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[摘 要]磨水水库枢纽由主坝、1#副坝、2#副坝、输水隧洞组成，坝基为印支期三迭纪（r51）花岗岩、混合岩化片麻岩上，第四系洪冲积（Qpal）砂卵砾石、分布于河谷及两岸阶地，厚不均，第四系残坡积（Qedl）砂壤土、砂土混碎石组成。根据勘探、试验成果及坝坡渗流稳定计算，分析得出造成坝体病害原因为：坝体土具有明显的分层和分布不均匀性，使得浸润线抬高，降低了坝体的抗剪强度，从而导致坝体上下游坝坡渗漏、变形。本文主要针对主坝病害形成原因进行分析。
[关键词]坝基 坝体 渗流稳定 磨水水库
中图分类号：F223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0308-02
1.工程概况
磨水水库位于陇川县西部的城子镇境内伊洛瓦底江水系南宛河支流，距陇川新县城章凤镇30km，水库总库容222万m3，磨水水库是以农业灌溉为主、兼顾乡镇供水的综合利用小（1）型水库工程，水库大坝为均质坝，兴建于1984年3月至1988年1月。主坝为均质土坝，坝高28m，坝顶高程1061.00m，坝顶宽4.0m，坝顶长80.00m，上游坝坡由上而下分别为：1：2.5、1：2.75、1：3.0，在1051.50m和1042.10m处设有2.0m的戗台；下游坝坡由上而下分别为：1：2.25、1：2.5、1：2.75，在1052.00m、1043.00m以及1033.38m处设有2.0m的戗台。坝脚排水棱体高4.0m，棱体顶面高程1033.38m。
水库投入运行后，与1995年11月28日蓄水至设计水位1056.00m时，经管理人员发现，主坝身及主坝右岸山体结合处出现渗漏及散浸。州、市水利部门负责同志和工程技术人员到现场查看后，决定放水，当蓄水降到70万m3时，渗漏量明显减少，当库水量降到50万m3时，渗漏点基本上不在出溢。充分表明主坝坝身存在渗漏，同时主坝与右岸山体存在绕坝渗漏。由于陇川县财政紧张，磨水水库除险加固问题一直没有得到妥善解决。目前水库蓄水一直在50～70万m3之间，仅为设计规模的22.52%～31.53%，工程效益不能完全发挥。
2.病害特征
2009年1月现场勘查发现，主坝主要病害特征为：
（1）渗漏：坝顶轴线起点设置于右岸，桩号0+000m，终点桩号0+088m。坝轴线0+032～0+065m之间，高程位于1033.00m～1029.38m之间，即坝脚原老河道位置出现浸水现象，该片区长满旺盛的杂草，面积137 m2，渗漏量0.3L/s。同时在右坝肩山体高程1043.00m处，发现渗流面积0.5 m2，渗漏量做临时三角量水堰测得0.2L/s。
（2）变形：上游坝坡护坡块石厚0.2～0.3m，为弱风化的花岗岩和片麻岩，夹少量弱风化的钙泥质页岩，经多年的库水冲蚀，高程1060.00m～1051.50m、沿坝轴线0+023m～0+061m之间坡面产生变形带，护坡块石外移下滑，坝土剥蚀最深点达10cm。除花岗岩外，其它岩石均已风化，质量较差。下游坝坡脚0+032～0+065m段设有棱体排水，顶宽2.0m，高度4.0m，坡度1：2.75，其中0+033～0+064m段排水棱体已经坍塌。综上所述因水蚀上游块石护坡有部分松动、沉陷和隆起（最大起伏差达12cm左右）；下游坝坡凸凹不平，最大凸凹达0.3～0.4m。
3.病因分析
3.1 土料分析
坝体土料以粉质粘土为主，坝体土料的不均匀性明显，物理力学指标及透水性指标均存在差异。坝基上部分布有淤泥质粉质粘土：饱水，中密；坝基下伏地层为强风化灰巖。因此，根据坝体、坝基岩（土）体的物质组成，将坝体划分为两个区域（Ⅰ、Ⅱ区），坝基划分为一个区域（Ⅲ区）。
坝体及坝基各区岩（土）体的物理力学特性分述如下：
