電站工程設(shè)計變更防洪堤滲流穩(wěn)定分析

1、電站工程設(shè)計變更防洪堤滲流穩(wěn)定分析 摘要：為了驗證某電站工程防洪堤構(gòu)造設(shè)計變更的可行性與合理性，采用水工構(gòu)造有限元分析軟件Autobank對某區(qū)兩段2級堤防進展?jié)B流穩(wěn)定計算分析，結(jié)果說明：兩段堤防的滲流出口最大浸透坡降分別為0.051和0.033，均在允許坡降范圍內(nèi)；防洪堤的單寬滲流量和累計滲流量很小，對電站庫區(qū)蓄水沒有影響；兩段堤防在3種不同運行工況下的邊坡平安系數(shù)均大于標準要求的最小值。說明本次兩段堤防的構(gòu)造變更設(shè)計是合理可行的。關(guān)鍵詞：防洪堤；Autobank；滲流穩(wěn)定；平安系數(shù)1工程概況某電站工程壩址位于某渡河段，主要建筑物由非溢流壩、沖砂、泄洪和進水閘、廠房、船閘和防洪堤等組成。為配

2、合某電站工程發(fā)揮效益，保障水工建筑物的平安，需沿河修建防洪堤，庫區(qū)防洪堤和庫區(qū)排澇工程共布置堤防總長30km。根據(jù)GB502022022?防洪標準?相關(guān)規(guī)定，對兩段堤防的防洪標準洪水重現(xiàn)期采用50年一遇，對該區(qū)其他堤防的防洪標準為20年一遇。根據(jù)GB502862022?堤防工程設(shè)計標準?相關(guān)規(guī)定1，兩段堤防按2級堤防設(shè)計，城郊的其他堤防按4級堤防設(shè)計。近期對主要的堤身填筑料場進展了實地調(diào)查和復(fù)核，發(fā)現(xiàn)可研階段選定的砂礫石料場不合適堤防開采，而兩段堤防位于堤防保護范圍，同樣不合適開采。因此，需對原設(shè)計的堤防構(gòu)造設(shè)計進展變更，同時，根據(jù)要求需對原初設(shè)方案變更后的各段堤防構(gòu)造進展?jié)B流穩(wěn)定計算分析，以

3、滿足工程設(shè)計和施工的要求。2變更方案2.1號堤防變更號堤采用土工膜心墻斜坡堤，設(shè)計防洪標準仍采用50年一遇P=2%，500年一遇洪水不翻堤，頂高程按照GB502862022?堤防工程設(shè)計標準?相關(guān)要求計算，特征水位采用庫區(qū)回水計算結(jié)果。堤頂高程291.74292.50m，最大堤高26.0m，堤頂寬6.0m，堤頂路面為25cm厚的C20混凝土路面，路面設(shè)1%坡度傾向兩側(cè)，以利排水2-4。結(jié)合航道規(guī)劃及景觀水線布置，為便于堤防馬道與副壩段馬道相接，馬道高程286.50m。樁號左永防0+200左永防1+000段馬道寬3.0m，馬道以上坡比11.6，砂卵石碾壓填筑，坡面采用植草護坡，設(shè)計洪水位以下采用

4、土工格柵防沖，馬道以下坡比11.6，采用0.30m厚漿砌卵石護坡，坡腳置于寬0.9m，厚0.6m的C25混凝土趾板上，趾板埋置深度為4m，滿足沖刷深度要求，根底面層采用1.0m厚格賓網(wǎng)防沖護面，下游坡坡比11.6，采用石渣填筑。坡面采用框格梁草皮護坡，耕植土厚30cm，坡腳設(shè)漿砌卵石排水溝，采用梯形斷面，底寬0.5m，邊坡11.5。根據(jù)概念方案設(shè)計景觀水線的布置，樁號左永防1+000左永防3+008段高程286.50m處設(shè)一馬道，寬度3100m。對防洪堤堤身填筑進展分區(qū)設(shè)計；從迎水面至背坡分別為30cm厚的M7.5漿砌卵石面板、頂寬2.0m的砂卵石料填筑區(qū)、泥巖石渣料填筑區(qū)，迎水面坡比11.0

5、、細粒徑砂卵石保護區(qū)、泥巖石渣料填筑區(qū)。馬道以上坡比11.75，坡面采用植草護坡，設(shè)計洪水位以下采用土工格柵防沖。馬道以下坡比11.6，采用30cm厚M7.5漿砌卵石面板護坡，坡腳置于寬0.9m，厚0.6m的C25混凝土趾板上，趾板埋置深度為4m，滿足沖刷深度要求，根底面層采用1.0m厚格賓網(wǎng)防沖護面，下游坡坡比11.6，坡面采用框格梁草皮護坡，耕植土厚30cm，坡腳設(shè)漿砌卵石排水溝，采用梯形斷面，底寬0.5m，邊坡11.5。某電站工程庫區(qū)正常蓄水位285.50m，堤后地面低于正常蓄水位，需對堤身進展防滲處理。堤身防滲采用復(fù)合土工膜+防滲墻的方式。復(fù)合土工膜采用兩布一膜，土工布采用300g/m

