順溪水庫壩肩斷層處理措施

順溪水庫壩肩斷層處理措施

李敏陳崇潮婁紹撐

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州310002)

【摘要】順溪水庫工程拱壩左岸壩肩165.00m高程存在F1斷層， 本文闡述了該部位壩肩穩(wěn)定復(fù)核成果及該部位斷層技術(shù)處理的方法，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，表明該處理措施滿足大壩安全運行要求。

【關(guān)鍵詞】順溪水庫；斷層；處理；措施

中圖分類號：TV698.1

Treatment measures of dam abutment fault in Shunxi Reservoir

LI Min, CHEN Chongchao, LOU Shaocheng

(ZhejiangDesignInstituteofWaterConservancy&HydroelectricPower,Hangzhou310002,China)

Abstract:Shunxi Reservoir Project arch dam left bank dam abutment is provided with F1 fault in elevation 165.00 m. In the paper, dam abutment stability review results in the part and fault technical treatment methods in the part are described. It is obvious that the treatment measures can meet requirements of dam safety operation through analyzing monitoring data.

Key words: Shunxi Reservoir; fault; treatment; measures

1工程概況

順溪水庫工程位于鰲江北港支流上，壩址距平陽縣城約54.5km，壩址以上集水面積92.3km2，由大壩、泄水建筑物、發(fā)電引水建筑物、發(fā)電廠等組成。大壩為拋物線形常態(tài)混凝土雙曲變厚拱壩，壩底高程94.00m，壩頂高程195.00m，最大壩高101m，設(shè)計洪水位(P=1%)192.82m，校核洪水位(P=0.1%)194.59m，正常蓄水位175.00m，臺汛期限制水位160.00m。大壩為2級建筑物，工程等別為Ⅲ等，電站裝機2×0.50MW，總庫容4265萬m3。順溪水庫是一座以防洪、供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電功能的中型水庫工程。

2壩址區(qū)工程地質(zhì)

順溪水庫壩址位于峽谷地段，河谷底高程96.00～99.00m，寬約35m，常見巨石分布。左岸谷坡35°～45°，右岸谷坡40°～48°。兩岸陡崖，高度一般為5～40m。F103、F104區(qū)域性斷裂通過壩址區(qū)，F(xiàn)103距右壩頭約300m，F(xiàn)104距右壩頭約150m，性狀較好，對壩址兩岸巖體穩(wěn)定無影響。壩址近東西向小斷層發(fā)育。壩址區(qū)斷層除F1、F3延伸較長、寬度較穩(wěn)定外，其余均規(guī)模較小，延伸較短。

通過左岸探洞、鉆孔，揭示了F1斷層規(guī)模和走向。拱槽開挖后F1斷層基本出露(見圖1)，方向和165.00m高程拱座基本平行，斷層寬度0.50~ 1.50m，斷層內(nèi)充填泥狀物。F1斷層埋深至3號探洞。

F1斷層：280°~300°，SW∠73°～90°，寬50~150cm，由斷層泥、糜棱巖、壓碎巖等組成，局部糜棱巖帶寬20~30cm，可見斜沖擦痕。Jn315：N30°W，NE∠16°，Jn317：EW，S∠23°，由于表部已挖除，下部趨閉合，取f′=0.70，c′=0.60MPa。兩岸地基傾向河床的緩傾角節(jié)理較發(fā)育,結(jié)構(gòu)面經(jīng)互相切割組合，底部不利結(jié)構(gòu)面，微風化—新鮮巖石內(nèi)綜合抗剪斷強度[1]：f′=0.70，c′=0.60MPa。側(cè)向切割面F1：f′=0.30～0.40，c′=0.02MPa；F1斷層，破碎帶性質(zhì)差，易產(chǎn)生壓縮變形，E0=(0.05～0.10)×104MPa。

