黄河万家寨水利枢纽的稳定与应力满足规范要求

1.河床坝段沿建基面抗滑稳定

如前述，本工程将河床坝段在底部连成整体，以及电站坝段采用厂坝连接、泄流坝段采用长护坦挑流消能，前者是为了获得建基与坝基浅层抗滑稳定的安全储备，后者是为了提高坝基浅层抗滑稳定安全系数。在计算河床坝段沿建基面抗滑稳定时，按单个坝段，不考虑大坝的整体作用、厂坝连接及护坦支撑作用。采用抗剪断强度公式计算。各坝段的抗滑稳定安全系数均满足规范规定要求，尚有一定富余度。计算结果见表5-1。

表5-1　河床坝段沿建面抗滑稳定安全系数（k'）

2.河床坝段浅层抗滑稳定与深层抗滑稳定

初设阶段，从河床钻孔和勘探竖井资料揭示张夏组第五层（∈2Z5）与第四层（∈2Z4）接触面附近岩体完整性稍差，判断∈2Z5 与∈2Z4 的接触面是坝基深层滑动的控制面，为提高河床坝段深层抗滑稳定的安全系数与安全储备，采取了厂坝连接、长护坦挑流消能及915.00m高程以下横缝并缝的措施，并对深层抗滑稳定安全系数进行了计算，结果表明在各种荷载组合下，河床坝段深层抗滑稳定安全系数k'均满足规范要求。经基坑开挖过程中现场检查，认为∈2Z5 与∈2Z4 两岩层分界面结合良好，不构成坝基深层滑动面。

河床坝基开挖中在张夏组第五层（∈2Z5）岩体中揭露的SCJ01～SCJ10 层间剪切带，SCJ02～SCJ06 分布范围小，且一般在开挖线以上，基坑开挖时已经挖除。现在坝基岩体存在或部分存在的层间剪切带SCJ01、SCJ07、SCJ08、SCJ10，是坝基浅层滑动稳定的薄弱环节。对此，共安排了42 组中型剪试验、12 组大型剪试验，及现场地质编录、检测、相关试验，对层间剪切带抗剪强度指标作了深入论证，并经深入研究对左岸河床坝段采取了基础抗剪平硐混凝土塞置换辅以磨细水泥灌浆补强的基础加固处理设计方案。依据复核调整的层间剪切带抗剪强度指标，采用抗剪断抗滑稳定计算公式计算，河床右侧坝段考虑厂坝整体连接各坝段浅层抗滑稳定安全系数，基本组合k'≥3.0，特殊组合k'＞2.5，满足规范要求。经加固处理后，河床左侧坝段沿层间剪切带的浅层抗滑稳定安全系数，基本组合k'＞3.0，特殊组合k'＞2.8；计算结果详见第七章第一节。

3.河床坝段坝体应力分析

河床各坝段虽在底部连成整体，但由于坝址河谷为宽“U”形，且河床各坝段高度基本相同，因此各坝段间的扭转作用可忽略不计，认为河床坝段的应力状态与分缝重力坝相同。坝体应力分析采用材料力学法。(www.xing528.com)

从计算结果看，在各种荷载组合情况下，坝体上游面的最小主压应力（不计入扬压力）均满足SDJ21-78《混凝土重力坝设计规范》规定的σ≥0.25·γ·H（γ——库水容重；H——坝面计算点的静水头）的要求。坝体最大主压应力为2.566MPa，小于坝体混凝土最小容许压应力4.50MPa。

在Ⅶ度地震情况下坝体上游面的应力符合SL203-97《水工建筑物抗震设计规范》的要求。

建基面坝踵、坝趾垂直正应力见表5-2，从计算结果可知在各种荷载组合下建基面最小垂直压应力均大于零（坝踵处压应力），坝基面所承受的最大垂直压应力（即坝趾处压应力）均小于坝基容许压应力［σ］=8.0MPa。

表5-2　建基面坝踵、坝址垂直正应力汇总表

4.边坡坝段稳定与应力分析

边坡坝段稳定与应力分析详见第七章第二节。