4水庫(kù)樞紐結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)報(bào)告

1工程概述某水庫(kù)位于某xx鎮(zhèn)雷家畈村，大壩攔截長(zhǎng)江北岸柏臨河的支流院子河，距某市約30km，交通便利，是某區(qū)的重要水庫(kù)之一，水庫(kù)承雨面積11.3km2，總庫(kù)容376×104m3，有效庫(kù)容335.6×104m3，工程級(jí)別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，該水庫(kù)以灌溉、防洪為主，同時(shí)兼顧養(yǎng)殖等。某水庫(kù)由大壩、溢洪道、輸水建筑物和渠系建筑物等配套工程組成。大壩為粘土心墻代料壩，代料為紅砂巖風(fēng)化砂，壩頂高程262.00m，壩頂長(zhǎng)225m，壩高29.6m，壩面寬3.0m，河底高程232.40m，迎水坡為三坡兩平形式，即1:2.25，1:2.5，1:2.5，對(duì)內(nèi)一級(jí)平臺(tái)寬度4.5m，二級(jí)平臺(tái)寬度1.5m，采用0.2m厚干砌塊石護(hù)坡，背水坡也為三坡兩平形式，即1:2.0，1:2.5，1:1.75，對(duì)外一級(jí)平臺(tái)寬度4.5m，二級(jí)平臺(tái)寬度1.5m，采用草皮護(hù)坡，壩基為砂巖夾礫巖。溢洪道位于大壩左端，為開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂寬68.5m，堰頂高程259.70m，無(wú)閘門(mén)啟閉設(shè)備和消能工。大壩兩岸各有一條輸水隧洞，呈城門(mén)洞形，左岸為低管，設(shè)計(jì)過(guò)水流量為1.0m3/s，長(zhǎng)111.0m，平均襯砌厚度0.15m，出口渠道為東干渠，閘門(mén)為扇鑄鐵平面閘門(mén)，尺寸為0.5m×0.7m采用5T手搖螺桿式啟閉機(jī)控制。右岸為高管，設(shè)計(jì)過(guò)水流量1.0m3/s，圍巖為礫石，無(wú)襯砌，出口渠道為西干渠，閘門(mén)為扇鑄鐵平面閘門(mén)，尺寸為0.5m×0.7m，采用斜拉手搖螺桿式啟閉機(jī)。渠道建筑物分東、西兩條干渠，過(guò)水能力1.0m3/s。某水庫(kù)由原某縣水電科設(shè)計(jì)，于1960年10月開(kāi)工，1971年1月竣工。由于受當(dāng)時(shí)條件、技術(shù)等方面限制，大壩在興建之初未進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作，施工中采用人海戰(zhàn)術(shù)，質(zhì)量難以保證，大壩竣工運(yùn)行后，曾出現(xiàn)過(guò)許多險(xiǎn)情，后采取諸多除險(xiǎn)措施，然而，大壩許多病害仍未得到根治。某水庫(kù)的非正常運(yùn)行不僅影響自身效益充分發(fā)揮，而且給下游居民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了極大的安全隱患。為保證水庫(kù)正常運(yùn)行，對(duì)其險(xiǎn)情進(jìn)行徹底根治處理，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）和《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL258-2000）的要求，按30年一遇洪水設(shè)計(jì)（261.23m），500年一遇洪水（261.87m）校核的防洪標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某水庫(kù)大壩、溢洪道等進(jìn)行全面復(fù)核。本文即為樞紐結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)專(zhuān)題報(bào)告。

2某水庫(kù)大壩抗滑穩(wěn)定復(fù)核2.1計(jì)算條件根據(jù)滲流穩(wěn)定分析成果，選?、颍虮容^有代表性的斷面（如圖2-1），進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)的劃圖》（GB18306－2001）水庫(kù)所在地區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為t＝0.25s，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL203－97），大壩為四級(jí)建筑物無(wú)須進(jìn)行抗震穩(wěn)定性計(jì)算。