心墻壩設(shè)計(jì)(參考資料)

1、27/27第一章 緒論1.1 前言1.2 設(shè)計(jì)基本資料1.2.1工程概況1.2.2 氣象水文資料1.2.2.1氣象條件1.2.2.2徑流1.2.2.3洪水1.2.2.4泥沙1.2.2.5冰情1.2.2.6水化學(xué)1.2.3 工程地質(zhì)條件1.2.3.1區(qū)域地質(zhì)概況1.2.3.2庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件1.3 設(shè)計(jì)容1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)第二章壩體剖面設(shè)計(jì)2.1 基本剖面擬定斷面設(shè)計(jì)的基本尺寸主要包括：壩頂高程、壩頂寬、上下游坡度、防滲結(jié)構(gòu)、排水設(shè)備的形式與基本尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)的要求與參照已建工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并考慮本工程的具體情況，對(duì)本工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如下。2.1.1 壩坡上下游壩坡根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)和本工程的壩

2、料特性與計(jì)算分析確定。已建工程上下游壩坡如表2-1所示。表2-1 高心墻壩壩坡資料序號(hào)工程名稱壩高（m）壩料上/下游壩坡地震設(shè)防烈度建設(shè)期備注1下板地78砂礫料爆破料1:2.2/1:2.092008瀝青砼心墻壩2五一水庫(kù)103.7砂礫料1:2.5/1:2.08在建瀝青砼心墻壩3三峽茅坪溪104石渣料1:2.25/1:2.0、1:2.2572003瀝青砼心墻壩4冶勒水電站125.5堆石料1:2.0/1:1.892005瀝青砼心墻壩5瀑布溝水電站186堆石料1:2、1:2.25/1:1.882009礫石土心墻壩覆蓋層厚75m6糯扎渡水電站261.5爆破料1:1.9/1:1.8在建粘土心墻堆石壩擬定

3、上游壩坡為1:2.5，下游壩坡從上到下為1:2、1:2、1:1.7。2.1.2 壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定。如無(wú)特殊要求，高壩的頂部寬度可選用1015m，因此取壩頂寬度為13m。2.1.3 壩頂高程設(shè)計(jì)2.1.3.1 壩頂超高計(jì)算根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)（SL274-2001）的規(guī)定，壩頂超高值按下式計(jì)算：y=R+e+A（2-1）式中：y壩頂超高，m；R波浪爬高，m；e最大風(fēng)壅水面高度，m；A安全加高，m。2.1.3.2 壩頂高程確定壩頂高程等于水庫(kù)靜水位加壩頂超高。并按下列四種情況計(jì)算，取其最大值。（1）設(shè)計(jì)洪水位1821.65m加正常運(yùn)用情況的壩頂超高。（2）正常

4、蓄水位1820.00m加正常運(yùn)用情況的壩頂超高。（3）校核洪水位1823.64m加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。（4）正常蓄水位1820.00m加非常運(yùn)用情況的壩頂超高加地震安全加高。經(jīng)計(jì)算，最終確定壩頂高程為1826.00m，防浪墻頂高程1827.20m，最大壩高165m。具體計(jì)算過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書。2.1.3.3 防浪墻設(shè)計(jì)防浪墻尺寸如圖2-1。圖2-1 防浪墻橫剖圖防浪墻的具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)附錄。2.1.4 馬道設(shè)置根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)（SL274-2001）的要求，土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和均質(zhì)壩上游壩坡宜少設(shè)馬道，且馬道寬度應(yīng)根據(jù)用途確定，但最小寬度不宜小于1.5m。根據(jù)以上要求，上游壩坡處設(shè)置2道馬道

5、，高程設(shè)在1776m、1706m處，馬道寬度分別為5m和5m。下游壩坡2道馬道，分別在高程1776m、1716m處，馬道的寬度均設(shè)置為5m。2.2 壩體分區(qū)2.2.1 大壩分區(qū)原則（1）利用天然砂礫石料抗壓強(qiáng)度較高，不易破碎，無(wú)論天然和飽和情況下，都具有較高的承載能力，壓縮模量較大，壩體沉降較小的特點(diǎn)，在壩體變形較大部位采用砂礫石料填筑，可以減少壩體的沉降變形，減小河床壩段和岸坡壩段的變形差；利用堆石料具有的較高的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和良好的抗震性能，將堆石料布置在砂礫石料外側(cè)，以得到較陡的上、下游壩坡，節(jié)省壩體方量，同時(shí)可使壩體獲得較高的抗震穩(wěn)定性能。（2）瀝青混凝土心墻處于壩體中間，壩體的滲透性從

