后河水庫(kù)壩肩穩(wěn)定分析

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1、后河水庫(kù)壩肩穩(wěn)定分析-農(nóng)田水利1主要工程問(wèn)題及研究對(duì)策　　獅子灘水電站位于四川省長(zhǎng)壽縣境內(nèi)，是龍溪河四級(jí)開(kāi)發(fā)利用中最上游一級(jí)。電站裝機(jī)容量4．8萬(wàn)kW，年發(fā)電量2．06億kW&midd0t;h，水庫(kù)總庫(kù)容8．3億m3，可對(duì)天然來(lái)流量作多年調(diào)節(jié)。主要水工建筑物由混凝土擋墻堆石壩、溢洪道、有壓引水系統(tǒng)及電站廠房組成。溢洪道位于堆石壩左端條形山脊天然埡口，總寬112．0m，設(shè)計(jì)最大泄洪能力49l0．0m3／s，從溢流壩至挑水坎總長(zhǎng)358．0m，其中，首段為重力式混凝土溢流壩，共分5個(gè)壩段，壩段長(zhǎng)22．0-23．0m，閘墩寬4．0m，在閘墩中心線分沉陷縫，建基

2、面高程從1號(hào)至5號(hào)壩段為326．5—318．0m，溢流堰頂高程340．0m，壩頂高程350．0m，最大壩高32，0m，溢流壩上設(shè)置7．0m×18．0m(高×寬)弧形閘門5孔。中段為泄水陡槽，長(zhǎng)322．5m，平均坡降4．95％，末端為混凝土低鼻坎矩形差動(dòng)式挑水坎?！　—{子灘水電站于l957年3月全部建成，至今已安全運(yùn)行41年。在多年運(yùn)行期間，水庫(kù)最低蓄水位325．09m，較死水位低3．14m，最高運(yùn)行水位347．58m，較正常高水位高0．85m，溢洪道實(shí)際下泄最大流量1750m3／s，僅達(dá)設(shè)計(jì)泄洪能力的35．6％，溢洪道各建筑物還未經(jīng)受設(shè)計(jì)最大泄流量考驗(yàn)

3、，同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年蓄水運(yùn)行，溢洪道相繼出現(xiàn)一些影響安全運(yùn)行的工程問(wèn)題，主要包括：　　(1)溢流壩上游鋪蓋被淘空。　　原設(shè)計(jì)溢流壩上游鋪蓋為1：4坡度的粘土鋪蓋，表面再鋪塊石保護(hù)，施工時(shí)作了修改，鋪蓋粘土只回填至330．0m高程，330．0m高程以上改用廢渣回填，經(jīng)過(guò)多次泄洪，下泄水流將回填廢渣及330．0m高程以下的粘土大量帶走，鋪蓋大部分已失去保護(hù)，溢流壩前沿基礎(chǔ)已經(jīng)暴露在外，致使?jié)B徑縮短，增加了帳幕前壩基滲透壓力，并可能拉裂帳幕，影響溢流壩體的整體安全?！　?2)溢流壩穩(wěn)定安全參數(shù)偏低。　　由于溢流壩基礎(chǔ)大部分位于薄層砂巖上，砂巖厚度一般為3．0—4

4、．0m，以下為砂質(zhì)粘土與砂巖互層，巖性變化大，節(jié)理裂隙發(fā)育，問(wèn)有風(fēng)化破碎帶，在砂質(zhì)粘土巖中分布有埋深較淺，產(chǎn)狀近于水平且連通性較好的G4、G5軟弱夾層，其中建基面以下8．0m的G5夾層分布于整個(gè)溢流壩基。原設(shè)計(jì)根據(jù)竣工資料，對(duì)1號(hào)一5號(hào)壩段在校核洪水條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，1號(hào)一3號(hào)壩段抗滑穩(wěn)定安全參數(shù)Kc為1．0—1．08，4號(hào)壩段為0．91，5號(hào)壩段為0．94，由此可見(jiàn)4號(hào)、5號(hào)壩段的Kc值不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。為客觀評(píng)價(jià)4號(hào)、5號(hào)壩段的穩(wěn)定安全性，設(shè)計(jì)上建議在穩(wěn)定分析中考慮尾部巖體的抗剪作用，這種計(jì)入尾部巖體抗力的分析方法是合理的，但對(duì)4號(hào)、5號(hào)

