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        斷層對拱壩壩肩變形的影響

        2016-08-01 09:11:10杜文才中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司吉林長春300丹東市水利勘測設(shè)計研究院遼寧丹東800
        東北水利水電 2016年2期

        金 輝,夏 輝,劉 力,杜文才(.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 300;.丹東市水利勘測設(shè)計研究院,遼寧丹東 800)

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        斷層對拱壩壩肩變形的影響

        金輝1,夏輝1,劉力2,杜文才1
        (1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021;
        2.丹東市水利勘測設(shè)計研究院,遼寧丹東 118001)

        [摘 要]蓋下壩水電站混凝土拱壩建于三疊系下統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r之上,巖體堅硬、完整均一,變形模量較高。斷層較少且規(guī)模不大,均為窄長形,內(nèi)夾多為碎塊石、巖屑。經(jīng)平面有限元對斷層壓縮進(jìn)行計算分析表明,由于拱端巖體變形模量高、斷層規(guī)模小等因素,斷層的壓縮有限,其對拱端變形影響很小。

        [關(guān)鍵詞]壩肩斷層;壓縮變形;橢圓雙曲拱壩;蓋下壩水電站

        1 工程概況

        蓋下壩水電站位于重慶市云陽縣和奉節(jié)縣境內(nèi)的長江一級支流長灘河中上游河段,工程對外交通較方便。開發(fā)的主要任務(wù)是發(fā)電。水庫正常蓄水位392.00 m,總庫容3.54×108m3,電站裝機容量132 MW。工程規(guī)模為大(2)型,工程等別為二等,大壩及泄水建筑物為1級建筑物,最大壩高160 m。攔河壩設(shè)計洪水重現(xiàn)期為500年,校核洪水重現(xiàn)期為2000年。

        2 工程地質(zhì)條件分析

        對壩址影響較大的斷層有F1,F(xiàn)3,F(xiàn)4。F1分布于河床壩基及兩岸岸坡,產(chǎn)狀為走向N5°~26°W,傾向NE,傾角75°~81°,其連通性較好,斷層面較平直,略呈波狀起伏。主要由碎塊巖及巖屑夾黃泥等組成,泥厚一般1~2 cm,最厚達(dá)10 cm,走向N15°W,傾向NE∠77°。斷層破碎帶寬10~20 cm。

        F3斷層在284 m高程近垂直于拱推力方向斜穿拱座巖體,構(gòu)成該部位拱座穩(wěn)定的側(cè)向切割面,產(chǎn)狀為走向N50°W,傾向NE,傾角67°,寬度3~10 mm,破碎帶組成物為黃泥夾巖屑。

        F4斷層出露于槽壁299m高程處,尖滅壩軸線下游處,走向N10°E,傾向SE,傾角67°,寬20 cm~50 cm,破碎帶組成物為碎裂巖夾少量泥。

        不同高程拱端與斷層的水平距離見表1。

        由上述可知,寬度最大的斷層為F4,但也僅為50 cm,規(guī)模較小,F(xiàn)4斷層在295 m高程距離拱端約為15 m,距離也是較近的,所以其對拱端的變形影響應(yīng)是相對較大的,是分析的重點。

        表1 拱端與斷層的水平距離表

        3 計算方法及基本假定

        為了解斷層對拱端位移的影響,采用有限元程序Ansys10.0,按平面應(yīng)變理論,分別選取拱端力系相對較大、斷層距拱端距離相對較近的275.00 m、295.00 m高程進(jìn)行計算。通過計算,主要研究拱端下游有、無斷層時拱端位移情況,即在計算模型中分別賦予斷層的實際參數(shù)和巖體參數(shù)。根據(jù)地質(zhì)平切圖,計算范圍取為8~10倍拱端寬度,巖體邊界為全約束。

        4 荷載組合

        由于靜力情況下各工況荷載相差不大,同時經(jīng)驗證荷載變化較小時對斷層的壓縮變形的影響并不敏感,計算荷載均按正常溫降組合計算。

        考慮如果直接將應(yīng)力計算結(jié)果的拱端力系加載在拱端上,會引起局部應(yīng)力過于集中和變形的不真實,所以采用直接將水荷載加載在拱的上游側(cè)的近似處理方法(未計入溫度荷載的影響)。

        5 計算參數(shù)

        材料參數(shù)見表2。

        表2 壩基巖體材料參數(shù)

        6 計算結(jié)果及分析

        經(jīng)計算,在考慮斷層及不考慮斷層情況下,拱端最大位移分別見表3,4,5。

        由上表可知,考慮及不考慮斷層影響時,距離拱端較近的F4斷層在295.00 m高程拱端相對位移變化量最大,但其位移值也僅增加0.6071 mm,不足1 mm,其它更小,所以斷層的壓縮變形對拱端位移的影響很小。

        7 結(jié)語

        蓋下壩水電站混凝土拱壩建于三疊系下統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r之上,巖體堅硬、完整均一,變形模量較高。斷層較少且規(guī)模不大,均為窄長形,內(nèi)夾多為碎塊石、巖屑。經(jīng)平面有限元對斷層壓縮進(jìn)行計算分析表明,由于拱端巖體變形模量高、斷層規(guī)模小等因素,斷層的壓縮有限,其對拱端變形影響很小,不需采取工程措施。

        表3 拱端位移計算結(jié)果表(F1斷層)

        表4 拱端位移計算結(jié)果表(F3斷層)

        表5 拱端位移計算結(jié)果表(F4斷層)

        [中圖分類號]TV223.3+2

        [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

        [文章編號]1002-0624(2016)02-0001-01

        [收稿日期]#2014-08-21

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