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號與7號壩段壩體參數(shù)，采用兩種計算方案分析了地基深層抗滑穩(wěn)定性，重點計算了6號壩段第二層軟弱夾層的情況，結(jié)果表明：最危險剪切破裂面的起始點在壩趾正下方，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，工程等別為Ⅳ等。水庫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個壩段，從左岸至右岸依次為1號～11號壩段。1號～4號、8號～11號為擋水壩段、5號，6號為泄洪排沙底孔壩段、7號為電站壩段、8號為供水孔壩段。壩頂高程672.1 m，最大壩高42.1 m，壩頂長238 m，壩頂寬6 m。

表1 6號、7號壩段計算參數(shù)

表2 6號壩段方案一第二層軟弱夾層抗滑穩(wěn)定計算表

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號壩段方案二第二層軟弱夾層抗滑穩(wěn)定計算表

2 壩基深層抗滑穩(wěn)定計算分析

2.1 計算相關(guān)資料

該工程重力壩共分為11個壩段，論文選取6號、7號兩個典型壩段進行壩基深層抗滑穩(wěn)定計算分析，其計算參數(shù)如表1所示。

2.2 計算方法

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

每種方案分別選擇兩個工況計算6號，7號壩段深層抗滑穩(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，故本文只計算6號壩段第二層軟弱夾層的情況。

2.3 計算成果及分析

由于計算結(jié)果數(shù)據(jù)量很大，僅將每個壩段的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k較小的部分計算結(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)定計算結(jié)果匯總

3 結(jié)語

從計算結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

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

2)軟弱夾層越深，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)會越大。

3)利用剛體極限平衡法對6號、7號壩段進行了深層抗滑穩(wěn)定計算，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)計規(guī)范要求。

[1] 劉艷章,葛修潤,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,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：中國科學(xué)院研究生院(武漢巖土力學(xué)研究所)，2007.

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

[4] 于 沭.向家壩水電站兩個壩段壩基深層抗滑穩(wěn)定分析[D].北京：中國地質(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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