6、2，土工膜厚度1.5mm，兩側(cè)各設(shè)1.5m寬的細粒徑砂卵石保護層。土工膜底部與防滲墻相接。防滲墻采用C25混凝土，厚0.6m，貫穿砂卵石覆蓋層至巖土分界限以下0.5m。2.2號堤防變更號堤采用土工膜心墻斜坡堤。堤頂高程高程292.50294.54m，最大堤高17.6m，堤頂寬6.0m，堤頂路面為25cm厚的C20混凝土路面，路面設(shè)1%坡度傾向兩側(cè)，以利排水。結(jié)合景觀規(guī)劃及水線布置，增加平臺上親水性植物的種植，及不影響后期改造，故水邊線處設(shè)置格賓石籠擋墻，擋墻頂高程285.50m，石籠擋墻根底埋置深度4m，滿足沖刷深度要求，墻后采用棄渣回填。堤身采用石渣填筑，上游坡比13，采用植草護坡，設(shè)計洪水

7、位以下采用土工格柵防沖，下游坡邊坡11.6，采用框格梁草皮護坡，耕植土厚30cm，坡腳設(shè)漿砌卵石排水溝，采用梯形斷面，底寬0.5m。某電站工程庫區(qū)正常蓄水位285.50m，堤后地面低于正常蓄水位，需對堤身進展防滲處理。堤身防滲采用復(fù)合土工膜+防滲墻的方式。復(fù)合土工膜采用兩布一膜，土工布采用300g/m2，土工膜厚度1.5mm，兩側(cè)各設(shè)1.5m寬的細粒徑砂卵石保護層。土工膜底部與防滲墻相接。防滲墻采用C25混凝土，厚0.6m，貫穿砂卵石覆蓋層至巖土分界限以下0.5m。3計算參數(shù)根據(jù)初步設(shè)計報告、現(xiàn)場勘查及室內(nèi)試驗結(jié)果，得到了該電站工程堤防邊坡穩(wěn)定計算參數(shù)，詳細計算參數(shù)如表1，滲流計算參數(shù)如表2，

8、本次穩(wěn)定計算主要采用河海大學(xué)工程力學(xué)實驗室Autobank7.07水工構(gòu)造有限元分析系統(tǒng)軟件5，對堤體采用二維滲流有限元法6-10進展分析計算，坡體穩(wěn)定計算工況包括正常運行工況和非正常運行工況，正常運行工況包括正常蓄水位工況和設(shè)計洪水位工況，非正常運行工況為水位驟降工況。4滲流穩(wěn)定計算結(jié)果及分析表3為該電站工程各段堤防的滲流計算結(jié)果，主要包含允許坡降和滲流量。分析可知，本工程的兩段防洪堤兩段堤防的滲流出口最大坡降分別為0.051和0.033，均在允許坡降范圍內(nèi)，而各段防洪堤的最大單寬滲流量和累計滲流量均很小，不會影響庫區(qū)蓄水。4.2.1號防洪堤號堤防穩(wěn)定計算選取堤軸線上最大斷面樁號1+098.

9、33m進展分析，計算方法選用目前常用的簡化畢肖普法。分析可知：在3種運行工況下，號堤防迎水面和背水面的平安系數(shù)均大于標準最小允許值，其中，最不利工況為非正常運行工況水位從286.52m驟降至277.52m時的迎水面邊坡，此時最小平安系數(shù)僅為1.26，略大于標準最小值1.25。說明變更后的號堤防邊坡穩(wěn)定性滿足標準要求。4.2.2號防洪堤該電站工程號堤防穩(wěn)定計算選取堤軸線上最大斷面樁號1+369m進展分析，計算方法同樣采用簡化畢肖普法，號堤防穩(wěn)定計算成果如表5和圖2。分析可知：在3種運行工況下，號堤防迎水面和背水面的平安系數(shù)均大于標準最小允許值，其中，最不利工況為非正常運行工況水位從286.42m驟降至281.58m時的背水面邊坡，此時的最小平安系數(shù)為1.47，大于標準最小值1.25。進一步分析各工況的危險滑裂面，可知在正常運行工況時滑裂面分別位于堤防的兩側(cè)，而在非正常運行工況時水位驟降，迎水面的滑裂面位于格賓石籠擋墻處，這是由于號堤防迎水面坡比為13，坡度非常緩造成的。穩(wěn)定計算結(jié)果說明變更后的號堤防邊坡穩(wěn)定性同樣滿足標準要求。5結(jié)語1對某電站工程防洪堤設(shè)計變更方案進展了分析闡述，采用簡化畢肖普法對變更后的兩段2級堤防