6、中間向上下游逐步增大。（3）壩體填料的變形模量從中間向上下游協(xié)調(diào)過(guò)渡。（4）壩址區(qū)砂礫料儲(chǔ)量豐富，經(jīng)比較，砂礫料填筑較經(jīng)濟(jì)，壩殼填筑以砂礫料為主。（5）充分利用開挖材料，就近取材。2.2.2 大壩分區(qū)根據(jù)各壩料的特性和大壩各部位不同的工作條件，壩體填筑分區(qū)從上游至下游分為上游爆破料區(qū)，上游砂礫料區(qū)，上游過(guò)渡層區(qū)，瀝青砼心墻，下游過(guò)渡層區(qū)，下游砂礫料區(qū)，下游爆破料區(qū)。按壩體抗震和結(jié)構(gòu)要求，其分區(qū)見(jiàn)壩體標(biāo)準(zhǔn)橫剖面圖2-2。圖2-2壩體分區(qū)橫剖圖防滲體：碾壓瀝青砼心墻為垂直式，墻體軸線偏向上游。心墻頂高程1825.0m，最低墻底高程1660.0m。心墻寬1m。過(guò)渡層：位于瀝青混凝土心墻兩側(cè)，頂高程1

7、825.0m，過(guò)渡層水平寬度為3m，等寬布置，過(guò)渡層填筑至心墻頂部，底部建在弱風(fēng)化基巖建基面上，采用C3料場(chǎng)砂礫石料篩分，相對(duì)密度不低于0.85。壩殼料分區(qū)：壩址區(qū)砂礫料儲(chǔ)量豐富，經(jīng)分析比較，砂礫料填筑較經(jīng)濟(jì)合理，壩殼填筑以砂礫料為主，砂礫料區(qū)布置在上、下過(guò)渡料區(qū)外側(cè)，壩殼砂礫料填筑至1790.0m高程，上、下游砂礫料區(qū)頂部寬8m，與堆石料的分界坡為1:1.8。在上下游砂礫料區(qū)外部設(shè)置了堆石料填筑區(qū)，利用堆石料休止角高的特點(diǎn)，增加壩坡的抗震穩(wěn)定性。爆破料來(lái)源于P1、P2石料場(chǎng)開采的石料，弱風(fēng)化與新鮮巖石開挖料可作為利用料，填筑在上下游爆破料區(qū)。砂礫石料填筑相對(duì)密度不低于0.85，爆破料與利用料

8、填筑孔隙率小于19%。第三章壩體構(gòu)造設(shè)計(jì)3.1 防滲體設(shè)計(jì)3.1.1心墻材料選擇瀝青混凝土心墻具有良好的適應(yīng)變形能力、抗沖蝕能力、抗老化能力以與整個(gè)心墻無(wú)須設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，因此，瀝青混凝土心墻可在任何氣候條件和任何海拔高度使用。本壩體選取瀝青混凝土作為心墻材料，主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）施工時(shí)間：可以以相當(dāng)快的速度鋪筑瀝青混凝土，非常經(jīng)濟(jì)適用。瀝青混凝土一經(jīng)壓實(shí)，立即可以防水，特別是在潮濕的季節(jié)施工時(shí)，這一點(diǎn)非常重要。（2）生理的適宜性：瀝青在生理方面完全適宜于飲水，從水質(zhì)衛(wèi)生的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)其應(yīng)用于水庫(kù)完全沒(méi)有異議。（3）抗凍性：因?yàn)闉r青混凝土具有極小的孔隙率，因此水就沒(méi)有進(jìn)入這些構(gòu)件的機(jī)會(huì)，所以

9、冰凍作用不會(huì)影響到瀝青材料，故瀝青構(gòu)件不需要防水保護(hù)。（4）冰凍時(shí)期的鋪筑：如果鋪蓋層的厚度適當(dāng)，在零度以下都可以鋪筑瀝青混凝土，這就允許在高海拔的地方有較長(zhǎng)的施工工期，這點(diǎn)特別適用于。3.1.2 心墻型式瀝青混凝土心墻有兩種型式，一種為碾壓式瀝青混凝土心墻，一種為澆筑式瀝青混凝土心墻。澆筑式瀝青混凝土心墻，可采用人工方式在嚴(yán)寒地區(qū)冬季施工，瀝青用量最高可達(dá)16%，塑性好，在國(guó)有不少成功先例，如的西溝壩、尼爾基壩、庫(kù)爾賓壩，的白河壩；碾壓式瀝青混凝土心墻，機(jī)械化施工程度高，施工方法簡(jiǎn)單易控，進(jìn)度快，瀝青用量少，是高壩中常采用的形式。從國(guó)的相似工程來(lái)看，三峽茅坪溪、冶勒均采用碾壓式瀝青混凝土心墻

