某工程重力壩地基深層抗滑穩(wěn)定分析

安 蘭 鎖

(內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)投資有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

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某工程重力壩地基深層抗滑穩(wěn)定分析

安 蘭 鎖

(內(nèi)蒙古同煤鄂爾多斯礦業(yè)投資有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

結(jié)合某水壩工程6號(hào)與7號(hào)壩段壩體參數(shù)，采用兩種計(jì)算方案分析了地基深層抗滑穩(wěn)定性，重點(diǎn)計(jì)算了6號(hào)壩段第二層軟弱夾層的情況，結(jié)果表明：最危險(xiǎn)剪切破裂面的起始點(diǎn)在壩趾正下方，軟弱夾層越深，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)就越大，兩壩段沿軟弱夾層面的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均滿足混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

重力壩，壩基，穩(wěn)定性，安全系數(shù)

1 工程概況

某工程是一座以工業(yè)供水、發(fā)電為主，兼有農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的小型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等。水庫(kù)樞紐工程主要包括擋水壩段、泄洪排沙孔壩段、電站壩段以及供水孔壩段。大壩共分為11個(gè)壩段，從左岸至右岸依次為1號(hào)～11號(hào)壩段。1號(hào)～4號(hào)、8號(hào)～11號(hào)為擋水壩段、5號(hào)，6號(hào)為泄洪排沙底孔壩段、7號(hào)為電站壩段、8號(hào)為供水孔壩段。壩頂高程672.1 m，最大壩高42.1 m，壩頂長(zhǎng)238 m，壩頂寬6 m。

表1 6號(hào)、7號(hào)壩段計(jì)算參數(shù)

表2 6號(hào)壩段方案一第二層軟弱夾層抗滑穩(wěn)定計(jì)算表

工況1正常蓄水位工況2校核洪水位AD/mBD/mβ/(°)kQ/kNAD/mBD/mβ/(°)kQ/kN39.9811374.2327963139.9811353.5331037039.9811354.2427982539.9811373.5331022539.9811394.2427978339.4810.9353.5331077939.4810.9354.2428009539.4810.9373.5631071839.4810.9374.2927997839.9811333.5431089439.9811334.2928038339.9811393.5631043939.4810.9334.2928057339.4810.9333.5531121639.4810.9394.3228020439.4810.9393.5531101339.9811414.2928026539.9811313.5931181939.9811414.328132439.9811413.5931099638.9810.8354.3128114638.9810.8353.5931197039.9810.8374.328109439.4810.9313.6131205039.4810.9314.3428143238.9810.8333.5831233139.4810.9414.3428075638.9810.8373.5931197938.4810.8354.3328141139.4810.9413.5931164638.9810.8334.3628155538.4810.8333.5831264039.9811434.3328106138.4810.8353.6131236337.9810.7354.3428167738.4810.8373.6131245338.4810.8334.3328174238.9810.8393.6231233938.4810.8374.3328143339.9811293.6431316738.9810.8394.3628138039.9811433.6131187937.9810.7334.3628193237.9810.7333.6231294837.9810.7374.3728177237.9810.7353.6231275238.4810.8314.3928244738.4810.8313.6131330638.4810.8394.3628179038.9810.8313.6431308438.9810.8314.3828233939.4810.9293.6431330639.4810.9294.3728269537.9810.7313.6431352739.4810.9434.3728161937.9810.7373.6631292239.9811294.428267038.4810.8394.6431288937.9810.7314.428255739.4810.9433.6631260138.9810.8414.3928198738.9810.8413.6531303137.9810.7394.4228220037.9810.7393.6531343439.9811454.428215738.4810.8293.6631438437.4810.6334.4128288038.9810.8293.6531425237.4810.6354.428269139.9811453.64313072

表3 6號(hào)壩段方案二第二層軟弱夾層抗滑穩(wěn)定計(jì)算表

2 壩基深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算分析

2.1 計(jì)算相關(guān)資料

該工程重力壩共分為11個(gè)壩段，論文選取6號(hào)、7號(hào)兩個(gè)典型壩段進(jìn)行壩基深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算分析，其計(jì)算參數(shù)如表1所示。

