【doc】沙牌水电站拱坝基础处理研究.doc
《【doc】沙牌水电站拱坝基础处理研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【doc】沙牌水电站拱坝基础处理研究.doc(12页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、沙牌水电站拱坝基础处理研究水电站设计DHPS第19Q第4期2003年12月沙牌水电站拱坝基础处理研究赵永刚(国家电力公司成都勘测设计研究院,四川成都610072)摘要:针对沙牌拱坝特有的工程和水文地质情况及坝基应力特点,采用数值分析和模型试验等手段,通过技术经济比较论证,设计出包括河床R0c垫座,混凝土置换处理,接触灌浆,固结灌浆,防渗帷幕和排水系统等基础处理方案,其可行性和合理性已在实践中得到验证.关麓词:碾压砼拱坝;基础处理;灌浆;帷幕;排水;坝肩稳定;沙牌水电站中圈法分类号:123.3文献标识码:B文章编号:10039805(2o03)040064051前言沙牌水电站是岷江支流草坡河上游
2、的一个梯级龙头电站,拦河大坝为三心圆单曲拱坝,大坝左,右岸水平嵌深分别为26.0m和17.1m.坝址区两岸谷坡比较陡峻,临河坡高在200m以上,两岸谷坡3060,大致成对称v型河谷.河谷宽高比约为1.7.在牛厂沟下游约250m处,河道的流向由N50E急转弯为$55.E方向流出.左岸为凹型坡,右岸为单薄山脊.拱坝坝基(肩)岩体主要由晋宁澄江期花岗岩,花岗闪长岩及后期侵入的角岩,片岩组成.坝址区坝基岩体地质构造简单,无顺河向断层发育.坝址区地震基本烈度为7度.2主要工程地质问题沙牌坝基(肩)级岩体变形模量为1Ol2GPa,面积约3899m,占整个建基面面积的67.4%;一1级岩体变形模量为810G
3、Pa,面积约为1557m2,占整个建基面面积的25.5%;IV一2级岩体变形模量为35GPa,面积约为414m2,占整个建基面面积的7.1%.见图1.2.1主要软弱岩带Sc片岩透镜体是坝基主要地质缺陷.Sc片岩透镜体一般带宽O.37.0m,片理发育,遇水易软化,变形模量很低,完整性差,透水性较弱,因属拱端持力层,对拱坝坝肩稳定,变形,渗透均可能产生不利影响,需研究采取工程处理的必要性和可靠的处理措施.主要软弱岩带见图1.图1拱坝建基面地质平面收稿日期.20030826作者简介:赵永刚(1964一),男,四川宜宾人,高级工程师,主要从事坝工设计工作.广一2.2坝基渗漏坝区地下水主要为裂隙潜水,由
4、大气降雨及河水补给.地下水位平缓,与河水位接近,两岸地下水位随高程和水平埋深增加而逐渐抬高.坝基岩体受风化卸荷等因素的影响,透水性从浅表至深部由强变弱.两岸相对不透水层较浅,但在河床90100m深度内未揭露出h值小于1的相对不透水层.虽然坝基岩体主要为花岗岩,花岗闪长岩,两岸相对不透水层埋深较浅,但河床部位相对不透水层大于loom,埋深大.因此,为降低渗压,提高坝肩稳定安全度,必须对坝基渗漏问题进行研究,并采取必要的可行的处理措施.3处理研究3.1变形稳定为了全面深入分析坝基不利地质缺陷对坝体应力,位移的影响,采用拱梁分载法程序,有限单元法程序,进行了Sc软弱岩带对坝体变形,应力影响的分析研究
5、.3.1.1拱梁分栽法分析根据拱坝基础地质情况,考虑置换混凝土处理后的效果计算综合变形模量.应力分析表明:坝体应力,位移分布规律合理,上游主拉应力为一O.51一1.22MPa,下游主压应力为3.385.42MPa,最大应力均满足应力控制标准,坝体应力状态良好;坝体最大径向位移2.94cm,坝体最大切向位移0.67cm,基础最大径向位移0.86cm,基础最大切向位移0.61cm,对比坝体位移在可接受范围.根据上述计算成果,可初步判断在对建基面出露的Sc软弱岩带采取置换处理和固结灌浆处理后,坝基岩体能够满足拱坝应力和变形的要求.3.1.2线弹性有限元分析拱梁分载法程序中采用的变形模量是按应变能相等