10、。ATS水利樞紐工程項(xiàng)目屬高壩、地震設(shè)防烈度高（8度設(shè)防）、碾壓式瀝青各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于澆注式等特點(diǎn)，結(jié)合目前國(guó)碾壓式瀝青心墻的發(fā)展現(xiàn)狀，確定采用碾壓式瀝青混凝土。3.1.3 心墻布置型式在心墻布置上，有直心墻，斜心墻，下部直心墻上部斜心墻三種型式。壩基覆蓋層厚達(dá)100m，設(shè)計(jì)采用混凝土防滲墻和灌漿帷幕結(jié)合的垂直防滲形式，防滲墻頂部高程為16611665m，斜心墻受力條件好，但不能滿足與基礎(chǔ)防滲墻所有部位直接銜接，基礎(chǔ)灌漿鉆孔不能直線布置，若按折線布置，造成基礎(chǔ)防滲工程量增加。阿爾塔什地震設(shè)防烈度高，一旦在地震情況下壩體發(fā)生永久剪切變形，瀝青混凝土心墻出現(xiàn)開裂，斜心墻不易檢修和檢查。其右壩肩岸坡陡直

11、，斜心墻斜線與岸坡巖石基礎(chǔ)銜接難度大，瀝青混凝土用量大，心墻出現(xiàn)的剪切變形也較大。直心墻具有以下優(yōu)點(diǎn)：在壩基和壩殼沉降大的情況下適應(yīng)性好，在心墻出現(xiàn)裂縫后有利于自愈，與岸坡與壩基防滲墻銜接相對(duì)容易。墻體位于大壩中心部位，受溫度影響很小，有利于早期蓄水。同時(shí)便于與不同部位混凝土防滲墻和左、右岸銜接，便于基礎(chǔ)處理和工程布置。心墻與河床段連接處如圖3-1所示。圖3-1 心墻與河床段連接圖下部直心墻上部斜心墻的第三種型式特點(diǎn)介于前兩種之間，雖然可以有效降低下游壩坡浸潤(rùn)線，增加壩體下游的干燥區(qū)域，有利于增加壩體深層滑動(dòng)的穩(wěn)定性。但對(duì)本工程下游壩坡穩(wěn)定起控制作用的是淺層滑弧，所以采用這樣復(fù)雜的心墻形式對(duì)壩

12、體穩(wěn)定意義不大。同時(shí)下部直心墻上部斜心墻與岸坡巖石基礎(chǔ)銜接難度大，瀝青混凝土用量較大。綜合以上分析，從抗震、瀝青心墻與基礎(chǔ)防滲墻和兩岸巖石的銜接等角度分析，阿爾塔什水利樞紐工程大壩心墻布置型式確定采用直心墻。3.1.4 心墻的斷面尺寸根據(jù)土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)（DL/T5411-2009）第8.0.2條的規(guī)定：“瀝青混凝土心墻頂部的厚度不宜小于40cm，心墻底部的厚度宜為壩高的1/701/130?！?。參考國(guó)外工程的經(jīng)驗(yàn)，考慮到阿爾塔什壩址地處高地震烈度區(qū)和壩基的深厚覆蓋層，從有利于抗震角度出發(fā)，心墻厚度定為1m。該值滿足規(guī)的要求。3.2 壩體細(xì)部構(gòu)造3.2.1 壩頂構(gòu)造大壩路面為了排

13、除雨水，壩頂面向大壩下游側(cè)傾斜，傾斜坡度設(shè)為2%。壩面雖然沒(méi)有交通要求，但考慮到大壩維護(hù)運(yùn)行與大壩防洪任務(wù)中車輛的通行，因此路面采用混凝土結(jié)構(gòu)形式。壩頂結(jié)構(gòu)圖如圖3-2。圖3-2 壩頂結(jié)構(gòu)圖3.2.2 護(hù)坡土石壩的上下游坡面一般均需設(shè)置護(hù)坡，但上、下游護(hù)坡的形式應(yīng)根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行選擇。3.2.2.1 上游護(hù)坡上游護(hù)坡的常用形式為堆石、拋石、干砌石、漿砌石、預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土板、瀝青混凝土等。護(hù)坡的形式、厚度與材料粒徑應(yīng)根據(jù)壩的等級(jí)、運(yùn)用條件和當(dāng)?shù)夭牧锨闆r。上游壩坡主要考慮波浪淘刷、順壩水流沖刷與漂浮物和冰層的撞擊與凍冰的擠壓。根據(jù)工程的具體情況，上游護(hù)坡采用干砌石護(hù)坡，護(hù)坡厚度1m，護(hù)坡

14、所用石料要求新鮮堅(jiān)硬、耐久、飽和抗壓強(qiáng)度小于40Mpa。對(duì)于干砌石護(hù)坡砌筑要求為：將塊石錯(cuò)縫豎砌，緊靠密實(shí)，填塞穩(wěn)固，表面平整、美觀。3.2.2.2 下游護(hù)坡下游護(hù)坡的主要形式為干堆石、堆石、碎石與草皮護(hù)坡。同時(shí)下游護(hù)坡主要考慮的因素有：凍脹、干裂與蟻、鼠等動(dòng)物破壞，雨水、大風(fēng)、水下部位的風(fēng)浪、冰層和水流作用。下游護(hù)坡應(yīng)由壩頂至排水棱體。根據(jù)具體情況，下游護(hù)坡同樣采用干砌石護(hù)坡，護(hù)坡厚度1m。3.2.3 排水方式3.2.3.1 壩頂排水為了便于排水，壩頂做成自上游傾向下游的坡，坡度為2%。每隔100m設(shè)直徑10cm的排水孔將壩頂雨水排向下游壩面排水溝。3.2.3.2 壩面排水沿壩軸線每隔100

