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宝珠寺水电站工程重力坝坝基稳定分析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:水电站枢纽采用混凝土实体重力坝中间坝后式厂房的布置方案。图1-11-1宝珠寺水电站枢纽平面布置图二、分析条件1.荷载及组合基本荷载。图1-11-3宝珠寺水电站拦河坝有限单元网格5.计算步骤对每一工况,采用以下5个步骤完成计算:计算基岩的自重地应力场。宝珠寺水电站拦河大坝的工作状态正常,基础稳定

宝珠寺水电站工程重力坝坝基稳定分析

一、工程简况

宝珠寺水电站位于四川省广元市三堆镇,是嘉陵江水系白龙江干流中第2个梯级大型水电站,以发电为主,兼有灌溉和防洪等综合效益。水库总库容25.5亿m3装机容量70万k W,最大坝高132m,坝顶全长524.48m,属于一等大(1)型工程,主要建筑物为1级建筑物。

水电站枢纽采用混凝土实体重力坝中间坝后式厂房的布置方案。拦河坝共分为27个坝段:1~10号为右岸挡水坝段,11~21号为河床坝段,22~27号为左岸挡水坝段。厂房坝段为14~18号坝段,布置在河床中间,采用厂坝联合作用形式。表、中、底孔等泄水建筑物布置在河床厂房坝段两侧,其中左侧19号、20号、21号坝段依次布置有左底孔和两个表孔,右侧13号、12号、11号坝段依次布置有右底孔和两个中孔。根据地质条件,坝轴线平面布置为由河床向两岸延伸后向上游偏转呈折线型。坝体共设4条纵缝和26条横缝,所有纵缝内设水平三角形键槽和灌浆系统,蓄水前进行并缝灌浆,使坝体断面形成整体。坝段间的横缝设垂直向梯形键槽(两岸挡水坝段间,高程550.00m以上,横缝为平缝,不设键槽),并在高程550.00m以下,埋设灌浆系统进行并缝灌浆,使河床坝段具有一定的整体作用。

(1)混凝土重力坝位于前软后硬的岩层上,坝基岩层倾向下游,基础受多条软弱结构面切割,其中D5、D6、D8泥质夹层等均与F2断层相交,组成坝基内可能不稳定的楔体,F2断层下游为岩性软弱的S1页岩,在大坝合力作用下,构成了页岩的可能压缩变形条件,对大坝稳定不利。

(4)表孔坝段坝基开挖后,发现f7缓倾角断层的发育性状、夹泥厚度、延伸范围均比原地质资料所提供的情况差,表现在规模大、物理性状差、出露部位位于坝址附近不利位置。

图1-11-1为宝珠寺水电站枢纽平面布置图,图1-11-2为宝珠寺水电站地质平面图。

图1-11-1 宝珠寺水电站枢纽平面布置图

二、分析条件

1.荷载及组合

(1)基本荷载。包括坝体自重、正常蓄水位时的静水压力(上游高程588.00m、下游高程487.40m)、相应于正常蓄水位时的扬压力、泥沙压力。

(2)特殊荷载。包括校核洪水位时的静水压力(上游高程591.80m、下游高程502.00m)、相应于校核洪水位时的扬压力。

(3)荷载组合。基本组合:正常蓄水位情况;特殊组合:校核洪水位情况、坝基排水失效情况。

2.初应力

仅考虑岩体自重引起的初应力。

3.渗流

按渗流分析的有限单元法计算蓄水后基岩的渗流场,作为基岩渗透荷载的计算依据。

4.计算域的构成(www.xing528.com)

(1)坝体。1~27号坝段,共27个坝段。

(2)岩基。基岩深度、下游方向计算长度均按2倍最大坝高考虑,基岩上游方向计算长度按1.5倍最大坝高考虑,两岸坝肩基岩计算长度均按1.5倍最大坝高考虑。

对于坝体及岩基所构成的整体计算域,共划分为13358个单元、14180个结点(图1-11-3)。

图1-11-3 宝珠寺水电站拦河坝有限单元网格

5.计算步骤

对每一工况,采用以下5个步骤完成计算:

(1)计算基岩的自重地应力场(考虑天然渗流场的影响)。

(2)计算蓄水后基岩的渗流场。

(3)施加坝体自重荷载(横缝、纵缝未灌浆),计算在坝体自重荷载作用下,坝体与基岩的应力。

(4)横缝、纵缝接缝灌浆(改变其材料参数)。

(5)分步施加上下游静水压力(正常蓄水位工况,水位分级为:550.00m、571.00m、588.00m;校核洪水位工况,水位分级为:550.00m、571.00m、591.80m)、坝基扬压力、泥沙压力、基岩的渗透荷载增量,计算坝体与基岩最终的应力及位移。

6.材料的物理力学指标(略)

三、主要成果与结论

根据计算结果进行综合分析,得出以下基本结论:

(1)在坝基内,倾向下游的缓倾角泥质夹层D5在与帷幕相交处局部区域接近屈服,D7、D6、f7、F4、F60、F2、F10等结构面及帷幕的应力和变形基本处于弹性状态。

(2)由19号底孔坝段和20号、21号表孔坝段下D5、f7、F4、F60等结构面构成的坝基内深层滑动楔形体具有足够的稳定性,坝段的工作状况正常。

(3)两岸拐弯坝段相对左右两侧坝段向下游转动,右0+000.00横缝在高程550.00m以上略有张开。

(4)厂房坝段在桩号0+092.00处设置厂坝连接纵缝,电站厂房承担着向厂房坝段提供阻滑力的任务。计算结果表明,电站厂房提供给坝体的抗力约为厂房坝段承受的总水平推力的1/10。

(5)宝珠寺水电站拦河大坝的工作状态正常,基础稳定,安全度满足规范要求。

2000年,该坝通过了设计验收。

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