大壩加高培厚穩(wěn)定計(jì)算

【摘要】由于大壩正常蓄水位抬高，所以對(duì)大壩進(jìn)行了加高培厚。需要對(duì)大壩的穩(wěn)定計(jì)算進(jìn)行復(fù)核。穩(wěn)定計(jì)算采用河床段最大壩體斷面。

【關(guān)鍵詞】均質(zhì)土壩；加高培厚；穩(wěn)定；地震動(dòng)峰值加速度

引言

近些年來由于供水灌溉量需求日益加大，已建工程擴(kuò)容項(xiàng)目日見增多。這其中又以土壩居多。盤河水庫于1972年6月竣工，同年9月下閘蓄水。由于供水需要，現(xiàn)將大壩進(jìn)行加高培厚。筆者就抬高后的大壩進(jìn)行了穩(wěn)定計(jì)算，以論證方案的可行性。

1、盤河水庫工程概況

盤河水庫位于韓城市北約20km，壩址位于盤龍鄉(xiāng)平頭村北，是一座以農(nóng)田灌溉、城鎮(zhèn)供水為主兼防洪功能的小（Ⅰ）型水利工程樞紐。壩址以上控制流域面積144km2，多年平均徑流量1464萬m3。地震烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度0.15g。根據(jù)實(shí)測(cè)的盤河水庫庫容曲線，增容后的總庫容為592.3萬m3。經(jīng)過復(fù)核現(xiàn)正常蓄水位604.10m，設(shè)計(jì)水位605.75m，校核水位607.75m。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程608.00m，上游坡比為1：4、1：3.5、1：3.5、1：3、1：3，下游坡比為1：3、1：3、1：3.5、1：2.5，最大壩高57m。

大壩計(jì)算斷面選取河床段壩體最大斷面，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)L274-2001）相關(guān)規(guī)定，大壩穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)包括以下3種基本工況進(jìn)行計(jì)算：①穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡；②正常運(yùn)用遇地震的上、下游壩坡；③水庫水位降落期的上游壩坡。

基于以上三種工況，根據(jù)軟件計(jì)算特點(diǎn)本文將細(xì)分為9種小工況進(jìn)行計(jì)算。分別為正常蓄水位時(shí)上、下游穩(wěn)定計(jì)算，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)上、下游穩(wěn)定計(jì)算，校核洪水位時(shí)上、下游穩(wěn)定計(jì)算、水位驟降時(shí)上游壩坡的穩(wěn)定計(jì)算以及正常蓄水位+地震時(shí)穩(wěn)定計(jì)算程序采用中國(guó)水利科學(xué)院陳祖煜院士開發(fā)的《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序STAB》進(jìn)行計(jì)算。

2、計(jì)算分析

計(jì)算模型及節(jié)點(diǎn)劃分見圖1。

經(jīng)分析壩體不會(huì)形成穩(wěn)定滲流，因此設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位大壩穩(wěn)定計(jì)算采用的滲流計(jì)算結(jié)果仍采用正常正常蓄水位下的結(jié)果。穩(wěn)定計(jì)算按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）相關(guān)的計(jì)算原理和有關(guān)規(guī)定。需要指出的是由于該地區(qū)地震烈度設(shè)防等級(jí)為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，而計(jì)算程序采用的缺省值為0.10g。這樣在計(jì)算時(shí)要根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL203-97）相關(guān)公式計(jì)算后，手動(dòng)輸入地震動(dòng)峰值加速度的值。本文將上下游壩坡最不利工況計(jì)算示意圖展示出來。

3、計(jì)算結(jié)果

由計(jì)算結(jié)果可以看出，大壩安全系數(shù)均超過了規(guī)范允許最小值。其中水位驟降時(shí)上游壩坡面和正常蓄水位+地震作用時(shí)的穩(wěn)定安全系數(shù)為大壩上下游面的控制標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算結(jié)果見表2。由以上分析和計(jì)算可以表明本工程采用的加高培厚方案是可行的。

4、結(jié)語

目前我國(guó)北部及西北部蘊(yùn)藏著大量的石油、煤炭資源，西部大開發(fā)帶動(dòng)了新疆、甘肅、內(nèi)蒙、陜北等地區(qū)的石油化工和煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，然而這些地區(qū)的水資源相對(duì)稀缺，為了適應(yīng)工業(yè)的發(fā)展，不得不開發(fā)利用水資源，修建水庫成為必然。水庫運(yùn)行安全是保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前題。而土壩的穩(wěn)定計(jì)算是工程設(shè)計(jì)中的核心問題，既保證大壩的安全又可以為優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)約工程量提供理論依據(jù)。工程設(shè)計(jì)還應(yīng)進(jìn)行充分的計(jì)算分析及試驗(yàn)論證，采用合理可靠的工程措施保證水庫的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL/274-2001，中華人民共和國(guó)水利部，北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.

[2]水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范SL/203-97，中華人民共和國(guó)水利部，北京：中國(guó)水利水電出版社，1997.

[3]鐘家駒.土石壩工程[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：李佳明（1984-），男，吉林吉林人，本科，陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，工程師。研究方向：水利工程設(shè)計(jì)。