5、壩段穩(wěn)定安全參數(shù)量值上的變化設(shè)計(jì)上未作詳細(xì)說(shuō)明?！　?3)溢流壩普遍出現(xiàn)貫穿性裂縫。　　據(jù)獅子灘溢洪道運(yùn)行總結(jié)報(bào)告介紹，溢流壩體出現(xiàn)的貫穿性裂縫可分為三類：第一類是遺留的施工冷縫；第二類是由于混凝土澆筑過(guò)程中未采取嚴(yán)格溫控措施和拆模過(guò)早等因素形成的，先期(末蓄水發(fā)電前)裂縫；第三類則是在多年運(yùn)行期間，由于壩面溫度隨外界氣溫變化所產(chǎn)生并逐步演變形成的。上述三類貫穿性裂縫的形成原因，以及對(duì)壩體安全性的影響程度，是工程上所關(guān)心的問(wèn)題。　　針對(duì)獅子灘電站溢洪道所存在的上述三個(gè)主要問(wèn)題，結(jié)合溢洪道多年的運(yùn)行與安全監(jiān)測(cè)資料，以及1990年獅子灘水電站大壩安全定檢時(shí)

6、所修定的最新地質(zhì)水文成果，運(yùn)用三維彈塑性有限方法，以上游鋪蓋、溢流壩及下游護(hù)坦和壩基巖體作為計(jì)算整體，對(duì)溢流壩體的變位與應(yīng)力特征，以及上述(1)、(2)因素對(duì)壩體穩(wěn)定性的影響進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)，給出獅子灘電站溢流壩現(xiàn)今與進(jìn)行工程處理后所具有的整體安全儲(chǔ)備，同時(shí)，還對(duì)溢流壩出現(xiàn)貫穿性裂縫的原因及其影響作了初步分析。2有限元數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法　　2．1有限元計(jì)算范圍及結(jié)構(gòu)離散　　選取最大壩高，抗滑穩(wěn)定安全參數(shù)最低的4號(hào)壩段作為分析對(duì)象，并沿上下游及壩基方向延伸一定范圍構(gòu)成三維計(jì)算域，其中：　　垂直水流方向(Y向)：溢流壩1+81．3l—溢流壩l+103．31

7、m；　　平行水流方向(X向)：0-30．00-0+80．00m：　　垂直方向(Z向)：建基面以下32．0m至壩頂，絕對(duì)高程290.0—350．0m，相對(duì)高差60．0m?！　≡搮^(qū)域包括4號(hào)壩段左右閘墩，溢流壩體、上游前坦30．0m與下游護(hù)坦50．0m，以及壩基以下薄層砂巖、砂質(zhì)粘土巖互層與軟弱破碎帶G5。根據(jù)溢流壩受力特點(diǎn)及壩基地層分布界面，對(duì)計(jì)算域進(jìn)行剖分，其中壩體和護(hù)坦混凝土結(jié)構(gòu)，以及壩基巖體采用空間8節(jié)點(diǎn)等參元模擬，G5軟弱夾層以8節(jié)點(diǎn)夾層單元模擬，為反映壩體與壩基巖體接觸面相對(duì)剪切變形，該接觸面用接觸界面單元模擬?！　?．2材料物理力學(xué)參數(shù)　　參

8、考原設(shè)計(jì)采用材料物理力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合1990年獅子灘水電站溢洪道壩基巖石力學(xué)試驗(yàn)成果，本次有限