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）的要求，并結(jié)合水庫(kù)的運(yùn)用情況，計(jì)算工況選取為：1）正常工況（1）正常蓄水位259.7m時(shí)形成穩(wěn)定滲流期，下游壩坡穩(wěn)定；（2）設(shè)計(jì)洪水位261.23m時(shí)形成穩(wěn)定滲流期，下游壩坡穩(wěn)定；2）非正常工況校核洪水位261.87m驟降至正常蓄水位259.7m，上游壩坡的穩(wěn)定。2.2計(jì)算參數(shù)的選取為了解大壩填土等材料的物理力學(xué)特性，我院委托某省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司承擔(dān)了某水庫(kù)安全鑒定地質(zhì)勘察工作，對(duì)大壩、溢洪道進(jìn)行了地質(zhì)勘察工作，為復(fù)核計(jì)算提供了依據(jù)。本次穩(wěn)定計(jì)算對(duì)計(jì)算斷面進(jìn)行了簡(jiǎn)化，共有心墻（粘土），壩殼代料（粉質(zhì)粘土），強(qiáng)風(fēng)化砂巖和中風(fēng)化砂巖四種材料，計(jì)算時(shí)采用參數(shù)如表2-1。表2-1某水庫(kù)大壩穩(wěn)定分析參數(shù)表材料類(lèi)別內(nèi)摩擦角φ（°）凝聚力C（KPa）天然容重γ（KN/m3）飽和容重γ（KN/m3）心墻（粘土）152620.0220.24壩殼代料（粉質(zhì)粘土）201519.5220.04強(qiáng)風(fēng)化砂巖3020016.9317.49中風(fēng)化砂巖3530026.5926.682.3計(jì)算方法2.3.1計(jì)算原理及依據(jù)按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001），對(duì)某大壩采用瑞典圓弧法和畢肖普法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。計(jì)算方法：采用水利水電規(guī)劃總院推薦的“土石壩邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序（陳祖煜STAB）”進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)化畢肖普法和瑞典圓弧法抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的公式為：簡(jiǎn)化畢肖普法（式2-1）瑞典圓弧法（式2-2）式中：w－土條重量；Q－水平地震慣性力；，hQ為水平地震力和圓心的垂直距離。ru－孔隙水壓力系數(shù)α－條塊重力線(xiàn)與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角；c’,φ’－土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；R－圓弧半徑。2.3.2孔隙水壓力的確定穩(wěn)定滲流期壩體內(nèi)的滲流壓力分布根據(jù)滲流分析計(jì)算確定，壩體內(nèi)某點(diǎn)的孔隙水壓力μ按下式計(jì)算：μ＝rwh（式2-3）式中：rw為水容重；h為壩體內(nèi)該點(diǎn)的滲透壓力水頭。壓縮性較大的填土發(fā)生水位降落時(shí)，將產(chǎn)生附加孔隙壓力，計(jì)算按設(shè)計(jì)規(guī)范采用了近似的方法確定，即不考慮降落時(shí)孔隙壓力的消散，對(duì)孔隙水壓力系數(shù)可取近似值，并對(duì)土單元總應(yīng)力的變化根據(jù)土條重量變化予以簡(jiǎn)化處理，得出近似公式：（式2-4）式中：h1為土條底面中點(diǎn)以上填土高度；h’為穩(wěn)定滲流期庫(kù)水流達(dá)土條底面中點(diǎn)時(shí)的水頭損失值，由穩(wěn)定滲流期的流網(wǎng)確定。2.4計(jì)算結(jié)果及分析依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001），對(duì)于心墻壩，宜采用計(jì)及條塊作用力的畢肖普法（Bishop），對(duì)于4級(jí)壩不考慮地震時(shí)正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.25和1.15；不計(jì)條塊間作用力的方法即瑞典圓弧法的安全系數(shù)，分別為1.15和1.06。本次壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表2-2，Ⅱ－Ⅱ斷面在各種工況下最危險(xiǎn)滑裂面位置分別如圖2～圖4所示。