1 工程概況
原水庫為印度一座新建平原水庫，水庫工程等級(jí)為Ⅳ，工程規(guī)模是?。?）型，主要為印度某新建電廠供水。水庫通過在原自然地面開挖土體并在周圍填筑形成壩體圍繞而成，開挖最大深度為9.75m，筑壩最大高度為2.3m。占地面積約215530m2。水庫設(shè)計(jì)水位為227.5m，水庫庫底標(biāo)高為218.30～219.30m，有效水深為8.2m。水庫的設(shè)計(jì)容量為139.20×104m3。
2 結(jié)構(gòu)布置及材料
水庫四周壩體采用庫體開挖的粉砂碾壓筑壩，壩頂高程為228.3m，最大壩高約10m，圍壩軸線長約1830m，壩頂寬5.0m。壩體上游邊坡采用1:3，下游邊坡采用1:2.5。均質(zhì)碾壓土壩的護(hù)坡內(nèi)邊坡為預(yù)制混凝土板，外邊坡為草皮護(hù)坡。圍壩外側(cè)坡腳設(shè)排水溝，及時(shí)排除壩頂及坡面的雨水。
3 防滲結(jié)構(gòu)
3.1 防滲設(shè)計(jì)方案確定
由于水庫及壩體區(qū)域地層基本結(jié)構(gòu)為粉砂、粉土，滲透系數(shù)較大，均為相對(duì)透水層，經(jīng)多種方案的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，以及考慮印度當(dāng)?shù)夭牧舷拗疲O(shè)計(jì)選定鋪設(shè)HDPE 土工膜為處理防滲方案，在整個(gè)庫底及圍壩的內(nèi)邊坡鋪設(shè)HDPE 土工膜，在壩腳及馬道處設(shè)置基座，并將土工膜嵌入基座底部，在壩頂防浪墻底部將土工膜進(jìn)行澆壓，使水庫區(qū)形成封閉的區(qū)域，最大程度減少滲漏損失。
3.2 HDPE 土工膜厚度確定
現(xiàn)行確定土工膜厚度的方法有兩種：理論計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)取值法。理論計(jì)算法按薄膜理論，是在假設(shè)整塊薄膜均質(zhì)、完整無損和一定的墊層裂縫形狀大小下，對(duì)比理想膜的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，在分別滿足應(yīng)力和應(yīng)變的要求安全系數(shù)時(shí)確定的。通常實(shí)用厚度是按經(jīng)驗(yàn)確定的。因?yàn)槔碚撚?jì)算是按理想條件，計(jì)算中假設(shè)的邊界條件并不真實(shí)，而且未考慮膜材實(shí)際存在的缺陷和焊縫不可避免的漏失以及鋪設(shè)時(shí)的損傷等。
因此土工膜厚度的設(shè)計(jì)除考慮水壓力要求的強(qiáng)度之外，還應(yīng)考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命、膜材質(zhì)量和施工質(zhì)量控制現(xiàn)狀等并按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定計(jì)算厚度及實(shí)際厚度[1]，該工程經(jīng)綜合分析計(jì)算，壩坡防滲層采用1mm 并且雙面加糙的HDPE 土工膜進(jìn)行防滲。
3.3 防滲體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土工膜的厚度很薄，容易遭破壞，為了有效保護(hù)和提高其在坡面上的穩(wěn)定性，減小工程在施工過程中，可能對(duì)土工
膜產(chǎn)生的損壞，應(yīng)研究土工膜和土質(zhì)材料組成的合理復(fù)合防滲層，即要求按一定的結(jié)構(gòu)形式鋪設(shè)。防滲結(jié)構(gòu)的組成一般為5 層，防護(hù)層、上墊層、土工膜、下墊層、支持層[2]。
3.3.1 防護(hù)層
為了防御外界水流或波浪沖擊、風(fēng)化浸蝕、冰凍破壞及遮蔽日光紫外線等需在與外界接觸的最外層設(shè)置防護(hù)層。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》波浪與護(hù)坡計(jì)算，計(jì)算采用120mm 厚預(yù)制混凝土板，并設(shè)置排水孔。
3.3.2 上墊層
防護(hù)層多是大塊粗糙材料，若直接置于土工膜上，很容易破壞土工膜，故在防護(hù)層和下臥土工膜之間需設(shè)上墊層作為過渡層。上墊層采用透水性良好的砂礫料，或采用無砂混凝土或?yàn)r青砂漿等；如果防滲材料采用的是復(fù)合土工膜，則膜兩側(cè)的非織造土工織物可以起保護(hù)膜的作用，不必另設(shè)墊層。本工程根據(jù)實(shí)際情況采用40mm 厚無砂混凝土。
3.3.3 土工膜
土工膜是防滲主體，單一土工膜表面光滑，摩擦系數(shù)小，鋪在坡面上要考慮下滑的可能性。為此，在可能條件下一般要求采用復(fù)合土工膜，其表面的非織造土工織物與土的摩擦系數(shù)要比單膜的大得多；由于當(dāng)?shù)貨]有復(fù)合土工膜，因此為加大土工膜與相鄰?fù)翆拥哪Σ料禂?shù)，將單膜加上紋路以增加糙度。
3.3.4 下墊層
下墊層鋪在土工膜的下面，有雙重功能：一是排除膜下的積水、積氣，確保膜的穩(wěn)定；二是保護(hù)土工膜，使其不受支持層的破壞。
3.3.5 支持層
土工膜是柔性材料，必須鋪設(shè)在可靠的支持層上，它可以讓土工膜受力均勻，除上述的下墊層外，支持層還可采用級(jí)配良好的壓實(shí)土層，粒徑應(yīng)根據(jù)膜厚來選擇。對(duì)于本工程為碾壓式土石壩，由于其壩面平整，又有較大密實(shí)度，可以不專門設(shè)置支持層。
3.3.6 膜下排氣措施
在原來干燥的庫盤上鋪設(shè)土工膜，水庫蓄水后，水滲入土工膜底部的透水層，將土空隙中的空氣代換出來，氣體對(duì)土工膜頂托；蓄水后，如果水庫水位降落，而土工膜底部的滲流不能很快的排出，則滲透水壓將對(duì)土工膜頂托以致頂破或漂浮。為防止土工膜被頂破在庫底及壩坡設(shè)置連通的排氣盲溝，排除膜底空氣。
由于原水庫壩坡及庫底整平夯實(shí)后為粉土、粉砂結(jié)構(gòu)，經(jīng)過綜合比較分析，原水庫壩坡防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自上而下依次為120mm 厚預(yù)制混凝土板（設(shè)置排水孔）；40mm 厚無砂混凝土；1mm 厚HDPE 防滲膜（雙面加糙）；150mm 厚的粉砂；壓實(shí)、平整的壩體。
4 壩坡穩(wěn)定分析
采用土工膜進(jìn)行防滲的土石壩，壩坡的穩(wěn)定分析，既要考慮壩坡的整體抗滑穩(wěn)定，還要考慮局部抗滑穩(wěn)定計(jì)算既斜坡土工膜與其鄰接土石料接觸面的抗滑穩(wěn)定。
4.1 整體抗滑穩(wěn)定
壩坡整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算需要考慮正常運(yùn)行條件、非正常運(yùn)行條件、正常運(yùn)行條件與地震，共4 種計(jì)算工況：①穩(wěn)定滲流期②施工期③水位驟降期④正常水位遇地震工況表1 各土層物理力學(xué)特性參數(shù)及抗剪強(qiáng)度指標(biāo)