圖1　拱槽地質(zhì)剖面

3斷層不利結(jié)構(gòu)面組合穩(wěn)定分析

根據(jù)開挖后的拱槽地質(zhì)剖面圖和地質(zhì)參數(shù)，對F1斷層及緩傾Jn315、Jn317節(jié)理面進行組合。一般如果無不利結(jié)構(gòu)面情況下，通常按平面法對拱座進行穩(wěn)定分析計算。

由于存在對穩(wěn)定不利的結(jié)構(gòu)面組合，因此，需進行空間穩(wěn)定分析計算。穩(wěn)定計算采用剛體極限平衡法，按6種工況情況分別進行穩(wěn)定計算。

3.1穩(wěn)定計算

穩(wěn)定計算采用抗剪斷公式[2-3]：

假設(shè)滑裂面由豎直面與水平面組合，對于單位高程拱圈，穩(wěn)定條件可簡化為

式中HA——單位拱圈高程拱端切向推力，kN；

VA——單位拱圈高程拱端徑向推力，kN；

Vz——單位拱圈高程拱端豎向力，kN；

φ——岸坡角，(°)；

θ——不利滑裂面與拱端徑向的交角，(°)。

經(jīng)過計算，工況一(正常蓄水位+溫降) K=7.12；工況二(校核洪水位+溫升) K=4.11。工況一和工況二為不利結(jié)構(gòu)面組合穩(wěn)定的控制性工況(見圖2)。

圖2　壩肩穩(wěn)定示意圖 (以xoy坐標系為基準，逆時針為正)

3.2壓縮變形量計算

156.00m高程位置斷層壓縮變形量計算：

式中VA——單位拱圈高程拱端徑向推力，kN；

L——單位拱圈高程拱端推力作用寬度，m；

σ——拱端應(yīng)力，kN/m2；

δ——斷層處的壓縮變形，m；

t——斷層的寬度，m。

經(jīng)過計算，工況一(正常蓄水位+溫降)δ=0.47mm，工況二(校核洪水位+溫升)δ=0.91mm。

通過上面計算可知，在未經(jīng)特別處理時，斷層處的壓縮變形量不超過0.91cm，變形較小。該不利結(jié)構(gòu)面組合穩(wěn)定安全系數(shù)仍能滿足規(guī)范要求(基本荷載組合下拱肩穩(wěn)定安全系數(shù)為2.75，除地震荷載外的特殊荷載組合安全系數(shù)為3.00)。

4F1斷層技術(shù)處理方法

考慮到地質(zhì)情況的復(fù)雜性、不可確定性，要防止F1斷層成為水庫滲漏通道，需要對F1斷層進行必要的技術(shù)處理。

圖3　F 1斷層技術(shù)處理示意圖(尺寸單位：cm)

5F1斷層監(jiān)測

為了解、掌握F1斷層技術(shù)處理效果，按規(guī)范要求在斷層附近壩段設(shè)置了必要的監(jiān)測儀器。在5號壩段布置了揚壓力監(jiān)測孔及正垂孔，在6號壩段布置了3個測點基巖多點位移計(測點間距為5m) ，同時設(shè)置了測縫計。

6處理效果分析

2014年5月，順溪水庫下閘蓄水。監(jiān)測儀器測得的拱壩左岸壩肩揚壓力系數(shù)為0.33， 6號壩段基巖多點位移計監(jiān)測值為0.90mm。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，認為[4]：揚壓力處于規(guī)范允許范圍內(nèi)，6號壩段基巖位移變形微小，說明拱壩運行基本正常，斷層處理方案基本滿足大壩安全運行要求。

7結(jié)語

對順溪水庫拱壩左岸壩肩F1斷層不利結(jié)構(gòu)面組合進行計算后，該不利組合穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。為防止F1斷層成為滲漏通道，對F1斷層設(shè)置了抗裂鋼筋網(wǎng)，進行了灌漿等技術(shù)處理。儀器監(jiān)測結(jié)果表明：該斷層處理方案可行，可為類似工程提供參考。

參考文獻

[1]GB 50487—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[2]陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析:原理·方法·程序[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

[3]SL 282—2003混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2003.

[4]SL 601—2013混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2013.