表2-2某水庫(kù)大壩抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算成果表斷面壩坡運(yùn)行工況最小安全系數(shù)畢肖普法瑞典圓弧法計(jì)算結(jié)果規(guī)范允許值計(jì)算結(jié)果規(guī)范允許值Ⅲ－Ⅲ斷面下游坡正常蓄水位259.7m穩(wěn)定滲流1.0951.251.0611.15設(shè)計(jì)洪水位261.23m穩(wěn)定滲流1.0651.250.9851.15上游坡校核洪水位驟降至正常蓄水位1.7501.151.6211.06上述計(jì)算結(jié)果表明：某水庫(kù)大壩河床Ⅱ－Ⅱ斷面壩坡在正常運(yùn)行的各種工況下，無(wú)論是采用瑞典圓弧法還是采用簡(jiǎn)化畢肖普法，其下游坡安全系數(shù)最小值均小于現(xiàn)行規(guī)范的容許值。2.5結(jié)論根據(jù)以上評(píng)價(jià)，對(duì)某水庫(kù)大壩的安全性得出以下結(jié)論。根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94）的有關(guān)規(guī)定，某水庫(kù)為?。?）型水庫(kù)，大壩為四級(jí)建筑物，經(jīng)復(fù)核，水庫(kù)采用30年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核運(yùn)行的各種工況的下游坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿(mǎn)足規(guī)范要求。其中在設(shè)計(jì)洪水位形成穩(wěn)定滲流時(shí)，其下游坡的安全系數(shù)僅有1.065（畢肖普法）和0.985（瑞典圓弧法），與規(guī)范要求相差較大（規(guī)范要求為1.25（畢肖普法）和1.15（瑞典圓弧法））。分析其原因可發(fā)現(xiàn)，代料體主要為粉質(zhì)粘土夾碎石，塊石及少量砂土等，密實(shí)度較差，力學(xué)性能較低；此外由于大壩心墻的高程低于正常蓄水位，浸潤(rùn)線(xiàn)以下代料體力學(xué)性能降低，致使下游壩坡穩(wěn)定性極差。另外，某水庫(kù)大壩繞壩滲漏比較嚴(yán)重，可能造成大壩的局部不穩(wěn)，甚至坍塌。3大壩沉降計(jì)算3.1計(jì)算條件大壩施工前沒(méi)有做過(guò)土料勘探，由于土料級(jí)配較差，回填隨意性較大，碾壓不密實(shí)，建成后壩體出現(xiàn)了沉降變形。在壩基為基巖的條件下，大壩沉降過(guò)大很大程度上是因?yàn)橥亮夏雺哼_(dá)不到填筑要求的密實(shí)度而造成的，由此帶來(lái)大壩欠高、不均勻沉降，引起大壩裂縫。經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，壩體沉降基本穩(wěn)定。大壩的沉降主要是在土體自重作用下，壓縮填土料孔隙產(chǎn)生的。3.2計(jì)算原理嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，大壩的沉降是隨加載歷時(shí)變化的，要較真實(shí)的計(jì)算大壩沉降需要在詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分層加載模擬施工過(guò)程。對(duì)于一般的工程，廣泛地采用平面問(wèn)題的分層總和法計(jì)算沉降量，這種方法假設(shè)地基在自重作用下已壓縮穩(wěn)定，使地基產(chǎn)生壓縮變形（沉降）是由所謂的附加應(yīng)力引起的，附加應(yīng)力即外荷載在基礎(chǔ)中產(chǎn)生的應(yīng)力，顯然，這種力隨著土層加深而逐漸衰減。在用分層總和法求大壩沉降時(shí)，因無(wú)外荷載作用，由規(guī)范可知，壩體內(nèi)任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力看作是由重力引起的，可采用該點(diǎn)處單位面積以上的土柱重量來(lái)計(jì)算。由于大壩建設(shè)時(shí)未繪制壓縮曲線(xiàn)，因此空隙比e和壓縮模量Es無(wú)法獲得。本次鉆探試驗(yàn)資料獲得了土層壓縮膜量的平均值，見(jiàn)表3－1。從壓縮系數(shù)可以看出，其值滿(mǎn)足0.1MPa≤aV1－2＜0.5MPa，應(yīng)屬于中等壓縮性土。雖然代料的壓縮性約大于心墻的壓縮性，但兩者的密度接近，且代料所占的體積遠(yuǎn)大于心墻，為簡(jiǎn)化計(jì)算，在水平層上各參數(shù)近似取兩者的平均值，假設(shè)壩基砂巖夾礫巖覆蓋層以下不發(fā)生沉降，沉降全部由壩體填土產(chǎn)生。