2.2 計(jì)算方法

眾所周知，壩基軟弱夾層發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，剪切破裂面起始點(diǎn)B的水平投影點(diǎn)D的位置是不確定的，為了尋找最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面，本文分兩種方案進(jìn)行計(jì)算。方案一：剪切破裂面起始點(diǎn)B在壩基面的投影點(diǎn)D由壩段底寬的1/3處開始向下游移動(dòng)變化直到壩趾E點(diǎn)停止循環(huán)，剪切破裂面滑出點(diǎn)C根據(jù)B值可以由壩趾E點(diǎn)向下游移動(dòng)變化。方案二：剪切破裂面起始點(diǎn)B在壩基面的投影點(diǎn)D由壩趾正下方向下游移動(dòng)變化，直到向下游運(yùn)動(dòng)30 m停止循環(huán)，剪切破裂面滑出點(diǎn)C根據(jù)β值可以由壩趾E點(diǎn)向下游移動(dòng)變化。兩個(gè)方案的計(jì)算簡(jiǎn)圖分別為圖1，圖2。

每種方案分別選擇兩個(gè)工況計(jì)算6號(hào)，7號(hào)壩段深層抗滑穩(wěn)定，工況1為正常蓄水位情況，工況2為校核洪水位情況。根據(jù)剛體極限平衡法計(jì)算壩段整體的深層抗滑穩(wěn)定，得到深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

由于6號(hào)壩段位于河床正中，根據(jù)其結(jié)構(gòu)、功能要求，已經(jīng)將第一層軟弱夾層開挖掉，故本文只計(jì)算6號(hào)壩段第二層軟弱夾層的情況。

2.3 計(jì)算成果及分析

由于計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)量很大，僅將每個(gè)壩段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k較小的部分計(jì)算結(jié)果按k值從小到大的順序列于表2，表3中(h=5.7 m，α=7.5°)。表2，表3中k為壩基深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，其他符號(hào)含義見圖1，圖2。

整理了各壩段最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見表4。

表4 深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果匯總

3 結(jié)語(yǔ)

從計(jì)算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

1)剪切破裂面起始點(diǎn)B的水平投影點(diǎn)D從壩段底寬的1/3到壩趾之間變化時(shí)的計(jì)算結(jié)果與D從壩趾到壩趾下游30 m處變化時(shí)的計(jì)算結(jié)果是一致的(從計(jì)算出的AD值可以看出來(lái)，當(dāng)AD變化步長(zhǎng)更小時(shí)，結(jié)果會(huì)更精確)。即最危險(xiǎn)剪切破裂面的起始點(diǎn)在壩趾正下方附近。

2)軟弱夾層越深，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)會(huì)越大。

3)利用剛體極限平衡法對(duì)6號(hào)、7號(hào)壩段進(jìn)行了深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)果顯示，兩壩段沿軟弱夾層面的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均滿足混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

[1] 劉艷章,葛修潤(rùn),李春光.基于矢量法安全系數(shù)的邊坡與壩基穩(wěn)定分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005(10):793-797.

[2] 劉艷章.邊坡與壩基抗滑穩(wěn)定的矢量和分析法研究[D].武漢：中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢巖土力學(xué)研究所)，2007.

[3] 張 林,費(fèi)文平,李桂林.高拱壩壩肩壩基整體穩(wěn)定地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005(10):231-234.

[4] 于 沭.向家壩水電站兩個(gè)壩段壩基深層抗滑穩(wěn)定分析[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2007.

[5] 姜 妮.復(fù)雜壩基條件下混凝土面板堆石壩抗滑穩(wěn)定分析方法研究[D].西安：西安理工大學(xué),2009.

[6] 鄒麗春,劉 偉,寇 偉.高拱壩壩基穩(wěn)定研究[J].水力發(fā)電,2001(8):44-45.

On deep sliding resistance stable analysis of some engineering gravity dams

An Lansuo

(InnerMongoliaTongmeiErdosMiningInvestmentCo.,Ltd,Erdos017000,China)

Combining with the dam parameter of No.6 and No.7 sections of some dam project,the paper adopts the two kinds of calculation schemes,analyzes the deep sliding resistance stability of the foundation,mainly calculates the second interlayer of the dam section,proves by the result that the initial parts of the most hazardous plane is rightly under the dam address,and illustrates the deeper the weak interlayer,the bigger the stable and safety coefficient will be,and indicates the sliding resistance of the smallest safe coefficient of the weak interlayer between two dams can meet the demands of the regulation for concrete gravity dams.

gravity dam,dam foundation,stability,safe coefficient

1009-6825(2016)29-0049-03

2016-08-03

安蘭鎖(1971- )，男，工程師

TV642.3

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