15、m設(shè)置1條橫向排水溝，順坡布置，垂直于壩軸線，橫向排水溝自壩頂直至棱體排水處。壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)置排水溝，以排除岸坡上游下來(lái)的雨水。根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度與深度一般采用20到40cm，本設(shè)計(jì)取30cm。3.2.3.3 壩體排水常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、壩排水以與綜合式排水。貼坡排水貼坡排水又稱為表面排水，這種形式的排水結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單用料節(jié)省，施工方便，易于檢修，可以防止壩坡土發(fā)生滲流破壞，保護(hù)壩坡免受下游波浪淘刷。但不能有效地降低浸潤(rùn)線，且易因冰凍而失效。棱體排水棱體排水又稱濾水壩趾，在下游壩腳處用堆石體堆成的棱體。棱體排水適用于下游有水的各種壩型，它可以降

16、低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)尾水圍的下游壩腳不受波浪淘刷，還可以和壩基排水相連接。當(dāng)壩基強(qiáng)度足夠時(shí)，可以發(fā)揮支撐壩體、增加穩(wěn)定的作用。但所需石料用量大，費(fèi)用較高，與壩體施工有干擾，檢修較困難。壩排水壩排水包括褥墊排水、網(wǎng)狀帶排水、排水管、豎式排水體等。但是主要問(wèn)題，褥墊排水對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修。當(dāng)下游水位高過(guò)排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果將顯著降低，網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。綜合式排水實(shí)際工程中，常根據(jù)具體情況將幾種不同形式的排水組合在一起稱為綜合式排水，以兼取各型式的優(yōu)點(diǎn)。在下游壩腳處用塊石堆成棱體，根據(jù)SL2742001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定，棱體頂寬

17、寬度應(yīng)根據(jù)施工條件與檢查觀測(cè)需要確定，不小于1.0m，頂部高程應(yīng)超過(guò)下游最高水位，超過(guò)高度，1級(jí)、2級(jí)壩應(yīng)不小于1.0m，3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)壩應(yīng)不小于0.5m，并應(yīng)超過(guò)波浪沿坡面的爬高，頂部高程應(yīng)使壩體浸潤(rùn)線距壩面的距離大于該地區(qū)的凍結(jié)深度，應(yīng)避免在棱體上游坡腳處出現(xiàn)銳角，棱體坡根據(jù)施工條件確定，一般為1:1.0至1：1.5，外坡為1:1.5至1:2.0。綜合以上因素考慮，該設(shè)計(jì)頂寬取5.0m。棱體坡取1：1.5，棱體外坡取1：1:1.7。頂部高程為1716.0m。第四章地基處理4.1 地基處理4.1.1 地基開挖地基的開挖情況如圖4-1所示。圖4-1 開挖輪廓線圖圖中粉色線為開挖輪廓線圖。4.

18、1.2 河床基礎(chǔ)處理瀝青混凝土心墻和過(guò)渡料的基礎(chǔ)在河床部位要求清除基礎(chǔ)至16611665m高程，落在約100米深的砂礫石覆蓋層上。為增強(qiáng)防滲效果，心墻與河床基礎(chǔ)的連接設(shè)置C25鋼筋混凝土基座?；炷练罎B墻厚1.2m，深入基巖1m，最大墻深為96m。設(shè)置1道墻。防滲墻預(yù)埋帷幕灌漿管，以適應(yīng)其下部的帷幕灌漿。帷幕灌漿設(shè)兩排，孔距為2m，帷幕灌漿深度以進(jìn)入基巖透水率5Lu線以下5.0m與1/2壩高作為控制標(biāo)準(zhǔn)，深度為墻下1685m。為了增強(qiáng)覆蓋層的防滲性能以與抗變形能力，在河床心墻基底下部的覆蓋層中進(jìn)行深15m的固結(jié)灌漿，孔距為3m，6排。4.1.3壩肩處理壩肩瀝青心墻與壩基采用砼基座連接，砼基座寬