表3－1某水庫(kù)大壩沉降計(jì)算參數(shù)表土的類(lèi)別濕密度ρ（t/m3）含水量w（％）干密度ρ（t/m3）壓縮系數(shù)aV1－2（MPa）壓縮模量Es1－2（MPa）心墻2.0421.601.680.364.40代料體1.9920.701.650.444.71根據(jù)《土壩設(shè)計(jì)》（下冊(cè)），大壩沉降計(jì)算采用如下公式：（式3-1）式中：——壩體或壩基的最終沉降量；pi1——第i層土1/2高度處本層土柱的有效重；pi2——第i層土1/2高度處至壩頂?shù)耐林灾?；hi——分層計(jì)算的土層厚度；Ei——第i計(jì)算土層的壓縮模量。3.3計(jì)算過(guò)程根據(jù)規(guī)范要求，分層厚度應(yīng)為壩高的1/5～1/10，因此將土層分為六層，壩頂（高程262.0m）至高程為256.4m處為第一層，高差5.6m，高程為256.4m處至上游壩坡第一級(jí)平臺(tái)（高程250.89m）為第二層，高差5.51m；上游坡第一級(jí)平臺(tái)（高程250.89m）至第二級(jí)平臺(tái)（245.68m）為第三層，高差5.21m；上游坡第二級(jí)平臺(tái)（高程245.68m）至高程為241.48m處為第四層，高差為4.2m，高程為241.48m處至高程為237.48m處為第五層，高差為4.0m，高程為237.48m至壩基（233.49m）為第六層，高差3.99m。（1）自重應(yīng)力分布自重應(yīng)力按靜止土壓力法計(jì)算，在浸潤(rùn)線(xiàn)以上用濕容重，浸潤(rùn)線(xiàn)以下用浮容重，見(jiàn)表3－2的第三列。（2）豎向應(yīng)力分布豎向應(yīng)力是由第i層土1/2高度處至壩頂?shù)耐林灾豴i2與第i層土1/2高度處本層土柱的有效重pi1，見(jiàn)表3－2的第四列。表3－2大壩沉降量計(jì)算表分層編號(hào)分層厚度（m）自重應(yīng)力σs（kpa）豎向應(yīng)力（pi2-pi1）（kpa）壓縮模量（MPa）沉降量s（mm）15.643.784.7152.0525.5187.5585.414.7199.9235.21171.59144.354.71159.6844.2239.29182.774.71162.9854.0286.32213.894.71181.6563.99328.02252.314.71213.74369.08總計(jì)870.02圖3-1壩體分層及自重應(yīng)力計(jì)算圖沉降計(jì)算由于缺乏對(duì)比資料及沿壩深方向詳細(xì)的試驗(yàn)資料，沉降量計(jì)算近似取豎向應(yīng)力由自重引起的，雖然會(huì)存在一些誤差，但從平均意義上來(lái)說(shuō)還是大體可以反映大壩的實(shí)際沉降。由于代料體的體積遠(yuǎn)大于心墻的體積，為簡(jiǎn)化計(jì)算，表3－2的第五列的壓縮模量近似地取代料體的壓縮模量。第六列的沉降量即按公式由第二、四、五列的量計(jì)算得出。計(jì)算得到大壩最終沉降量為87.00cm，由于竣工時(shí)實(shí)際的壓縮模量應(yīng)小于現(xiàn)在實(shí)測(cè)的平均值4.71MPa，因此沉降量比計(jì)算出的值要略大。3.4結(jié)論某大壩竣工后發(fā)生的沉降量為壩高的3.05％，大于3％，可能會(huì)產(chǎn)生裂縫，從而影響大壩安全。壩體沉降的主要原因是碾壓不密實(shí)造成的。

4溢洪道結(jié)構(gòu)安全復(fù)核4.1工程概況某溢洪道位于大壩左端100m處，為開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂寬68.5m，堰頂高程259.70m，堰頂部鋪設(shè)有0.3m厚的鋼筋混凝土底板。溢洪道為天然埡口，無(wú)閘門(mén)啟閉設(shè)備和消能工。4.2溢洪道穩(wěn)定復(fù)核基本資料某水庫(kù)溢洪道為無(wú)閘控制的開(kāi)敞式，無(wú)消能工。具體布置圖如下：圖4-1溢洪道平面示意圖圖4-2溢洪道剖面示意圖本次復(fù)核按《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB550201－94）、《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253－2000）和其它相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。溢洪道屬四級(jí)建筑物，防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。溢洪道由進(jìn)口段、控制段和泄槽段等部分組成。溢洪道堰頂高程259.70m，為寬頂堰。根據(jù)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃調(diào)洪演算成果，水位及流量關(guān)系資料見(jiàn)表4-1。