xx安全論證第章

6.結(jié)構(gòu)安全評價(jià)6.1概述xx水庫位于xx市xx鎮(zhèn)xx村，烏江支流上游。壩址距xx鎮(zhèn)約7km，有簡易公路直達(dá)壩頂，交通較方便。水庫大壩于1973年修建，1978年竣工。水庫集雨面積3.46km2，正常蓄水深35m，正常庫容為122萬m3，死庫容為0.4萬m3，壩高37.5m，相應(yīng)壩頂高程202m，心墻土壩，壩頂寬6.5m，壩頂軸長120m，壩底軸長15m，壩內(nèi)坡坡比自下而上為1：3，1：2.5，1:2.2，1：2，壩外坡坡比自下而上為1：1.5，1：2.2，1:2.2，1:2。外坡第二級平臺有向北的渠道通過，斷面寬*高為1.0*1.1m。溢洪道為寬敞式，布置在左岸山谷中，堰頂寬度18m，堰頂高程為199.50m。堰頂段長31m，陡坡坡比1：3，1：2，陡坡段長105m。水庫涵洞分高、低涵。低涵進(jìn)口底板高程180.50m，長155m，坡降I=1/50，涵徑0.4m，砼預(yù)制安裝，低涵從未開啟過。高涵進(jìn)口底板高程190.50m，長90m，坡降I=1/200，為半圓拱漿砌塊石，斷面為寬*高=0.7*1.4m。6.2計(jì)算理論及計(jì)算方法大壩壩坡穩(wěn)定分析采用武漢水電學(xué)院編著的《土力學(xué)及巖石力學(xué)》所介紹的圓弧法計(jì)算。計(jì)算方法采用計(jì)算機(jī)輔助手工計(jì)算。6.3計(jì)算工況的確定根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定，上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)考慮的計(jì)算工況如下：A：下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算工況(1)上游正常蓄水位，下游相應(yīng)低水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算；(2)上游設(shè)計(jì)洪水位，下游相應(yīng)低水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算；(3)上游校核洪水位，下游相應(yīng)低水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算；B：上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算工況上游水位陡降時(shí)，上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算；6.4基本參數(shù)的選取6.4.1計(jì)算斷面的確定根據(jù)地質(zhì)勘探工作、室內(nèi)土工試驗(yàn)和有關(guān)基礎(chǔ)資料，滲流計(jì)算斷面選擇主壩最大橫斷面處，亦即本次地質(zhì)勘探的斷面II—Ⅱ進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算。6.4.2安全系數(shù)的選取根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)，壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)在設(shè)計(jì)洪水位以及正常水位的穩(wěn)定滲流期時(shí)為1.25，在校核洪水位及庫水位驟降時(shí)，安全系數(shù)為1.15。6.4.3壩體填筑土料參數(shù)的確定6.4.3.1參數(shù)來源壩體填筑料的凝聚力c、摩擦角φ是根據(jù)剪切試驗(yàn)成果作圖，再從圖中量取的。容重γ的資料是根據(jù)《土分析結(jié)果報(bào)告》的結(jié)果進(jìn)行整理而得。6.4.3.2參數(shù)的確定對照鉆探成果各數(shù)值，在同等土樣深度各數(shù)值都很接近，在確定參數(shù)時(shí)，均取整個(gè)大壩土料的物理力學(xué)指標(biāo)平均值。凝聚力從垂直壓力—抗剪強(qiáng)度關(guān)系圖上量?。荒Σ两且彩菑拇怪眽毫Α辜魪?qiáng)度關(guān)系圖上量取，量取值都大于20°，但是根據(jù)資料及調(diào)查顯示，大壩填筑質(zhì)量不好，填筑料帶砂性，在填筑不密實(shí)的情況下摩擦角采用20°較為合理；容重取平均值，在浸潤線以上取濕容重，在浸潤線以下至靜水位之間取飽和容重，靜水位以下取浮容重。6.4.4孔隙水壓力的計(jì)算孔隙水壓力根據(jù)滲流分析提供的浸潤線算出。浸潤線以上孔隙水壓為零，浸潤線以下則為庫內(nèi)水位與所求點(diǎn)的高差再乘水的容重即可得孔隙水壓力。6.4.5壩體計(jì)算座標(biāo)的建立座標(biāo)以上游壩趾為座標(biāo)原點(diǎn)，計(jì)算壩坡滑動(dòng)方向?yàn)闄M座標(biāo)正向，垂直向上為縱標(biāo)正向6.5穩(wěn)定計(jì)算用瑞典圓弧法計(jì)算大壩的穩(wěn)定系數(shù)Fs。（1）按比例1:500將大壩橫斷面作圖，并標(biāo)注好各尺寸。（2）把正常高水位下浸潤線作出，計(jì)算過程詳見滲流計(jì)算部分。（3）按武漢水電學(xué)院編著的《土力學(xué)及巖石力學(xué)》所介紹的圓弧法計(jì)算步驟計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)Fs。a.已知下游平均坡度m2=2.2，可得β1=25°，β2=35°，作角β1、β2找出O點(diǎn)。b.作2H、4.5H找出M點(diǎn)，連直線OM。c.在OM線上任找一圓心O1，以O(shè)1至下游坡腳的長度為半徑R作滑動(dòng)圓弧。