消力塘宽度与冲坑深度对边坡动水荷载的影响

4.2.3.1 消力塘宽度对边坡动水荷载的影响

糯扎渡消力塘原设计的宽度沿水流方向由151.5m逐渐变为178.622m，而溢洪道的宽度为151.5m。也就是说，消力塘的宽度比挑流水舌略宽，而挑流水舌入水后扩散，很容易直接作用在边坡上。图4.12为消力塘底板和边坡上沿水流方向时均压力分布图。图中显示底板与边坡上的动水冲击压强ΔPm是相近的，说明边坡与底板被冲刷破坏的可能性是相同的。这也说明挑流水舌冲击到了边坡上，对边坡的稳定性显然是不利的。

更改设计后对消力塘进行了拓宽，左岸上游拓宽16m，下游拓宽0.38m，右岸平均拓宽9m。图4.13为消力塘拓宽前后边坡时均压力的变化情况。

图4.12　原设计消力塘底板和边坡上的时均压力

图4.13　消力塘拓宽前后边坡上的时均压力分布图

（a）左边坡时均压力分布；（b）右边坡时均压力分布

图4.14　原消力塘底板块上举力的分布图

图4.13中显示，消力塘拓宽后，消力塘宽度已大于挑流水舌入水后的扩散宽度。边坡所受动水荷载ΔPm出现明显的变化，左边坡所受动水荷载ΔPm由118.7k Pa变为86.33k Pa，下降约27%；右边坡所受动水荷载ΔPm由99.57k Pa变为67.69k Pa，下降约32%。为了进一步证实消力塘宽度对边坡荷载的影响，开展了边坡衬砌块所受上举力试验研究。图4.14为原消力塘底板上举力分布图，底板最大上举力为8.25t/m2，出现在桩号0+230m处；图4.15为原消力塘边坡上举力分布图，边坡最大上举力为7.24t/m2，出现在桩号0+220m处，说明窄消力塘边坡所受动水荷载与底板是同一量级。图4.16为校核工况消力塘拓宽前后边坡上举力变化对比图，可以看出，消力塘拓宽后最大边坡上举力由7.24t/m2降为2.42t/m2。这进一步说明了消力塘的宽度对边坡荷载的影响是显著的。

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图4.15　原消力塘边坡上举力分布图

图4.16　消力塘拓宽前后边坡上举力的变化分布图

4.2.3.2 消力塘冲坑深度对边坡动水荷载的影响

图4.17　不同冲坑深度边坡上时均压力分布图

在进行糯扎渡消力塘冲刷试验时采用了三种不同的冲料，其抗冲流速分别为6m/s、8m/s、12m/s。在校核工况时，6m/s的冲料形成的最深冲坑为39.4m；8m/s的冲料形成的最深冲坑为25.1m；12m/s的冲料形成的最深冲坑为23.1m。在冲坑形成后同步测试边坡上的时均压力，其结果如图4.17所示。

最深冲坑为39.4m时，ΔPm=81.42k Pa；

最深冲坑为25.1m时，ΔPm=101.53kPa；

最深冲坑为23.1m时，ΔPm=112.33kPa。

以上测试成果显示了，随着消力塘底部冲刷深度的增加，边坡所受动水荷载有减小的趋势。