19、6m，厚1.5m，砼標(biāo)號(hào)為C25，基座基礎(chǔ)挖至較堅(jiān)硬、較完整巖石上，即弱風(fēng)化上限。并設(shè)置必要的伸縮縫，伸縮縫間距12m。以基座為蓋板，進(jìn)行帷幕灌漿。瀝青砼心墻壩的基礎(chǔ)處理包括：基礎(chǔ)開挖、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿和斷層處理。4.2 兩岸處理4.2.1 右壩肩處理對(duì)右壩肩做岸坡處理，要求挖去不穩(wěn)定體，將表層松散體清除，把岸坡修正成較為平順的邊坡。壩肩坡腳分布有第四系崩坡積含土塊碎石層，呈倒石錐狀，其中圍較大的有二塊，一塊分布于右岸坡下游與3#沖溝交匯部位，最大厚度30m左右；另一塊分布于壩軸線附近坡腳處，厚度723m。根據(jù)試驗(yàn)成果，其允許承載力一般為0.60Mpa0.80Mpa，變形模量30Mpa48M

20、pa，其承載力和變形指標(biāo)基本滿足堆石壩要求，但由于該層缺細(xì)粒充填，具架空結(jié)構(gòu)，本階段清除處理，是否可作為天然壩體保留下階段進(jìn)一步研究。（1）基礎(chǔ)開挖瀝青心墻基礎(chǔ)：心墻基礎(chǔ)坐在弱風(fēng)化上限，心墻砼基礎(chǔ)開挖要求順直，平整，無(wú)突變。心墻兩側(cè)上下游巖石開挖1:0.5，砂礫石覆蓋層開挖邊坡1:1.5。過(guò)渡料基礎(chǔ)：同心墻基礎(chǔ)。壩殼基礎(chǔ)：要求挖去不穩(wěn)定體，將表層松散體清除，把岸坡修正成較為平順的邊坡。（2）固結(jié)灌漿以心墻砼基座為平臺(tái)，進(jìn)行3排固結(jié)灌漿，在建基面表層基巖的開裂隙帶或中等透水帶進(jìn)行固結(jié)灌漿的目的是提高表層基巖的整體性和提高帷幕灌灌漿的灌漿效果。灌漿深度8m，孔距為3m，3排。（3）帷幕灌漿帷幕灌漿

21、深度按q5Lu以下5.0m作為控制標(biāo)準(zhǔn)。帷幕灌漿右岸為2排，孔距2.0m，排距2.0m，深度為55m95m。壩肩設(shè)灌漿平洞，按q5Lu的控制標(biāo)準(zhǔn)，右岸平洞長(zhǎng)度為80m，設(shè)2排帷幕灌漿，孔、排距2.0m，孔深為45m95m。灌漿孔布置如圖4-4所示。（4）斷層處理根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，右岸坡分布規(guī)模較大的F9斷層，出露在壩線1832m高程以上，緩傾岸，斷層破碎帶寬45m左右，其中，糜棱巖厚1.53.5m，其余以碎裂巖和角礫巖為主。右岸灌漿平洞垂直穿過(guò)F9斷層，需對(duì)灌漿平洞進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，帷幕灌漿增加一排。一般規(guī)模較小斷層，處理方法是：一是開挖回填混凝土，二是灌漿加密，視開挖后實(shí)際情況確定。對(duì)于建基面出露的

22、斷層與其附近較破碎的節(jié)理裂隙，均作斷層影響帶挖除，用混凝土塞回填處理，并加強(qiáng)固結(jié)灌漿。4.2.2 左壩肩處理對(duì)左壩肩做岸坡處理，要求挖去不穩(wěn)定體，將表層松散體清除，把岸坡修正成較為平順的邊坡。壩肩坡腳、沖溝底分布有第四系崩坡積含土塊碎石和沖洪積碎石土覆蓋，厚度變化較大，一般0.53m，清除處理。(1)基礎(chǔ)開挖瀝青心墻基礎(chǔ)：心墻基礎(chǔ)坐在弱風(fēng)化上限，心墻砼基礎(chǔ)開挖要求順直，平整，無(wú)突變。心墻兩側(cè)上下游巖石開挖1:0.5，砂礫石覆蓋層開挖邊坡1:1.5。過(guò)渡料基礎(chǔ)：同心墻基礎(chǔ)。壩殼基礎(chǔ)：要求挖去不穩(wěn)定體，將表層松散體清除，把岸坡修正成較為平順的邊坡。(2)固結(jié)灌漿以心墻砼基座為平臺(tái)，進(jìn)行固結(jié)灌漿，在

23、建基面表層基巖的開裂隙帶或中等透水帶進(jìn)行固結(jié)灌漿的目的是提高表層基巖的整體性和提高帷幕灌灌漿的灌漿效果。灌漿深度8m，孔距為3m，3排。(3)帷幕灌漿帷幕灌漿深度按q5Lu線以下5.0m作為控制標(biāo)準(zhǔn)。帷幕灌漿左岸為2排，孔距2.0m，排距2.0m，深度為70125m。壩肩設(shè)灌漿平洞，按q5Lu的控制標(biāo)準(zhǔn)，左岸平洞長(zhǎng)度為55m，設(shè)1排帷幕灌漿，孔距2.0m，孔深為2570m。(4)斷層處理根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，左岸發(fā)育有F3和F16性順河向斷層，存在沿?cái)鄬訋c弱透水巖體的繞壩滲漏問(wèn)題。從斷層規(guī)模與斷層帶組成物分析，沿?cái)鄬硬淮嬖跐B透穩(wěn)定問(wèn)題，但須加強(qiáng)斷層帶的防滲處理。處理方法是：一是開挖回填混凝土，二是灌

