花溪水庫(kù)壩體抗震安全審核計(jì)算內(nèi)容
初期蓄水安全鑒定階段，設(shè)計(jì)對(duì)地震作用下大壩的應(yīng)力及穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核，壩體應(yīng)力及穩(wěn)定性滿足Ⅶ級(jí)地震下的抗震要求，下面是小編搜集整理的一篇探究花溪水庫(kù)壩體抗震安全審核計(jì)算內(nèi)容，供大家閱讀借鑒。
引言
本工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，因花溪水庫(kù)地處貴陽(yáng)市上游，與阿哈水庫(kù)、松柏山水庫(kù)同稱"貴陽(yáng)市頭頂上的三盆水",一旦失事將對(duì)下游產(chǎn)生不可估量的損失。因此，樞紐主要建筑物級(jí)別提高一級(jí)，大壩等級(jí)為2級(jí)，水庫(kù)抗震按Ⅶ度設(shè)防，已通過擴(kuò)建加高初設(shè)審批。初期蓄水安全鑒定階段，設(shè)計(jì)對(duì)地震作用下大壩的應(yīng)力及穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核，壩體應(yīng)力及穩(wěn)定性滿足Ⅶ級(jí)地震下的抗震要求。本次根據(jù)花溪水庫(kù)大壩目前的實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行了抗震安全復(fù)核與評(píng)價(jià)，根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL258-2000)的要求進(jìn)行花溪水庫(kù)大壩抗震安全評(píng)價(jià)，按照《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-1997)、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)等規(guī)范進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。
1工程概況
花溪水庫(kù)興建于上世紀(jì)"大躍進(jìn)"年代，由蘇聯(lián)專家設(shè)計(jì)，壩型為雙支墩空腹大頭壩。2002~2003年擴(kuò)建加高后，大壩改造為混凝土重力壩，壩頂高程1146.00m,最大壩高51.6m.水庫(kù)正常蓄水位1140.00m,死水位1119.80m,擴(kuò)建加高初步設(shè)計(jì)水庫(kù)總庫(kù)容3140×104m3,本次復(fù)核總庫(kù)容為3251×104m3.花溪水庫(kù)是一座以供水為主、兼有發(fā)電功能的中型水庫(kù)，多年來緩解了下游水環(huán)境矛盾。
2抗震安全復(fù)核內(nèi)容
水庫(kù)大壩抗震安全復(fù)核包括以下內(nèi)容：
1)按最新《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，確定該工程場(chǎng)區(qū)的地震烈度。
2)按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-1997)表1.0.5及表4.5.3,復(fù)核大壩的設(shè)防類別及相應(yīng)的地震效應(yīng)計(jì)算方法。
3)對(duì)大壩、地基及可能發(fā)生的地震滑塌的近壩庫(kù)岸等做地震穩(wěn)定分析，核算抗滑安全系數(shù)。
4)對(duì)抗震設(shè)施的質(zhì)量和運(yùn)行的狀況做出安全評(píng)價(jià)，包括壩基防滲、軟弱層加固等。
2.1地震烈度
查《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s,對(duì)應(yīng)工程區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)，偏安全考慮，初設(shè)審批水庫(kù)抗震按Ⅶ度設(shè)防。
2.2抗震設(shè)防類別和地震效應(yīng)計(jì)算方法
按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-1997)表1.0.5及表4.5.3,以及不同建筑根據(jù)其使用功能對(duì)抗震類別進(jìn)行甲乙丙丁4種抗震設(shè)防分類。花溪水庫(kù)抗震設(shè)防類別為乙類，地震效應(yīng)計(jì)算方法采用擬靜力法。
2.3抗震穩(wěn)定分析
花溪水庫(kù)庫(kù)區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，初設(shè)審批水庫(kù)抗震按Ⅶ度設(shè)防。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》有關(guān)規(guī)定，需對(duì)工程進(jìn)行抗震安全復(fù)核。
本工程大壩體形簡(jiǎn)單，壩坡無劇變，頂部無折坡，壩體上部荷載較小，混凝土等級(jí)較高，地基無大的斷裂、破碎帶、軟弱夾層等薄弱部位，局部小溶蝕和裂隙已采取相應(yīng)工程措施處理，結(jié)構(gòu)滿足《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-1997)要求。采用擬靜力法，對(duì)地震作用下大壩的應(yīng)力及穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核。