表4-1溢洪道水位及泄流量關(guān)系洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)校核洪水重現(xiàn)期P=3.33%P=0.2%最高庫(kù)水位(m)261.23261.87相應(yīng)下泄流量(m3/s)195330溢洪道結(jié)構(gòu)安全復(fù)核內(nèi)容包括：①泄流能力復(fù)核；②水面線(xiàn)計(jì)算和流態(tài)分析；4.3溢洪道水力、結(jié)構(gòu)復(fù)核4.3.1溢洪道安全泄流能力計(jì)算（1）泄流能力復(fù)核溢洪道為寬頂堰，泄流能力按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253－2000）公式計(jì)算：（式4-1）式中：——側(cè)收縮系數(shù)，由規(guī)范得＝1.0；m——流量系數(shù)，查表得m＝0.339；b——總凈寬，b＝68.5m；H0——包括行進(jìn)流速水頭的堰前水頭。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-2。表4-2溢洪道水位流量序號(hào)庫(kù)水位(m)泄流量Q(m3/s)1259.7002260.2036.43260.70102.94261.20189.05261.70291.06261.87330.0經(jīng)計(jì)算：當(dāng)正常洪水位261.23m時(shí)，流量為195.0m3/s；當(dāng)校核水位261.87m時(shí)，流量為330.0m3/s，滿(mǎn)足泄洪要求。4.3.2溢洪道水面線(xiàn)計(jì)算和流態(tài)分析根據(jù)能量守衡原理對(duì)溢洪道泄槽段進(jìn)行校核水位時(shí)的水面線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算。（1）計(jì)算數(shù)據(jù)：五百年一遇校核水位：261.87m，相應(yīng)下泄流量：330m3/s；溢洪道寬度：68.5m；堰頂高程：259.7m；糙率系數(shù)：查表n＝0.035；（2）計(jì)算公式：緩坡與陡槽交界處斷面臨界水深計(jì)算公式：（式4-2）式中：hk——緩坡與陡槽交界斷面臨界水深；Q——溢洪道過(guò)流量，Q＝330m3/s；B——該斷面處凈寬，B＝68.5m；能量方程：（式4-3）式中：h1、v1——相應(yīng)為1－1斷面的水深及流速；h2、v2——相應(yīng)為2－2斷面的水深及流速；＂＂——向上游方向推求水面線(xiàn)時(shí)?。ⅲ?；向下游方向推求水面線(xiàn)時(shí)?。ⅰ?；——流段的長(zhǎng)度；——流速分布不均勻系數(shù)，由規(guī)范得：1.05——泄槽底坡角度；i——底坡坡度，i＝0.333——流段的平均水力坡度；流段的平均水力坡度由下式計(jì)算：（式4-4）式中：分段平均流速：=(v1+v2)/2；糙率系數(shù)：n＝0.035分段平均水力半徑：=(R1+R2)/2。根據(jù)泄槽不同的斷面尺寸將其分成若干段(見(jiàn)圖4-2)，分別計(jì)算出各段的水深以及摻氣水深（注：當(dāng)流速v>6~7m/s時(shí)才考慮計(jì)算摻氣水深），計(jì)算成果見(jiàn)下表4-3：表4-3溢洪道泄槽水面線(xiàn)計(jì)算表序號(hào)摻氣前流速(m3/s)摻氣前水深(m)摻氣后水深(m)13.611.331.3324.961.001.0035.620.910.9146.140.860.9257.300.800.8768.140.800.8878.830.840.9389.540.921.03注：序號(hào)具體位置見(jiàn)圖4-2。經(jīng)計(jì)算知：值為9.54m/s，大于容許不沖流速[Vk]=7.00m/s。4.4結(jié)論及建議綜合以上分析，可知：1、溢洪道的泄流能力能滿(mǎn)足各種洪水標(biāo)準(zhǔn)下所要求的泄量(在加壩高0.8m時(shí))。2、由水面線(xiàn)計(jì)算結(jié)果可知，溢洪道的最大流速為9.54m/s，大于容許不沖流速[Vk]=7.00m/s，對(duì)泄槽沖刷嚴(yán)重，建議對(duì)溢洪道整體進(jìn)行混凝土護(hù)面。3、現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，溢洪道下部陡坎已沖刷成坑，淤積問(wèn)題嚴(yán)重，建議對(duì)溢洪道下部進(jìn)行加固，保障泄槽穩(wěn)定和泄洪安全。5輸水建筑物結(jié)構(gòu)安全復(fù)核5.1工程概況某水庫(kù)輸水建筑物為布置在大壩兩岸的兩條隧洞。