24、漿加密，視開挖后實(shí)際情況確定。對(duì)于建基面出露的斷層與其附近較破碎的節(jié)理裂隙，均作斷層影響帶挖除，用混凝土塞回填處理，并加強(qiáng)固結(jié)灌漿。4.3 壩體與地基岸坡的連接（1）壩體與壩基與岸坡的連接必須妥善設(shè)計(jì)和處理。連接面不應(yīng)發(fā)生水力劈裂和鄰近接觸面巖石大量漏水，不得形成影響壩體穩(wěn)定的軟弱層面，不應(yīng)由于岸坡形狀或坡度不當(dāng)引起不均勻沉降面導(dǎo)致壩體裂縫。（2）壩斷面圍必須清楚壩基與岸坡上的草皮、樹根、含有植物的表皮、蠻石、垃圾與其他廢料，并將清理后的壩基表面土層壓實(shí)。（3）壩體斷面圍的低強(qiáng)度、高壓縮性軟土與地震時(shí)易液化的土層，應(yīng)清除或處理。（4）壩斷面圍的巖石壩基與岸坡，應(yīng)清除其表面松動(dòng)十塊、凹處積土和突

25、出的巖石。（5）對(duì)失水很快風(fēng)化的軟巖（如頁(yè)巖、泥巖等），開挖時(shí)宜預(yù)留保護(hù)層，待開始回填時(shí)，隨挖除，隨挖填，或開挖后用噴水泥砂漿或噴混凝土保護(hù)。第五章 壩體安全復(fù)核5.1 滲流計(jì)算5.1.1 滲流計(jì)算基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的資料、試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行滲流計(jì)算，河床地基為第四系砂卵礫石深厚覆蓋層。壩基防滲采混凝土防滲墻下接帷幕灌漿，本階段按規(guī)采用平面滲流計(jì)算。5.1.1.1 計(jì)算目的（1）確定壩體浸潤(rùn)線與其下游逸出點(diǎn)的位置，繪制壩體與地基的等勢(shì)線分布圖，分析壩體滲流穩(wěn)定。（2）確定壩體滲流量，以便估計(jì)水庫(kù)滲漏損失。5.1.1.2 計(jì)算工況本次計(jì)算為ATS工程瀝青心墻壩滲流計(jì)算。以最大剖面為計(jì)算剖面。計(jì)算主壩

26、標(biāo)準(zhǔn)剖面以下工況，確定滲流量：（1）正常情況：上游正常蓄水位（1820.00m）與下游相應(yīng)水位。上游設(shè)計(jì)洪水位（1821.65m）與下游相應(yīng)水位。（2）非常情況：上游校核洪水位（1823.64m）與下游相應(yīng)水位。5.1.1.3計(jì)算參數(shù)壩殼料、過(guò)渡料、心墻、覆蓋層、基巖滲透系數(shù)采用如下數(shù)值。滲透系數(shù)取為：（1）砂礫料Ks=110-2cm/s。（2）爆破料Ks=510-2cm/s。（3）過(guò)渡料Ks=1.010-3cm/s。（4）瀝青混凝土心墻Ks=1.010-7cm/s。（5）河床覆蓋層Ks=5.010-2cm/s。（6）混凝土防滲墻Ks=1.010-6cm/s。（7）基巖Ks=1.010-4cm

27、/s。（8）防滲帷幕Ks=1.010-7cm/s。5.1.2 滲流基本理論有限（單）元法是數(shù)值計(jì)算方法中應(yīng)用最廣的一種。有限單元法以剖分離散和分塊插值為指導(dǎo)思想。其基本方法是將連續(xù)的求解區(qū)域離散化為一組有限個(gè)、且按一定方式相互連接在一起的單元組合體，利用每一個(gè)單元假設(shè)的近似函數(shù)來(lái)分片地表達(dá)整個(gè)求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)。由于單元能按不同的連接方式進(jìn)行組合，且單元本身又可以有多種形狀，因此可以模型化幾何形狀復(fù)雜的求解域。單元的近似函數(shù)通常由未知場(chǎng)函數(shù)或其導(dǎo)數(shù)在單元各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值和其插值函數(shù)來(lái)表達(dá)。這樣一來(lái)，未知場(chǎng)函數(shù)或其導(dǎo)數(shù)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值就成為新的未知量，從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題變成離散

