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1壩肩穩定計算
弱風化泥巖、砂泥巖互層。飽和密度2.6g/cm3,干抗壓強度25.48MPa,濕抗壓強度16MPa,巖石抗剪斷強度:f′=0.7,C′=0.4MPa,靜彈性模量2.0×104MPa;巖石與砼的抗剪斷強度:f′=0.6,C′=0.3MPa;巖石與砼的摩擦系數0.5,巖石與砼粘聚力C=0.3MPa;允許承載力2MPa。壩肩穩定復核計算方法及公式根據實際地基情況,本次復核壩肩穩定,采用分層穩定法。按拱壩計算分層考慮,河床620.14m高程以上共分7層,每層按側斜滑面、底平面切取抗滑穩定巖體,巖體頂面按自由巖處理,抗滑巖體平面尺寸切取按巖層走向線、底層高程相應強風化巖面等高線形成的三角體量取。分別計算每層巖體的抗滑穩定。側滑面取實際巖層的層面,巖性有砂巖、泥巖、泥化夾層、裂隙破碎帶等,分別取其力學指標進行計算。底部水平滑動面按分層層面切取,巖性及力學指標按實際壩肩巖層構造取值。采用抗剪斷公式計算各分層的穩定系數及排水孔的作用,揚壓力折減系數D=0.3。最危險層穩定計算根據以上分層方法計算得左壩肩627.785-635.428m高程為最危險層,其抗滑穩定安全系數僅為3.7,在這一層假設其滑動面滑出點至壩腳距離為分別計算其相應的抗滑穩定安全系數,尋求最危險滑動面,該滑動面穿過各巖層,取其f′=0.52、C′=0.34MPa。計算得最危險滑動面為滑動面滑出點至壩腳距離25-30m,抗滑穩定安全系數最小,校核水位溫升工況為3.8正常水位+溫降工況最小為3.6。
2壩肩巖體抗滑穩定評價
左壩肩。整體滑動計算平均值為14.0,最小值為5.8;特殊荷載K值,分層計算平均值為7.2,最小值為3.6;整體滑動計算平均值為6.8,最小值為4.7;均大于規范規定值正常荷載[K]=3,特殊荷載[K]=2.5。右壩肩。正常荷載壩肩抗滑穩定安全系數K,分層計算平均值為19.8,最小值為7.2;整體滑動計算平均值為33.3,最小值為10.3;特殊荷載K值,分層計算平均值為17.5,最小值為6.5;整體滑動計算平均值為20.4,最小值為8.7;均大于規范規定值正常荷載[K]=3,特殊荷載[K]=2.5。左、右壩肩抗滑穩定安全系數K值均滿足規范要求。這樣的結果,主要是兩岸山體雄厚陡峭,下游山體厚長,自壩址往下游200m均無臨空面(沖溝)出現。由此得出結論:拱壩壩肩是穩定、安全的。實際施工中,須注意做好帷幕灌漿、固結灌漿、基礎排水等工作,以利于增強壩肩巖體穩定性。
3傳力墩穩定復核
由于壩基開挖揭露壩肩上部地質條件較差,弱風化帶埋藏較深,因此左壩肩在656.0m以上,右壩肩在647.0m以上增設傳力墩。
4計算成果
根據傳力墩的實際受力狀況,根據上面計算出來的軸力P、剪力Q,分別按兩個方向計算墩體穩定,選取最不利荷載組合作剪切(順河)方向穩定復核。經計算,墩體剪力(順河)方向的抗滑穩定安全系數K,左岸傳力墩最小為4.36;右岸傳力墩最小為1.96。墩背地基承載力。拱壩地質資料表明,弱風化泥巖承載力為2.5MPa,砂巖承載力為6MPa。左岸656m以上,右岸647m以上,巖體多為砂、泥巖互層,并有泥化夾層存在,其風化程度界線不甚明了。部份巖體處于弱、強風化之間。考慮將地基變形影響減小到最低程度,控制地基壓力不超過1MPa。上述計算表明,左岸傳力墩,墩背單位面積受力最大值為0.83MPa;右岸傳力墩,墩背單位面積受力最大值為0.76MPa;均小于1MPa。因此,傳力墩軸向受力是穩定安全的。墩體剪力(順河)方向的抗滑穩定。計算表明,墩體剪力(順河)方向的抗滑穩定安全系數K,左岸傳力墩最小為4.36;右岸傳力墩最小為1.96。均大于規范值[K]=1.05,滿足穩定要求。
5結語
在設計中針對具體情況進行優化設計,采用穿力墩等措施使拱壩在應力、穩定等方面均能滿足規范要求。該項目于2008年5月建成安全運行至今。
作者:馮龍泉單位:白鶴灘電站電力集團