Ⅰ区：为现状坝体，土料以黄色～红黄色，黄红色，含粉细砂粉质粘土为主，据据原状土颗分试验资料显示，<0.002mm的胶粒含量为28.7%；<0.005mm的粘粒含量为35.8%；0.075～0.005mm的粉粒含量为27.1%；0.25～0.075mm的细砂含量为5.9%；0.25～0. 5mm的中砂含量为4.9%；2～0. 5mm的粗砂含量为11.4%；2～5mm的细砾含量为8.1%；5～20mm的中砾含量为5.4%；总体结构较为松散，级配不均一，据钻孔内注水试验资料，其渗透系数为渗透系数K=1.3×10-4～1.7×10-4cm/s ，属中等透水，防渗性能差。
Ⅱ区：为排水棱体。
Ⅲ区：坝基覆盖冲洪积层，该层<0.002mm的胶粒含量为7.1%；<0.005mm的粘粒含量为5.2%；0.075～0.005mm的粉粒含量为12.2%；0.25～0.075mm的细砂含量为19.1%；0.25～0. 5mm的中砂含量为34.9%；5～20mm的中砾含量21.5%；基岩下部单位透水率小于10Lu，上部单位透水率为10-44.3Lu，属中等透水。
从土料分析可以看出坝体具有明显的分层性和分布不均匀性，在水蚀的作用下，土体力学性能降低，特别是上游坝坡长期被水直接浸泡，其力学性能降低更大，已导致了坝体变形。同时，因坝体的碾压差异性，导致坝体存在多个水平渗漏层，加之坝体未作任何防渗处理，坝体浸润线抬高，已严重的威胁了坝体稳定。
3.2 坝基分析
根据勘探试验成果分析：坝轴线及其下游坝基河槽主要由稍密～中密的全风化（r51）花岗岩组成，厚3.30-12.50m，作为土坝坝基，该层承载力和抗滑稳定性均能满足坝体荷载要求。根据该层注水试验资料，渗透系数K=1.3×10-4～1.7×10-4，属中等透水，防渗性能差。
坝基岩体为（r51）地层。岩性主要为全-强风化花岗岩，深部岩体弱风化。岩体流面倾向左岸，与坝轴线斜交，倾角8°～12°，无泥化夹层和不利结构面组合。允许承载力0.5～1Mpa。承载力和抗滑稳定性完全能满足坝体荷载要求。根据钻孔压水试验资料，基岩下部单位透水率小于5Lu，上部单位透水率为10～44.3Lu，属中等透水，存在一定的坝基渗漏问题，而在部分谷底及部分右坝基坝肩，透水率相对较大，库水由此渗漏，已导致了坝后右岸坝坡及岸坡大面积潮湿浸水和股状漏水现象，其渗漏已造成坝体变形。 3.3 渗流分析
根据现场注水实验得到的渗透系统，进行合理性分析，取合理均值（即剔出个别不合理的极大、极小值之后加权平均），按有限透水地基上的均质土坝分区反演先行库水位时坝体浸润线，再以实测浸润线（下游坝坡潮湿位置和集中渗水点高程）进行对比，以寻求最佳拟合状态的渗透性分区；然后在以此渗透系数分区为基础进行其它特征水位下大坝渗流计算分析。下图1
通过大坝在历史最高蓄水位即正常蓄水位1056.00m时渗流计算，得到外坝坡渗流出逸点高程为1030.8m，实测值高于计算值2.20m，印证坝体土料质量及施工质量较差，浸润线偏高，下游排水系统功能微弱，渗漏确实是影响磨水水库蓄水及大坝安全的一个重要问题。
3.4 分析结论
根据勘探、试验成果及坝坡渗流稳定计算基本查清了大坝渗漏、变形的原因。由于河床及两岸清基不彻底，树根、树渣参杂太多，回填土料不均匀，主要含有粘土，砾石成分为强风化花岗岩碎块，粒径2～20mm不等，具有明显的分层性和分布不均匀性，坝体存在多个水平渗漏层，导致大坝阻水效果不佳，即坝体、坝基渗漏存在较大的渗漏异常问题，渗漏量随库水位的升高而增大，由于受水浸泡，土体力学性能降低；坝后排水棱体基本失效，浸润线抬高，有相对强透水带的存在及土料的分区性，进一步发展为连续的软化带从而导致坝体渗漏严重、坝体变形。
4. 加固处理措施
磨水水库是一座以灌溉为主的水库，原设计灌溉5400亩，现实际灌溉面积为2480亩，同时满足城子镇的人畜饮水安全。水库一旦溃坝，对下游陇川县城子镇、陇把镇、景罕镇、章凤镇造成较大灾害。有5.5万人的生命财产受到威胁，有5400多亩农田受灾，将冲毁城子镇至陇把镇的公路。因此，必须确保大坝的安全。针对磨水水库大坝存在的问题和病害情况，采取对大坝进行防渗帷幕灌浆、对内外坝坡清除松动土体并进行回填夯压、翻新排水棱体。可以根除水库病害，确保水库安全运行。
参考文献
[1] 吴凤英. 浅谈水库库岸滑坡[J]. 广州水利水电，2007，4：17～18
[2] 王连新. 水库滑坡治理[N]. 长江咨询周刊，2007，6：