計(jì)算工況為：正常蓄水位(1140.00m)+相應(yīng)尾水位(1099.60m)+自重+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震力(按Ⅶ度設(shè)防)。根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-1997)，當(dāng)采用擬靜力法計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)，沿建筑物高度作用于質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值應(yīng)按下式計(jì)算：
2.3.1應(yīng)力計(jì)算壩基截面垂直應(yīng)力根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319-2005)公式進(jìn)行計(jì)算：
2.3.2穩(wěn)定計(jì)算
2.3.2.1滑動(dòng)模式分析
根據(jù)地質(zhì)復(fù)核成果，主壩基礎(chǔ)建基面置于弱風(fēng)化基巖，巖體較完整，無緩傾角的結(jié)構(gòu)面，主壩下游無臨空面，不存在深層滑動(dòng)。主壩滑動(dòng)的主要模式為以下3種：
1)沿主壩建基面滑動(dòng)。
2)順緩傾下游巖層層面(5°~7°)滑動(dòng)，以走向N0°~15°E及N50°~60°W兩組裂隙分別構(gòu)成橫向和側(cè)向切割面，形成雙滑面滑動(dòng)。
3)廠房基礎(chǔ)低于壩體建基面約2~4m,以臨空面底部剪出的單滑面滑動(dòng)。
2.3.2.2計(jì)算方法
根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319-2005)及花溪水庫(kù)的實(shí)際情況，采用剛體極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算分析。
2.3.2.3計(jì)算公式
1)沿建基面滑動(dòng)。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319-2005)，利用抗剪斷強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。
2.3.3應(yīng)力及穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果分析
經(jīng)復(fù)核，大壩上游最小壓應(yīng)力為169kN,下游最大壓應(yīng)力為900kN(最大壩高計(jì)算剖面)，大壩最危險(xiǎn)滑動(dòng)模式為廠房壩段沿層面單斜滑動(dòng)，抗剪斷(抗剪)最小安全系數(shù)為2.86(1.0);溢洪道壩段最大非溢流斷面上游最小壓應(yīng)力為148kN,下游最大壓應(yīng)力為306kN(最大壩高計(jì)算剖面)，溢洪道壩段最大實(shí)用堰溢流斷面上游最小壓應(yīng)力為73kN,下游最大壓應(yīng)力為32kN(最大壩高計(jì)算剖面)，溢洪道壩段最危險(xiǎn)滑動(dòng)模式為最大非溢流斷面沿層面單斜滑動(dòng)，抗剪斷(抗剪)最小安全系數(shù)為3.59(1.09)。
計(jì)算結(jié)果表明，Ⅶ級(jí)地震烈度下，壩體抗震性滿足規(guī)范要求。
2.4抗震設(shè)施安全評(píng)價(jià)
2.4.1壩基防滲處理
擴(kuò)建加高前，基礎(chǔ)防滲處理措施包括裂隙與巖溶處理、防滲帷幕灌漿;擴(kuò)建加高階段，基礎(chǔ)防滲處理措施包括壩基帷幕灌漿、壩基排水。壩區(qū)基巖段鉆孔壓水試驗(yàn)檢測(cè)表明，壩基巖體滲透率均小于設(shè)計(jì)要求的`3Lu.據(jù)2003年6月至2013年11月的壩基與巖體接觸帶處的滲壓計(jì)(P1-3、P4-6)觀測(cè)資料反映，基礎(chǔ)滲透壓力為0.012~0.074MPa,防滲處理措施效果較好。
2.4.2地基加固處理
2002年2月至2003年5月水庫(kù)進(jìn)行了擴(kuò)建加高。因前期壩基已開挖至弱風(fēng)化基巖，擴(kuò)建加高僅對(duì)空腔表面進(jìn)行清渣，擴(kuò)建部分壩基開挖嵌入弱風(fēng)化基巖，處理措施如下：
1)對(duì)基坑底部連通性差、規(guī)模小的溶蝕坑洞，采用人工清洗后，混凝土回填處理。
2)對(duì)裂隙密集帶及溶蝕寬縫采用人工擴(kuò)挖嵌深處理后回填混凝土，保留部分原澆筑質(zhì)量較好混凝土體。
3)為提高地基巖體整體強(qiáng)度及其整體性，對(duì)4#、5#、6#空腔基礎(chǔ)巖體進(jìn)行了固結(jié)灌漿處理，其中4#空腔布置鉆孔2排，5#和6#空腔布置鉆孔1排，孔距和排距均3m,孔深4~6m.
4)為有效降低壩基揚(yáng)壓力，對(duì)主壩采取孔帷幕防滲。空腔段采取鉆斜孔，孔距0.75~1.25m,共42孔，下限1080.00m左右，最深點(diǎn)為1073.2m;左右壩基在壩頂鉆豎直孔，采用純水泥漿灌注，平均單位注入量為54.8kg/m.固結(jié)灌漿前，空腔內(nèi)基巖波速為3770m/s,灌漿后波速達(dá)5500~6400m/s.
綜上，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及地基處理滿足規(guī)范規(guī)定的抗震要求。
3結(jié)語(yǔ)
考慮到水庫(kù)大壩，特別是高壩大庫(kù)防止引發(fā)次生災(zāi)害的地震災(zāi)變的極端重要性，因而要定期檢查抗震防災(zāi)應(yīng)急預(yù)案的落實(shí)情況，對(duì)我國(guó)地震區(qū)的重大水壩工程有步驟地進(jìn)行全面的地震安全性復(fù)核和評(píng)價(jià)，并針對(duì)存在的問題采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警及安全保障措施，確保工程及生命財(cái)產(chǎn)安全。
參考文獻(xiàn)：
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