6、原理计算得出的综合变形模量,未能真实反映地基中Sc软弱岩带对坝体应力和变位的影响.为较好地模拟地基条件,合理地考虑整体拱坝和基础的相互作用,采用三维有限元对Sc软弱岩带置换混凝土和河床垫座混凝土进行分析,以研究经基础处理后的坝体应力和位移规律,以及垫座的应力状态,为最终基础处理设计方案的确定提供依据.计算表明:地基经全面处理后,在基本荷载组合和特殊组合作用下,坝体应力分布规律合理,应力状态良好,最大主拉应力,主压应力均满足应力控制要求,说明地基经全面处理后,改善了地基刚度的不均豳圈rl_厂_一匀性,拱坝受力性态与同规模的坝体大体一致,处理方案是合理的.除垫座上游的应力条件稍差外,其余部分均满足
7、要求,垫座的设置对改善坝体上游坝踵的拉应力集中有显着的效果,垫座设计是合理的.3.2抗滑稳定沙牌拱坝坝肩稳定是工程设计的关键技术问题,为全面评价坝肩稳定性,主要采用三维刚体极限平衡法和非线性有限元法,对坝区地质结构面进行控制性结构面,滑动模式和滑块,以及敏感性分析.3.2.1刚体极限平衡法坝肩抗滑稳定分析成果表明:当抗剪(断)强度指标取平均值时,即使排水1OO%失效,左,右岸最小纯摩安全系数分别为1.31和2.03,左,右岸最小剪摩安全系数分别为4.21和7.38,均大于规范要求;当抗剪(断)强度指标采用最小值并下浮20%,排水1OO%失效工况,只有左岸纯摩安全系数为1.03,小于规范要求值,
8、其它均大于规范要求值.因此,应重视坝基防渗和排水减压措施,施工时左,右岸中上部抗力体应及时支护,避免大面积开挖和塌滑.此外,应对左,右岸中上部采取适当的锚索加固措施.3.2.2非线性有限元法坝肩抗滑稳定及锚索加固效果分析分析表明:在坝基防渗排水系统正常工作的条件下,坝肩稳定安全系数均满足规范要求;左,右岸1820.OOm高程以上为坝肩稳定控制高程;左,右坝肩上部高程设置预应力锚索加固,可使相应高程范围抗力体区岩体点安全系数提高0.050.25,其中左坝肩1820.OO1840.OOm高程范围下游陡岩区改善程度显着.3.3三维地质力学模型试验试验表明:大坝基础刚度及整体性均满足修建高坝的要求.综
9、合稳定安全度为3.76,超载稳定安全度为4.8,满足设计要求,但两坝肩必须进行加固处理.右岸1810m高程以上破坏较重,特别是上部山脊及冲沟尤为明显;左岸在1820m高程以上,特别是坝肩下游的陡岩破坏较重,是进行坝肩加固处理的重点部位.3.4三维渗流分析研究坝基设置防渗帷幕及排水后,左,右岸和坝基帷幕下游侧区域渗透压力大大降低,坝基扬压力系数明显下降,左,右岸坝肩渗润区大大减小,防渗降压效果显着,现有防渗设计方案合理.4坝基基础处理设计4.1Sc软弱岩带处理坝基中有9条绿片岩和绿片岩夹碎裂花岗岩,角岩条带分布,因绿片岩岩性软,遇水易软化,变形模量相对较低,计算分析表明对大坝的变形稳定有较大影响
10、,设计采用全部挖除置换混凝土处理是合理可行的(见图2).图2坝基置换混凝土平面4.1.1河床垫座处理河床sc软弱岩带为一楔形深槽,出现在河床中部17381840m高程,主要由片岩组成,片理发育,遇水易软化,完整性差,变形模量低.若拱坝河床建基面置于1738.OOm高程,将大大增加坝体混凝土量和坝基开挖量,且将增大水推力,不利于坝肩稳定,是不经济和不合理的.因此,结合地形地质情况,并借鉴东风拱坝河床深槽MgO微膨胀混凝土置换的成功经验,设计采用尺篮20.OMPa的MgO微膨胀碾压混凝土置换,垫座底部开挖高程为1738.OOm,置换块尺寸为44.OOm(纵河向)X20.O040.OOm(横河向)X
11、14.50m(高度),横河向为倒梯形的混凝土垫座,底部基岩固结灌浆深度为14.OOm.混凝土浇筑分区:为满足抗渗要求,上游迎水面5.0015.30m范围采用lm厚掺MgO二级配常态混凝土找平基础,再采用掺MgO二级配碾压混凝土;下游侧采用lm厚掺MgO三级配常态混凝土找平基础,再采用掺MgO三级配碾压混凝土.4.1.2两岸置换处理左岸建基面的主要软弱岩体为片岩类花岗岩角岩Sc+的一2类岩,延伸大于lOm,宽37m,出露在1824.O01867.50m高程间上游坝踵附近,主要由片岩组成,局部夹有透镜体状碎裂的花岗岩,片理较发育,弱风化.右岸建基面的主要软弱岩体为千枚岩夹片岩Sx4+Sc的一4类岩
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- doc 水电站 拱坝 基础 处理 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-2395624.html