[3] 牛运光，浅析土石坝防渗加固，土石坝工程（堤坝工程维修和加固文集），1999.12
[4] 张启岳等，土石坝观测技术，水利电力出版社，1993.3
[5] 《中小型水庫设计（参考材料）》（上） 辽宁省水利勘测设计院编？，1975年8月：260-269
[关键词]坝基 坝体 渗流稳定 磨水水库
中图分类号：F223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0308-02
1.工程概况
磨水水库位于陇川县西部的城子镇境内伊洛瓦底江水系南宛河支流，距陇川新县城章凤镇30km，水库总库容222万m3，磨水水库是以农业灌溉为主、兼顾乡镇供水的综合利用小（1）型水库工程，水库大坝为均质坝，兴建于1984年3月至1988年1月。主坝为均质土坝，坝高28m，坝顶高程1061.00m，坝顶宽4.0m，坝顶长80.00m，上游坝坡由上而下分别为：1：2.5、1：2.75、1：3.0，在1051.50m和1042.10m处设有2.0m的戗台；下游坝坡由上而下分别为：1：2.25、1：2.5、1：2.75，在1052.00m、1043.00m以及1033.38m处设有2.0m的戗台。坝脚排水棱体高4.0m，棱体顶面高程1033.38m。
水库投入运行后，与1995年11月28日蓄水至设计水位1056.00m时，经管理人员发现，主坝身及主坝右岸山体结合处出现渗漏及散浸。州、市水利部门负责同志和工程技术人员到现场查看后，决定放水，当蓄水降到70万m3时，渗漏量明显减少，当库水量降到50万m3时，渗漏点基本上不在出溢。充分表明主坝坝身存在渗漏，同时主坝与右岸山体存在绕坝渗漏。由于陇川县财政紧张，磨水水库除险加固问题一直没有得到妥善解决。目前水库蓄水一直在50～70万m3之间，仅为设计规模的22.52%～31.53%，工程效益不能完全发挥。
2.病害特征
2009年1月现场勘查发现，主坝主要病害特征为：
（1）渗漏：坝顶轴线起点设置于右岸，桩号0+000m，终点桩号0+088m。坝轴线0+032～0+065m之间，高程位于1033.00m～1029.38m之间，即坝脚原老河道位置出现浸水现象，该片区长满旺盛的杂草，面积137 m2，渗漏量0.3L/s。同时在右坝肩山体高程1043.00m处，发现渗流面积0.5 m2，渗漏量做临时三角量水堰测得0.2L/s。
（2）变形：上游坝坡护坡块石厚0.2～0.3m，为弱风化的花岗岩和片麻岩，夹少量弱风化的钙泥质页岩，经多年的库水冲蚀，高程1060.00m～1051.50m、沿坝轴线0+023m～0+061m之间坡面产生变形带，护坡块石外移下滑，坝土剥蚀最深点达10cm。除花岗岩外，其它岩石均已风化，质量较差。下游坝坡脚0+032～0+065m段设有棱体排水，顶宽2.0m，高度4.0m，坡度1：2.75，其中0+033～0+064m段排水棱体已经坍塌。综上所述因水蚀上游块石护坡有部分松动、沉陷和隆起（最大起伏差达12cm左右）；下游坝坡凸凹不平，最大凸凹达0.3～0.4m。
3.病因分析
3.1 土料分析
坝体土料以粉质粘土为主，坝体土料的不均匀性明显，物理力学指标及透水性指标均存在差异。坝基上部分布有淤泥质粉质粘土：饱水，中密；坝基下伏地层为强风化灰巖。因此，根据坝体、坝基岩（土）体的物质组成，将坝体划分为两个区域（Ⅰ、Ⅱ区），坝基划分为一个区域（Ⅲ区）。
坝体及坝基各区岩（土）体的物理力学特性分述如下：
Ⅰ区：为现状坝体，土料以黄色～红黄色，黄红色，含粉细砂粉质粘土为主，据据原状土颗分试验资料显示，<0.002mm的胶粒含量为28.7%；<0.005mm的粘粒含量为35.8%；0.075～0.005mm的粉粒含量为27.1%；0.25～0.075mm的细砂含量为5.9%；0.25～0. 5mm的中砂含量为4.9%；2～0. 5mm的粗砂含量为11.4%；2～5mm的细砾含量为8.1%；5～20mm的中砾含量为5.4%；总体结构较为松散，级配不均一，据钻孔内注水试验资料，其渗透系数为渗透系数K=1.3×10-4～1.7×10-4cm/s ，属中等透水，防渗性能差。
