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水利枢纽工程上游围堰渗流及稳定分析

摘要:大石峡水利枢纽项目上游围堰堰高54m，覆盖层厚约25m，采用根底高压旋喷墙+

复合土工膜心墙的防渗形式;围堰土工膜最大挡水水头接近40m，覆盖层采用双排旋喷墙，

最大墙深30m。通过渗流及抗滑稳定分析说明，上游围堰渗流量较小，边坡出逸坡降远小

于填筑砂砾料的允许渗透坡降，上、下游坡在设计水位和水位骤降工况下均满足标准要求且

有一定的裕度;表明上游围堰防渗形式、高低游坡比及填筑料压实指标均是适宜的，为后续

大坝基坑开挖和填筑工作面正常施工提供了有利条件。图6幅，表2个。

关键词:上游围堰;渗流分析;抗滑稳定;大石峡水利枢纽

1项目概况

大石峡水利枢纽项目位于--塔里木河流域阿克苏河源流之一的库玛拉克河上，坝址位于

阿克苏地区温宿县与乌什县交界的大石峡峡谷出山口处，距下游已建小石峡水电站11km，

距约100km。该项目是?塔里木河流域近期综合治理规划》和?--阿克苏河支流库玛拉克河河

段水电规划报告》确定的具有灌溉、防洪和发电任务的控制性枢纽项目，已列入国务院批准

近期实施的172项重大水利项目建设工程。项目坝址控制流域面积1.27万km2，多年平均

径流量48.7亿m3，水库总库容11.7亿m3，拦河坝最大坝高247m。电站装机容量为750MW，

多年平均年发电量18.93亿kW·h，项目为Ⅰ等大(1)型项目，大坝为1级建筑物［1］。

2建设条件

2.1气象及水文条件

库玛拉克河流域地处欧亚大陆腹地，远离海洋，周围又有高山阻隔，流域内呈典型的大

陆性气候，坝址区多年平均气温11.5Ⅰ，1月份平均气温－6.7Ⅰ，7月份平均气温24.9Ⅰ，极

端最高气温39.5Ⅰ，极端最低气温－22.0Ⅰ，多年平均降水量129.5mm，多年平均蒸发量

1706.9mm，多年平均最大风速19m/s。坝址处多年平均流量154.3m3/s。库玛拉克河洪水主

要为融冰雪型洪水、冰川阻塞湖溃决型洪水和融冰雪降水混合型洪水，6～9月为汛期，当

冰川阻塞湖溃决型洪水与融冰雪洪水和融冰雪降水混合型洪水叠加后，形成库玛拉克河的最

大洪水，对项目危害较大。受下游小石峡水电站2008年下闸蓄水高水运行影响，坝址区淤

积严重，河床普遍抬高6～9m。

2.2地形地质条件

上游围堰轴线位于河床高趾墩上游约190m，河面宽37.1m，水深约4.7m，河床淤积冲

积砂卵砾石层厚度23m左右，由少量漂石及砂卵砾石层组成;颗粒组成以粗粒为主，呈中密

状态，部分大颗粒密集部位由架空现象，大于200mm漂石极少，20～200mm卵石平均62.9%，

2～20mm砾石平均18.1%，小于2mm细粒平均19%。两岸出露基岩岩性主要为微晶灰岩，

左岸岸坡较平整，坡角35°～65°，1492～1520m高程发育宽约50m的Ⅰ级阶地，阶地上局部

布厚约20m的崩坡积块碎石层。右岸1520m高程下列为坡角70°左右的基岩陡坎，1500～

1510m高程为Ⅰ级阶地，少量覆盖层分布;1530m高程以上为70°左右的基岩陡坎(见图1)。

3围堰设计

3.1设计规范

上游围堰为土石围堰，堰高54m，挡水时间3a。根据标准相关规定［2］，导流规范采

用20年一遇洪水重现期，相应流量2266m3/s，导流建筑物级别为4级。

3.2围堰防渗

河床覆盖层主要为少量漂石及砂卵砾石，从防渗平台计算覆盖层厚度约30m左右，考

虑高压旋喷的适应性［3_4］，所以覆盖层根底采用高压旋喷墙。另外，由于两岸强风化岩体

透水性较强，基岩采用帷幕灌浆进行防渗处理，帷幕深度伸入岩体相对不透水层(透水率＜

5Lu)。由于坝址区土料不足，而坝址区天然砂砾料和灰岩堆石料储量丰盛，所以围堰采用堆

石围堰。考虑到围堰堰体挡水高度约40m，土工膜防渗技术经过多年的开展和推广应用［5_7］，

其铺设、焊接等施工技术日趋成熟;且土工膜具有渗透系数小、适应堆石体的变形条件好、

施工相对简单方便和经济性好的特点，在类似高围堰项目成功应用实例较多;故大石峡围堰

采用土工膜心墙作为上游围堰的防渗体。

3.3围堰堰体结构

上游围堰堰顶高程取1539.0m，围堰最大高度54.0m，顶宽为10m。上游坡比为1Ⅰ1.65，

下游坡比为1Ⅰ1.3，顶部长度