28、的有限自由度問(wèn)題。一經(jīng)求出這些未知量，就可以通過(guò)插值函數(shù)計(jì)算出各個(gè)單元場(chǎng)函數(shù)的近似值，進(jìn)而得到整個(gè)求解域上場(chǎng)函數(shù)的近似值。顯然隨著單元數(shù)目的增加，或者隨著單元自由度的增加與插值函數(shù)精度的提高，解的近似程度將不斷改進(jìn)，只要單元滿足收斂要求，近似解最后將收斂于精確解。有限元法雖然類似于有限差分法，但其實(shí)施方法不同。有限差分法是直接從微分方程入手，以離散格式逐步近似逼近方程中的導(dǎo)數(shù)。有限元法的實(shí)施則相反，按照變分原理求泛函積分找其函數(shù)值，即把微分方程與其邊界條件轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)泛函求極值的問(wèn)題。有限元法是一種分塊近似茲（Ritz）法的應(yīng)用，即首先把連續(xù)體或研究區(qū)域離散劃分為有限個(gè)、且按一定方式相互連接一起

29、的單元的組合體，再以連續(xù)的分片插值函數(shù)建立一個(gè)個(gè)的單元方程后，依靠各節(jié)點(diǎn)把單元與單元連接起來(lái)，集合為整體，形成代數(shù)方程組進(jìn)行求解。有限單元法在模擬曲線邊界和向異性滲透介質(zhì)方面比有限差分法具有較大的靈活性。5.1.3 計(jì)算結(jié)果邊界條件與網(wǎng)格劃分邊界條件施加為：壩體前50m圍施加相應(yīng)工況下水位的壓力，同時(shí)壩體上游做相應(yīng)水位處理，下游水位定為4m。有限元網(wǎng)格為15m一格劃分，劃分情況如圖5-1所示。圖5-1 滲流分析有限元?jiǎng)澐志W(wǎng)格圖運(yùn)用GEO軟件進(jìn)行分析得出結(jié)果如圖5-2圖5-4所示。圖5-2正常蓄水位滲流分析結(jié)果圖圖5-3設(shè)計(jì)洪水位滲流分析結(jié)果圖圖5-4校核洪水位滲流分析結(jié)果圖成果表如表5-1。表

30、5-1 滲流分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表工況正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位上游水位（m）1820.00m1821.65m1823.64m單寬滲流量 (m2/s)2.503810-42.530510-42.562610-45.2 壩坡穩(wěn)定計(jì)算5.2.1 壩坡穩(wěn)定計(jì)算基礎(chǔ)5.2.1.1 計(jì)算工況計(jì)算主壩標(biāo)準(zhǔn)剖面以下三種工況，控制土石壩的穩(wěn)定：（1）正常情況：正常蓄水位（1820.0m）穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡。（2）非常情況：施工期（竣工時(shí)），上下游壩坡穩(wěn)定。上游水位驟降至死水位（1770.0m）的上游壩坡穩(wěn)定。（3）非常情況：正常蓄水位（1820.0m）穩(wěn)定滲流期加8度地震的上、下游壩坡。5.2.1.2 參數(shù)

31、采用計(jì)算壩坡穩(wěn)定分析選取的計(jì)算參數(shù)詳見(jiàn)表5-2，大壩抗震設(shè)計(jì)烈度為8度。表5-2瀝青心墻壩壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)表序號(hào)筑壩材料（）C（KPa）容重（g/cm3）飽和容重（g/cm3）1爆破料41152.1952.3852砂礫料3902.262.4263過(guò)渡料3902.272.4324瀝青34.6342.402.405河床砂礫料3802.222.405.2.1.3 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)SL-2001,水庫(kù)大壩為1級(jí)建筑物，采用畢肖普法抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)按照壩的級(jí)別和規(guī)要求選擇如下：正常運(yùn)用條件：1.5非常運(yùn)用條件：1.3非常運(yùn)用條件：1.25.2.2 穩(wěn)定分析理論基礎(chǔ)穩(wěn)定分析是

32、確定大壩剖面和安全的主要依據(jù)，穩(wěn)定分析的可靠性對(duì)大壩的經(jīng)濟(jì)性安全性具有較為重要的影響。作為穩(wěn)定分析基礎(chǔ)的土強(qiáng)度與破壞理論，應(yīng)用廣泛的是摩爾庫(kù)侖理論。在工程上采用的土坡穩(wěn)定分析方法，主要是建立在極限平衡理論基礎(chǔ)上，假設(shè)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土體將沿某一滑裂面產(chǎn)生剪切破壞而失穩(wěn)，滑裂面上各點(diǎn)，土體均處于極限平衡狀態(tài)，滿足摩爾庫(kù)侖強(qiáng)度條件。5.2.2.2 簡(jiǎn)化的畢肖（Bishop）法計(jì)算原理 畢肖普采用的靜定化條件是假定土條間垂直方向的作用力相等?？紤]了條間力的作用，并按照各土條對(duì)圓心的力矩和為零的安全系數(shù)來(lái)定義，在1955年提出了一個(gè)安全系數(shù)計(jì)算公式畢肖普簡(jiǎn)化法使用圓弧滑裂面。對(duì)多余未知力的假定，該

