守口堡水库大坝稳定计算

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山西 富 水利 鲁
技术 与应用 ・０ １ ２ １ 年第 ６ 期
３２ 大坝 抗滑稳 定 计算 ．
式 （） １ 计算 ， 滑稳定 安全 系数 同前 。 抗 根 据 汾河 二库 坝 体碾 压 混凝 土 芯样 检测 结 果 ， 参 考 类似 工程 ， 压层 面平 均凝 聚 力 Ｃ 取 ２０ＭＰ ， 均 碾 ． ａ平
Ｓ ＨＡＮＸＩＷ ＡＴＥＲ ＲＥＳ ＯＵＲＣＥＳ
守 口 堡 水 库 大 坝 稳 定 计ห้องสมุดไป่ตู้算
张海 龙
（ 西省 水利 水 电勘 测设 计研 究 院 ， 西 太原 山 山 ００２ ） ３０ ４
［ 摘要 ］ 口堡 水库 大坝为碾压混凝 土重 力坝 ， 守 为更好地适应坝基 地质条件 ， 少开挖量 ， 减 将大坝的建基面设 计成倾 向上游的缓倾 角建基面。计算方法采用《 混凝土重力坝设计规 范》 中规定的材料 力学法， 滑动面由水平 建基面变成缓倾 角建基面。通过计算可知 ， 水库 大坝稳 定， 断面设计合理。
— —
计算 截面 上计 算点 到形 心轴 的距离 ， ｍ；
型！ 团 生旦
Ｓ ＨＡＮ ＡＴ Ｒ ＲＥ ＯＵ ＸＩＷ Ｅ Ｓ ＲＣＥ Ｓ
。
产 —计 算 截面对 形心轴 的惯性 矩 ， ＿ ｍ。
表 ３ 坝 基 面 垂 直应 力计 算成 果 单 位 ：Ｐ ｋａ
基 础 面垂 直 正 应 力 ｏ － ，
荷
地震荷 载 ： ７地 震考虑 。 按 。
表 １ 荷 载 组 合 表
荷载 载 计 算工 况 组合 自重 静水压 扬压 泥沙压 浪压 动水压 地震 冰压 （ ） （ ）力 （ ）力 （ ）力 （ ） （ ）力 （ ］ （ ） １ 力 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 力 力
（） ２
坝 体抗 滑稳 定 计 算 断 面 选 取 挡 水 坝 段 、溢 流 坝
段 、 孔坝 段最 大坝 高 断面 。计算 结果 见 表 ２ 底 。 ３２２ 坝 体混 凝土 层 间抗滑 稳定 分析 ． ． 碾压 混凝 土 筑坝 为 分层 碾 压施 工 ， 在 层 间结 合 存 问题 ， 为此 ， 求 通 过 层 间 的抗 滑 稳 定计 算 来 分 析 混 要 凝 土层 间抗 滑稳定 是否 满足 要求 。 坝 体 混凝 土层 间抗 滑 稳 定 分 析 的计 算 公 式 采 用
７ ｏ８ ｏ ０ ～ ５ ；第 ２组 Ｎ１。 ２ 。 ｌＥ或 Ｎ ０ ～ ５ ＥＳ Ｗ ５ 。７ 。 ０～０ ；
第 ３ Ｎ ０～ ０ＷＩＥ ３。８ 。第 ４组 Ｎ ５一 ５Ｅ 组 ７ ￣８ｏ Ｎ ０～ ０ ； ６。７。／ Ｎ Ｗ ６ ￣７ ￣无 充填 或 泥钙 质充 填 。坝 基强 风化 层 ０～ ０，
坝 体 层 问抗 滑稳 定选 取 挡水 坝 段 、 Ｌ 底孑 坝段 和溢
流坝段 的上 游折 坡处 断 面 （ 程 １ ０ ．ｍ） 高 ５０ 进行 计算 ， ２
成 果见 表 ２ 。
表 ２ 稳定 计算 成 果
抗滑稳定安全系数 ｃ 荷 载组合 计算情况 坝段 建基面 混凝土层 计算值 间计算值 允许值 ３３ ３ ．５
正常蓄水位 ／ 、 、 ／ 基本 设计洪水位 ／ 、 、 ／
组 合
、 、 、 ／ ／ ／ 、 、 、 、 ／ ／ ／ ／
、 ／ 、 ／ 、 ／ 、／ ／ 、 、 ／ ／ 、 ／
通过 分析 守 口堡 水库 坝址 处 的地 质 资料 可知 ， 坝
基 岩体 中未 发现有 缓倾 展布 的 软弱结 构 面 ， 体 中不 岩
挡水坝段 ３ ７ ．７ ０
９ ４ ．２ ７
ｌ ．６ ２７５ ｌ．３ １ ４ １
Ｋ ｃ≥ ２． ５
（ ∑ ｃ ∑Ｐｎ～ ） 。 ＋ ｓ ＋ Ａ ｓ ｉ ｃ