左岸為低管，設(shè)計(jì)過(guò)水流量為1.0m3/s,底板高程239.30m，長(zhǎng)111.0m，縱坡2.5‰，斷面呈城門(mén)洞形，尺寸1.0m×1.8m，圍巖為紅砂巖，洞頂混凝土襯砌厚度0.15m，出口渠道為東干渠。進(jìn)口設(shè)置1扇鑄鐵平面閘門(mén)，尺寸0.5m×0.7m，采用5T手搖螺桿式啟閉機(jī)控制，機(jī)臺(tái)高程261.50m。右岸為高管，設(shè)計(jì)過(guò)水流量為1.0m3/s,底板高程245.80m，長(zhǎng)234.4m，斷面呈方圓形，尺寸1.4m×2.0m，圍巖為礫石，不需襯砌，出口渠道為東干渠。進(jìn)口設(shè)置1扇鑄鐵平面閘門(mén)，尺寸0.5m×0.7m，采用5T手搖螺桿式啟閉機(jī)。5.2隧洞結(jié)構(gòu)安全復(fù)核5.2.1基本資料 （1）工程等別與標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，某水庫(kù)為小(1)型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等，隧洞級(jí)別為4級(jí)。高管?chē)鷰r為礫石，無(wú)襯砌，故本次復(fù)核主要是復(fù)核低管襯砌。（2）低管尺寸圖5-1低管示意圖洞身凈寬：B＝1.0m；洞身凈高：H＝1.8m；頂拱內(nèi)半徑：r＝0.5m；直墻高：y＝1.3m；混凝土襯砌厚度為d＝0.15m5.2.2高管、低管輸水能力復(fù)核某高管、低管設(shè)計(jì)流量皆為1.0m3/s，閘門(mén)平面尺寸為0.5m×0.7m，閘門(mén)底部高程高管為239.30m，低管為245.80m，泄流能力公式按平底閘流公式計(jì)算：(式5-1) 式中： H0——自閘底板算起的計(jì)入行進(jìn)流速水頭的上游總水頭，m； μ——流量系數(shù)，查表取0.65； D——孔口高度，m； A——孔口面積，m2。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5-1、2。表5-1低管隧洞流量計(jì)算表水位239.3240.30241.30242.30243.30244.30245.30流量0.001.011.431.752.022.252.47表5-2高管隧洞流量計(jì)算表水位245.8246.8247.8248.8249.8250.8251.8流量0.001.011.431.752.022.252.47由表5-1、2可知，高管、低管只需要1.0m水頭就可達(dá)到設(shè)計(jì)流量。5.2.3低管襯砌復(fù)核 （1）計(jì)算原理根據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL279-2002），對(duì)某低管襯砌計(jì)算采用結(jié)構(gòu)力學(xué)法進(jìn)行，主要荷載有：圍巖壓力、襯砌自重。計(jì)算原理：將襯砌看作拱座彈性支撐在底部地層上的高腳拱，拱座視為彈性固端。由于洞身襯砌斷面及作用荷載均為對(duì)稱(chēng)，故在拱頂沿對(duì)稱(chēng)軸切開(kāi)設(shè)剛臂，得到如下基本結(jié)構(gòu)，多余未知力X1和X2作用于剛臂端點(diǎn)。變位方程式為： (式5-2) (式5-3)式中：及分別為拱座轉(zhuǎn)角β引起的剛臂端點(diǎn)的角變位及水平變位；及分別為拱座水平位移△引起的剛臂端點(diǎn)的角變位及水平變位。求得X1和X2后，即可按靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算在外荷與多余未知力共同作用下，襯砌各截面的彎矩、軸力，按偏心受壓公式計(jì)算相應(yīng)的截面應(yīng)力。圖5-2隧洞計(jì)算原理圖（2）荷載計(jì)算 a、圍巖壓力，依據(jù)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL279-2002）按下式計(jì)算：垂直方向： （式5-4）水平方向： （式5-5）式中： qv——垂直均布圍巖壓力，kN/m2； ——巖體重度，計(jì)算取24kN/m2； B——隧洞開(kāi)挖寬度，1.0m。 H——隧洞開(kāi)挖高度，1.8m。計(jì)算得qv＝7.2kN/m，qh＝4.32kN/m。b、襯砌自重按下式計(jì)算： g=γch （式5-6）式中： g——襯砌自重強(qiáng)度，kN/m2； h——襯砌厚度，0.15m； ——襯砌材料的重度，計(jì)算取24kN/m2。計(jì)算得g＝3.6kN/m（3）計(jì)算結(jié)果采用列表計(jì)算，可得到各截面的邊緣應(yīng)力，見(jiàn)表5-3。表5-3各襯砌截面邊緣應(yīng)力