33、法假定土條兩側(cè)切向作用力均為0，也就假定條間力的合力是水平的。安全系數(shù)計(jì)算公式為：K=WVsec-ubsectan+cbsec1/1+tantan/KWVsin+Mc/R（5-1）式中W土條重量Q、V分別表示水平和垂直地震慣性力（向上為正，向下為負(fù)）u作用土條底面的孔隙壓力條塊重力線與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角b土條寬度c、土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Mc水平地震慣性力對(duì)圓心的力矩R圓弧半徑。簡(jiǎn)化畢肖普法一般都能得出較為準(zhǔn)確的答案，但是在某些情況下有可能出現(xiàn)數(shù)值上的問(wèn)題。故常將畢肖普法和圓弧瑞典法的計(jì)算相比較，若出現(xiàn)畢肖普發(fā)的計(jì)算值小于圓弧瑞典法的計(jì)算值時(shí)，表現(xiàn)數(shù)值上有問(wèn)題，此時(shí)要改

34、變滑動(dòng)面，畢肖普法的一個(gè)局限性是只適用圓弧滑動(dòng)面。5.2.3 計(jì)算結(jié)果運(yùn)用GEO軟件進(jìn)行分析得出結(jié)果如圖5-5圖5-11所示。圖5-5施工期上游邊坡圖5-6施工期下游邊坡圖5-7正常水位上游邊坡圖5-8正常水位下游邊坡圖5-9水位驟降工況的上游邊坡圖5-10正常水位+地震的上游邊坡圖5-11正常水位+地震的下游邊坡表5-3壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)表計(jì)算工況上游壩坡下游壩坡規(guī)允許值正常蓄水位2.5852.3621.50施工期2.4851.9111.30水位驟降2.5791.30正常蓄水位運(yùn)行期+地震1.2961.3191.20經(jīng)計(jì)算壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均大于允許值，上、下游壩坡是穩(wěn)定的。5.3 沉降

35、與應(yīng)力計(jì)算5.3.1 計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)詳見(jiàn)表5-4。表5-4沉降計(jì)算參數(shù)表彈性模量（MPa）泊松比容重（g/cm3）爆破料15000.452.385砂礫料15000.452.426瀝青14000.22.405.3.2 沉降與應(yīng)力分析理論沉降量的計(jì)算公式相對(duì)比較粗略，所以對(duì)于1級(jí)、2級(jí)高壩和建于復(fù)雜軟弱地基上的壩還要采用有限元法進(jìn)行應(yīng)力和變形分析。壩體竣工后預(yù)留的沉降超高則應(yīng)根據(jù)沉降計(jì)算、有限元變形分析、施工期的觀測(cè)成果和類似工程的對(duì)比等進(jìn)行綜合分析后加以確定。根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，土質(zhì)防滲墻壩竣工后的壩頂沉降量一般不超過(guò)壩高的1%，如果超過(guò)此值，SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)要求在分析成

36、果的基礎(chǔ)上，論證所選擇的壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)的合理性以與采取有關(guān)工程措施的必要性。根據(jù)計(jì)算出的壩體各部位的不均勻沉降量和不均勻沉降梯度來(lái)判斷發(fā)生裂縫的可能性，由于缺乏比較成熟的判別標(biāo)準(zhǔn)，目前只能參照類似工程的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。壩的穩(wěn)定、固結(jié)沉降等現(xiàn)象都和壩的應(yīng)力和變形狀態(tài)密切相關(guān)。隨著高土石壩建設(shè)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變分析對(duì)評(píng)價(jià)壩的穩(wěn)定和安全可以提供更多、更有效的信息，有很好的發(fā)展?jié)摿Α?0世紀(jì)60到70年代以后，巖土應(yīng)力和變形分析特別是沿途塑性分析技術(shù)得到很大發(fā)展，并在工程應(yīng)用中積累了較豐富的資料和經(jīng)驗(yàn)。但是，由于問(wèn)題的復(fù)雜性，計(jì)算成果目前還僅限于對(duì)土石壩設(shè)計(jì)作定性的參考，達(dá)不到定量控制設(shè)計(jì)的程度。5.3.3 計(jì)算結(jié)果（1）建模與有限元?jiǎng)澐中膲螖M定分五期施工，在Abaqus中建立二維模型與有限元?jiǎng)澐秩鐖D5-12圖5-13。圖5-12分期分區(qū)圖圖5-13有限元網(wǎng)格劃分圖（2）邊界條件與荷載施加因必須考慮到在施工過(guò)程中的沉降