Ｋ
Ｐｃ ｓ ， ｓｎ ０ — ｉ
‘ ‘
校 核 洪 水 位 底 孔 坝段 溢 流 坝 段
３３５ ．２ ３３ ８ ．７
系数均 满 足规范 允许 值 。
３３ 坝基 面及 坝体应 力计 算 －
￡ 一扬 压 力 ，Ｎ； ／ — ｋ
∑ —— 作 用 于坝体 上全 部竖 向荷 载 ，Ｎ； ｋ
∑Ｐ 一 作 用于 坝体 上全部 水 平 向荷载 ，Ｎ。 ｋ
坝体 抗 滑稳 定 安全 系数 Ｋ 在 基本 荷 载 组合 时 采
摩 擦 系数 敦 Ｉ ， 压力 折减 系数 取 ０ ５ ．扬 ４ ． 。 ２
３２１ 大 坝建 基 面抗 滑稳 定计 算 ．．
根据 《 凝 土重力 坝 设计 规 范 》 定 ， 基 面抗 滑 混 规 坝
稳定 按抗 剪断公 式进 行计 算 。由于守 口堡水 库 大坝 坝 基 面倾 向上 游 ， 如果 大 坝 发 生 失 稳 ， 大 坝 将 沿 着 该 则 倾 斜 建基 面滑 动 。
３ ７ ．３ ６ ３３９ ．２
３３２ ．５
挡水坝段
正 常 蓄 水 位 底 孔 坝段 溢 流 坝 段
挡 水 坝段
Ｉ．６ １ ７ ３
１ ．８ ５ ４ ０ １ ．８ １ ９ ８
Ｉ ．８ Ｉ ９ １
基本组合 设计洪水位 底孑 坝段 Ｌ
溢 流 坝 段 挡 水 坝 段
３ ６ ．６ ６
冰冻情况 、 、 ／ ／ 校核洪水位 、 、 ／ ／
特 殊 施 组 合 工 完建 期 、 ／
存 在软 弱滑 动面 ， 层倾 向下 游 ， 岩 且倾 角 大 ， 基不 存 坝
在深 层滑动 ， 产生浅 层滑 动 的可能性不 大 。因此 ， 口 守
地震情况 、 、 ／ ／
３ 大坝稳 定计算
３１ 荷载及 组合 ．
坝体抗 滑稳定 及应力 分析计 算需 考虑 以下荷载 ：
坝体及其永久设备 自重 ： 混凝土容重 ２ Ｎｍ 。 ４ ／， ｋ 静水压 力及水 重 ： 库正 常蓄水 位 １ ４ ． 相 水 ００ ｍ， ２ ０ 应下游水位 １ ０ ． ； ４ ０ 水库设计洪水位 １ ４ ． ２ ０ｍ ００ ２ ３ ｍ， 相应 下游 水位 １ ０． 水 库校核 洪水位 １ ４ ． ４８ ２ ８ ｍ； ３１ ｍ， ２ ０
守 口堡水 库位 于黑水 河上 游段 ， 阳高县城 西北 在
约 １ ｍ处 ， ０ｋ 是一 座 工业 供 水 、 业 灌 溉及 防洪 等综 农
合 利用 的水利 工程 。水库 大 坝为碾 压混 凝 土重力 坝 ， 坝 顶长 ３ ６ 坝 顶 高程 １ ４ ．ｍ， 大坝 高 ６ ．ｍ。 ６ ｍ， ３ 最 ２ ６ ４６ 水库 总库容 ９０万 ｍ，属小 （ ） ８ ， 一 型水 库 ， 工程 等别 为
Ⅳ等 ， 主要建 筑 物 为 ４级 ， 水 设计 标 准 选定 重 现期 洪 为５ ０年 一遇 ， 校核标 准 重现期 为 ５ ０年 一 遇 ， 震设 ０ 地 防烈 度 ７ 。 度 ２ 工程地质
坝基岩体力学指标建议值 ： 坝基岩体饱和抗剪断 强 度指标 ： ．～ ．Ｍ ａｆ＝ ． ０９ ｃ ８ １ Ｐ ，Ｐ０８ ．；混凝 土与基 岩 ０ ０ 接 触面 的抗剪 断强 度 ： ＝ ．ＭＰ ， Ｏ８ ；混 凝 土与 ｃ ０６ ａ厂＝ ．５ 弱 风化基 岩抗剪强 度摩擦 系数 ｆｏ６ 。 ＝． ０
沙 内摩擦 角取 １ｏ浮 容重取 ８ Ｎｍ 。 ２， ／３ ｋ
扬压 力 ： 基设 灌浆 帷幕 、 水孔 ， 坝 排 主排水 孔处 扬 压 力强度 系数 取 ０２ ．，副 排水 孔处 残余 扬 压力 强度 系
数取 ０５ ．。
岩体节 理裂 隙发育 四组 ：第 １ Ｎ ５～ ５ＷＩＥ 组 ３。４ ｏ Ｎ
坝基面及坝体垂直正应力采用材料力学法计算 ，
按 《 凝 土重力 坝设 计规 范》 定 ， 混 规 采用式 （ ） ２ 计算 ：