Ⅱ区：为排水棱体。
Ⅲ区：坝基覆盖冲洪积层，该层<0.002mm的胶粒含量为7.1%；<0.005mm的粘粒含量为5.2%；0.075～0.005mm的粉粒含量为12.2%；0.25～0.075mm的细砂含量为19.1%；0.25～0. 5mm的中砂含量为34.9%；5～20mm的中砾含量21.5%；基岩下部单位透水率小于10Lu，上部单位透水率为10-44.3Lu，属中等透水。
从土料分析可以看出坝体具有明显的分层性和分布不均匀性，在水蚀的作用下，土体力学性能降低，特别是上游坝坡长期被水直接浸泡，其力学性能降低更大，已导致了坝体变形。同时，因坝体的碾压差异性，导致坝体存在多个水平渗漏层，加之坝体未作任何防渗处理，坝体浸润线抬高，已严重的威胁了坝体稳定。
3.2 坝基分析
根据勘探试验成果分析：坝轴线及其下游坝基河槽主要由稍密～中密的全风化（r51）花岗岩组成，厚3.30-12.50m，作为土坝坝基，该层承载力和抗滑稳定性均能满足坝体荷载要求。根据该层注水试验资料，渗透系数K=1.3×10-4～1.7×10-4，属中等透水，防渗性能差。
坝基岩体为（r51）地层。岩性主要为全-强风化花岗岩，深部岩体弱风化。岩体流面倾向左岸，与坝轴线斜交，倾角8°～12°，无泥化夹层和不利结构面组合。允许承载力0.5～1Mpa。承载力和抗滑稳定性完全能满足坝体荷载要求。根据钻孔压水试验资料，基岩下部单位透水率小于5Lu，上部单位透水率为10～44.3Lu，属中等透水，存在一定的坝基渗漏问题，而在部分谷底及部分右坝基坝肩，透水率相对较大，库水由此渗漏，已导致了坝后右岸坝坡及岸坡大面积潮湿浸水和股状漏水现象，其渗漏已造成坝体变形。 3.3 渗流分析
根据现场注水实验得到的渗透系统，进行合理性分析，取合理均值（即剔出个别不合理的极大、极小值之后加权平均），按有限透水地基上的均质土坝分区反演先行库水位时坝体浸润线，再以实测浸润线（下游坝坡潮湿位置和集中渗水点高程）进行对比，以寻求最佳拟合状态的渗透性分区；然后在以此渗透系数分区为基础进行其它特征水位下大坝渗流计算分析。下图1
通过大坝在历史最高蓄水位即正常蓄水位1056.00m时渗流计算，得到外坝坡渗流出逸点高程为1030.8m，实测值高于计算值2.20m，印证坝体土料质量及施工质量较差，浸润线偏高，下游排水系统功能微弱，渗漏确实是影响磨水水库蓄水及大坝安全的一个重要问题。
3.4 分析结论
根据勘探、试验成果及坝坡渗流稳定计算基本查清了大坝渗漏、变形的原因。由于河床及两岸清基不彻底，树根、树渣参杂太多，回填土料不均匀，主要含有粘土，砾石成分为强风化花岗岩碎块，粒径2～20mm不等，具有明显的分层性和分布不均匀性，坝体存在多个水平渗漏层，导致大坝阻水效果不佳，即坝体、坝基渗漏存在较大的渗漏异常问题，渗漏量随库水位的升高而增大，由于受水浸泡，土体力学性能降低；坝后排水棱体基本失效，浸润线抬高，有相对强透水带的存在及土料的分区性，进一步发展为连续的软化带从而导致坝体渗漏严重、坝体变形。
4. 加固处理措施
磨水水库是一座以灌溉为主的水库，原设计灌溉5400亩，现实际灌溉面积为2480亩，同时满足城子镇的人畜饮水安全。水库一旦溃坝，对下游陇川县城子镇、陇把镇、景罕镇、章凤镇造成较大灾害。有5.5万人的生命财产受到威胁，有5400多亩农田受灾，将冲毁城子镇至陇把镇的公路。因此，必须确保大坝的安全。针对磨水水库大坝存在的问题和病害情况，采取对大坝进行防渗帷幕灌浆、对内外坝坡清除松动土体并进行回填夯压、翻新排水棱体。可以根除水库病害，确保水库安全运行。
参考文献
[1] 吴凤英. 浅谈水库库岸滑坡[J]. 广州水利水电，2007，4：17～18
[2] 王连新. 水库滑坡治理[N]. 长江咨询周刊，2007，6：
[3] 牛运光，浅析土石坝防渗加固，土石坝工程（堤坝工程维修和加固文集），1999.12
[4] 张启岳等，土石坝观测技术，水利电力出版社，1993.3
[5] 《中小型水庫设计（参考材料）》（上） 辽宁省水利勘测设计院编？，1975年8月：260-269