并量出圓心角θ。d.分條塊……－２，－１，０，＋１，＋２，＋３……ｅ.量出各條塊的寬度bi及中心線高度hi。f.按計(jì)算表格計(jì)算Fs。g.在OM線上和其周圍取圓心O2、O3……重復(fù)以上過程，計(jì)算Fs2、Fs3……h(huán).點(diǎn)繪Fs曲線，找出Fs的最小值Fmin。通過計(jì)算，找到該大壩的最小穩(wěn)定系數(shù)Fs=Fsmin。計(jì)算結(jié)果如下：A：下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算(1)上游正常蓄水位為199.50m，下游無水時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算。(2)上游設(shè)計(jì)洪水位為200.44m，下游無水時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算。(3)上游校核洪水位為200.78m，下游無水時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算。B：上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算上游水位陡降到180.50m，下游無水時(shí),上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算。邊坡穩(wěn)定分析成果表計(jì)算工況安全系數(shù)滑弧半徑規(guī)范要求值比較結(jié)果下游坡工況一1.1861.25小于工況二1.0741.25小于工況三0.9891.15小于上游坡1.0591.15小于6.6附屬建筑物結(jié)構(gòu)安全評價(jià)xx水庫樞紐主要附建物共有三處。本次安全鑒定對溢洪道與高、低輸水涵洞兩處附建物進(jìn)行穩(wěn)定分析。以2000年xx水庫保安工程設(shè)計(jì)書為安全鑒定分析依據(jù)，以三百年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)（消能設(shè)施按二十年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)），對現(xiàn)階段水工建筑物在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析及評價(jià)。6.6.1溢洪道工程溢洪道為寬敞式，布置在左岸山谷中，由溢流堰、泄洪槽、消力池等部分組成，堰頂寬度18m，堰頂高程為199.50m。堰頂段長31m，陡坡坡比分別為1：3(，1：2，陡坡段長105m。泄洪槽共分兩段：在溢洪隧洞出口的第一段，槽長65m，底坡為1：3.0，槽底板起點(diǎn)高程199.50m，底寬18m，終點(diǎn)底板高程179.50m，寬7m，墻高2.0m，漿砌石結(jié)構(gòu)。第二段至消力池，長40m，底寬7m，墻高2.0m，槽底坡為1：2.0，終點(diǎn)底板高程159.50m，底寬7m，墻高2.0m，漿砌石結(jié)構(gòu)。消力池在泄洪槽末端，長15m，寬7.0m，深1.5m，池底高程159.50m，漿砌石結(jié)構(gòu)。6.6.1.1溢洪道水力復(fù)核（1）溢洪道水面曲線計(jì)算根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253—2000），采用分段求和法計(jì)算公式如下：△L1-2=[（h2cosθ+α2v22）—（h1cosθ+α1v12）]/（i–J）J=n2v2/R4/3泄槽上游接緩坡明渠(溢流堰長31m)，起始計(jì)算斷面定在泄槽首部，水深h1取用泄槽首端斷面計(jì)算的臨界水深hk，n—0.025,i—1：3。當(dāng)P=0.333%時(shí)：q=Q/b=69.3/18=3.85(m3/s)hk=3√q2/g=1.15(m)當(dāng)P=3.33%時(shí)：q=Q/b=26.1/18=1.45(m3/s)hk=3√q2/g=0.60(m)計(jì)算結(jié)果見表。珍珠水庫溢洪道道(泄槽)水面曲線線表頻率樁號0+0000+0310+0960+136P=0.3333%水面高程(m))200.78200.65180.5159.81水深(m)1.281.150.550.31P=3.333%水面高程(m))200.44200.1179.74159.69水深(m)0.940.600.240.19（2）邊墻高度確定泄槽邊墻高度，根據(jù)規(guī)范要求超高為0.5～1.5m。有些地段應(yīng)滿足擋土護(hù)岸的要求。因此槽內(nèi)邊墻高度為：h=h1+1=0.6+1=1.6m<2m，現(xiàn)有邊墻滿足要求。6.6.1.2結(jié)論及處理方案經(jīng)水力復(fù)核，溢洪道過流能力滿足要求。但流速過快，造成運(yùn)行中存在的問題——水流狀況不平順且相當(dāng)紊亂，對兩岸導(dǎo)墻及底板造成嚴(yán)重沖毀。鑒于現(xiàn)在溢洪道泄槽及消力池已部分毀壞，溢洪道地形已與原設(shè)計(jì)狀況發(fā)生較大變化，建議重新確定溢洪道的設(shè)計(jì)。6.6.2輸水涵洞工程水庫涵洞分高、低涵。低涵進(jìn)口底板高程180.50，長155m，坡降I=1/50，涵徑0.4m，砼預(yù)制安裝，低涵從未開啟過。高涵進(jìn)口底板高程49.0，長90m，坡降I=1/200，為半圓拱漿砌塊石，斷面為寬*高=0.7*1.4m。經(jīng)水力復(fù)核，高涵過流能力滿足要求，經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)核，高涵結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范的要求