用 ３０ 特 殊 荷 载 组 合 （ ） 用 ２５ 特 殊 荷 载 组 合 （ ） ．， １采 ．， ２
—
∑
一
∑Ｍ Ｘ
＋ ——
Ｊ
采用 ２３ －。
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［ 键 词 ］ 倾 角 建基 面 ； 力 坝 ； 滑稳 定 ； 口堡 水 库 关 缓 重 抗 守
［ 中图分 类号 ］ Ｖ ４ ． Ｔ ６２ ３
［ 文献标识码 ］ Ｃ
［ 文章编号 ］０４ ７ ４ （０ １０ — ０ ８ ０ １０ — ０ ２ ２ １ ）６ ０３ — ３
１ 工程概 况
堡 水库大 坝只进行 坝基 面抗滑 稳定计 算 。
挡 水 坝段 ２ ２ ８ ８ ７
特 殊 组 合 施 工 完 建 期 底 孔 坝段 ２ ． ７ ７ ６ ４
式 中 ： —— 按 抗 剪 断 强 度 计 算 的 抗 滑 稳 定 安 全 系 数；
溢 流 坝段 ２ ．１ ８８４
挡 水 坝段 地 震 情 况 底 孔 坝 段 溢 流 坝段
式 中 ： —— 坝踵 、 坝趾 垂 直正应 力 ，Ｐ ； ｋａ ∑ —— 作 用 于单 位 坝 段 上全 部 荷 载 在 坝基 面 上
法 向力总 和 ，Ｎ； ｋ
∑ —— 作 用 于单 位 坝段 上 全部 荷 载 对坝 基 面 形
心轴 的力 矩 总和 ，Ｎ・Ｉ ｋ Ｉ； Ｔ
Ａ — 计算 截面 的截 面积 ，１ — １； ＂ １ ｚ
相应 下游水 位 １ ０ ．７ ５ ２ ２ ｍ。
工程 坝址 区河 谷宽 约 ２００ｍ，地 形 高程 １ ０— ２． ４ ２ １ １ ０ ２ ｍ。覆盖层厚 度 ６ ～９８ ． １．ｍ。下伏 基岩为 含辉石 ５
斜 长 角闪岩 ， 基岩 面高程 １ ８ ． ９ １ ９ ．２ 坝基 ５７ — ９６ ０ｍ。 １ ３ １
无大 的断裂 发育 ， 仅在 靠 右岸处 发 育有 小型 断层及 裂
隙破 碎带 ， 碎带 宽度 ０１ ２ｍ， 破 ．～ 延伸 ２ ０ ３ ０ｒ， 角 ０～ ０ 为 ｎ 砾和 泥质全 充填 ， 响带 宽度 ５ ３ 影 ～０ ｍ。
泥沙 压力 ：坝 前 淤沙 高程 按 １ ２ ． 虑 ， ６７ ｍ考 ２ ０ 泥
３ 】 ３９ ３３０ ．２ ３６４ ．３
３ ９ ．７ ２
１ ．２ Ｋ ｃ ． ４８ ８ ≥３０
１． ７ １２ ８ １． ４ １０ ７ １．６ ４６４
ｌ ．８ １ ４ ５
图 １ 缓 倾 角 坝 基 面 示 意 图
冰 冻 情 况 底 孔 坝 段
溢 流 坝段
抗剪 断 强度计 算公 式如 下 ：
厚 度 ０９ ～ ．０ｍ， ． ５０ 弱风 化层 厚度 ４３ ～ ． 弱风 化 ０ ． ８ ５ｍ， ０ ７ 层 下 限高程 １ ７ ．３ ～ ８ ．７ｍ。 ４５ ９ １ ６１ １ １ 从 钻孔 压 水 资料 分 析 ，坝基 岩 体 在 高程 １１９ ４ ～ ｌ１６ｍ 以上岩体 属 中等 透水性 ， ３ ２ 以下 为弱 ９ 厚 ～ ８ｍ， 透 水岩体 。地下 水位 高程 １ ０ ．８ ０ ． ｍ。 ２３ １ ３８ ２ ２
坝 踵 应力 挡 水 坝 段 ３０ ｌ 坝趾 应 力 ｌ Ｏ ７ ０
３ ４ ．２ ０ ３２ ５ ．８ ３ ２ ．５ ０
１ ．２ ０３９ ｌ ．６ Ｋ ｃ ． ３５ １ ≥２３ １ ．３ ０８２
厂— —坝 体混 凝土 与 坝基接 触 面 的抗 剪 断摩 擦
系数 ， ０８ ； 取 ．５
ｃ— —坝 体混 凝土 与坝 基接 触 面 的抗 剪 断凝 聚
力 ， ６ ０ｋ ａ 取 ０ Ｐ ；
注： 在进行层间稳定计算 中， 施工完建期工况下无水平荷载存在 ， 故 不进行该工况下混凝土层问抗滑稳定计算。
Ａ — 坝基 接触 面截 面积 ， ｚ — ｍ；
一
由表 ２可 知 ， 基面 及 混凝 土层 间抗 滑稳 定安 全 坝
坝基 面 与水平 面 的夹 角 ，； ｏ