土力学报告
渗流实例分析
[姓名]
突尼斯加夫萨市克比尔 水坝工程渗流分析
摘 要 介绍了中国援建突尼斯加夫萨克比尔水坝工程的渗流分析及设计特点。 为满足要求：充分利用雨洪资源，回补地下水，设计出了坝基不防渗的黏土心墙坝； 为降低造价，节约投资，选用了当地的土料建坝；为保证坝体安全，建立了渗流模型，并进行了渗流计算和渗流稳定性分析。
1工程概况
突尼斯克比尔水库是我国的一项对外经济援 助项目。 水库位于突尼斯加夫萨市上游约15 km 处， 靠近撒哈拉沙漠的边缘。 坝址以上控制流域面积 3100 km2， 其中 2 / 3 是在阿尔及利亚境内， 水库总库 容 4 285 万 m3， 属中型水库。 该地区常年干旱少雨， 年平均降雨量只有298 mm。 地区经济也非常落后。 水库的主要功能是回灌地下水， 其次担负防洪、 灌溉等多种功能， 工程实施后还可以抬高地下水位， 减缓土地沙漠化， 调节地区气候。水库大坝长 1998.08m， 最大坝高 21.5m， 坝体为黏 土心墙坝。 其他主要建筑物还有溢洪道和输水管。 建 筑物的设计关键是坝基不做防渗处理， 在工程技术上需 要保证坝体和坝基的安全。 工程既节约了投资， 又满足 了当地和人民的要求， 对增进中、 突两国友好关 系及促进突尼斯的政治、 经济发展具有重要的意义。
2 工程地质条件
坝址区位于克比尔河谷， 主河床宽约 800 m， 右 岸为阶地。 主河床近代冲积物厚度大于50 m， 地质结构上部 为砂性土层， 下部是含卵砾石的黄色黏土及红色黏土 层。 其中上部砂性土层， 厚度 25 m 左右， 又可划分为 两大层： 地表以下 11 m， 岩性为含少量卵砾石的细砂 层， 不均匀系数为 5.6 左右， 褐黄色， 结构松散； 其 下为含砾中粗砂， 地层渗透系数为 （10-3～10-2） cm/s。 下 部为含卵砾石的黄色黏土及红色黏土层， 厚度大于25m。 右岸阶地， 冲洪积层厚度大于 18 m， 岩性为中细 砂含黏性土， 渗透系数为 （10-4～10-3） cm/s。
3 断面设计
通过对料场的勘察， 坝址上游河谷分布有砂砾料 和部分黏土料， 为了充分地利用当地材料， 并考虑尽量选用运距较短的料场， 坝型确定为黏土心墙坝。 防 渗体为黏土心墙， 心墙上游设厚 （2 ～ 3） m 的黏土内 铺盖， 坝壳料为当地砂砾料， 心墙及铺盖与坝壳料间 设反滤层， 坝后排水设施采用水平褥垫式排水和堆石 棱体排水结合的排水方式。
页 1
4 渗流设计
4.1 渗流设计的前提
为了满足突方对水库回灌地下水的要求， 克比尔 水库大坝设计的原则是不控制坝基的渗漏量， 断面设 计需满足坝体的抗滑稳定和坝基渗透稳定。 4.2 渗流设计理论
渗流运动的基本规律遵循达西定律， 它表明对均 匀砂土中的恒定均匀渗流， 其水力坡度 (单位流程的 水头损失) 与渗流流速的一次方成正比。 工程中发生的渗流问题， 通常都是复杂的空间渗 流。 在运用水力学知识进行渗 流分析时， 都将其转化为二向 问题进行研究， 并且在研究中 都要基于如下假定条件： ①渗流 服从达西定律； ②不考虑土体和 水的压缩性， 渗透时土体的孔 隙尺寸不变； ③土体内水的饱和 度不变。 渗流简化模型假设渗流区 内的全部空间都被连续的水充 满。 因此， 渗流的连续性和其 他水流的连续性是一样的， 两 者有完全相同的连续方程。
5成果分析： 经计算克比尔水坝无黏性土料属 流土型， Cu<5， 按照规范 《水
利水电工程工程地质勘 察规范》 GB50287-99 对无黏性土允许水力比降的规 定， 其允许水力坡降为0.35～0.50。 计算铺盖末端地基 土的渗透坡降及心墙后地基土的渗透坡降均在允许范 围内。 通过对心墙土料的分析， 铺盖允许渗透坡降为4～6， 计算铺盖末端的渗透坡降也在允许值以内。 通过以上分析， 可知设计断面满足渗透稳定要求
6设计特点
通过渗透稳定分析， 针对当地土料实际情况， 在 坝体设计上有 3 个特点。 （1） 本工程的主要建设目的是拦河蓄水并回灌地 下水， 设计中坝基不防渗， 这在突尼斯尚属首次。 （2） 由于本项目是我国的援外工程， 政治影 响较大， 其次
页 2
地质资料是由突方提供， 勘察资料内容 和精确度不足， 给设计工作带来了很大困难， 因此在 选择过渡料的问题上， 经过慎重考虑， 在不明显增加 投资的前题下， 根据当地坝壳料大于 5 mm 的颗粒含量 只占 21%～28％的情况， 采取了一些相应的工程措施。 根据坝壳料与黏土心墙的性质， 严格进行心墙上 下游反滤料的分区。 内铺盖计算满足坝基土渗透稳定和铺盖自身的渗 透坡降的同时， 根据主河床与台地坝基土料性质的不同， 依据反滤原则在主河床段黏土铺盖上下设过渡层， 台 地段黏土铺盖上部及下游筑坝料和地基之间设过渡层。 （3） 坝后排水设施采用水平褥垫式排水和堆石棱 体排水结合的排水方式。 坝后排水体与坝基结合面设 计严格依据反滤原则设置反滤层和过渡层， 台地部分 坝段坝基设有排水减压井。 参考文献 [1] 华东水利学院主编.水工设计手册 3 结构计算[S]. 水利电力 出版社，北京，1984. [2] 昆明勘测设计院主编碾压式土石坝设计手册[S].水利水电 规划设计总院，北京，19. [3] 徐正凡.水力学[M]. 武汉水利电力大学，武汉，1986.
页 3
