来水少，水库当年汛末蓄至最高水位，至次年春灌时库水所剩约1/10，因此必须采取仅仅为减少渗流量的工程防渗措施. 此系应成为定向爆破堆石坝体防渗处理的设计原则.

4 结 论

(1)通过直接开挖坝体探井，研究了坝体结构特性，探讨爆破坝渗透稳定机理.(2)坝

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体两个年度直接挡水最高水位分别达66.55和68.54m,按“挡水度“概念已达到常规土石坝正常高水位，坝体运用正常，表明未做防渗体的爆破坝具有足够挡水强度与可以直接挡水，也增大了实测资料与研究成果的工程应用价值.(3)通过坝内渗流水位实测与分析，初步查明渗流水面为空间曲面，水头损失平均达80%，流态为沿程变化而非固定的过渡区流态.(4)给出了爆破坝单宽坝体渗流量的计算方法与经验表达式，提出了己衣坝续建中坝体防渗处理的设计原则，具有工程应用价值.本原型研究是在已建成13年的己衣坝上进行的，观测时坝体变形已趋稳定，但早期资料未取得，因此引用本成果时需予注意.

参 考 文 献

1 Danilevsky A. Dams built by controlled blasting.International water power and dam construction.1997,44(7).

2 Корчевский в ф, Петров Г И. Геотехничес кие исследования опЫтной взрывонабр осной плотины на Р. Бурлыкия. Тидроте

хническое строителвстьо，1977，(5)：22～29.

Structural and seepage characteristics of rockfill damby directional blasting

(Chen Binlin Wang Baoyi Chen Yaozhong)

((China Institute of Water Resource and Hydropower Research)) (Liu Hongliang)

((Yunnan Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Survey Design & Research Institute)) Chen Tianbao

(Bureau of Water Resource & Electric Power Wuding County Yunnan Province)

Abstract The results of prototype observation of Jiyi rockfill dam by directional blasting are presented in this paper.1.structural characteristics and the mechanism of stability against seepage flow of the damare discussed .2.the highest water head loaded by the dam respectioely are 66.55m and 68.54m.2)2 years water retaining test had been engaged without impervious element.8.fallowing the conception of proposed.3.The water surface distribution,flow pattern and head loss of seepage in the dam are investisuted.4.An empirical formula and a method for calculating unit tam width seepage discharge of rockfill dam are given. Key words rockfill dam by directional blasting,prototype

observation,degree to dam up,seepage discharge for unit dam width,stability against seepage flow

3、己衣大裂谷景区介绍

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