七星湖水庫重力壩設計

陳 磊

（黔南布依族苗族自治州水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 都勻 558000）

七星湖水庫為綜合利用水庫，主要工程任務是防洪和水景觀功能。主壩重力壩樞紐布置由重力壩（非溢流壩段） +溢流壩（河床溢流段） +壩身泄洪兼放空底孔組成［1］。

1 重力壩布置

大壩為混凝土重力壩，壩體材料采用C15三級配混凝土。壩軸線長88.67m，壩頂寬5.00m，壩頂高程824.00m，河床建基面高程為789.00m，最大壩高35m，最大壩底寬度26.00m。壩體分左、右岸擋水非溢流壩段和河床溢流壩段，其中，溢流壩段長9.0m，左、右岸擋水壩段分別長44.7m和35.0m［2］。

主壩區位于都勻向斜近核部西翼，都勻斷層北段上盤，地層單斜，巖層走向與區域構造形跡一致，河床及兩岸巖層總體走向近南北向，傾向東（傾向上游），產狀NE0°～20°/SE∠50°～65°。受區域構造影響，壩區主要發育順河床斷層F1。該斷層走向NW65°，傾向SW，傾角70～75°，切割地層P2，為平移、壓性斷層；根據地表地質測繪，左岸地層相對右岸地層向上游平移約30m，地表未見明顯破碎帶，推測破碎帶寬度約1～2m，影響帶寬度約4m。七星湖水庫大壩壩址區出露為二疊系上統吳家坪組（P2w）地層。由上游至下游依次出露P2w2-2薄至中厚層燧石灰巖夾含泥質硅質巖及頁巖；P2w2-1薄至中厚層含硅質泥巖夾頁巖；P2w1-2中厚至厚層灰巖；P2w1-1薄硅質巖，夾粘土頁巖、炭質頁巖及含燧石灰巖［3］。

2 大壩穩定計算

1）斷面設計

根據斷面分析及地質情況，大壩擬定斷面設計如下：上游為鉛直面，下游壩坡817.00 m高程以上鉛垂，817.00 m高程以下為1：0.75坡度。壩體材料采用C15三級配混凝土。壩頂寬5.00m，壩頂高程824.00m，河床建基面高程為789.00m，最大壩高35.00m，最大壩底寬度26.00m。斷面圖如下：

2）計算原理

根據《重力壩壩設計規范》 （SL319-2005），采用抗剪斷公式計算壩體抗滑穩定。

抗剪斷強度計算公式：

混凝土與巖體抗剪斷強度值小于巖體與巖體抗剪斷強度值，壩體抗滑穩定受砼巖抗剪斷指標控制，重力壩壩基開挖至弱風化中部基巖，壩基巖體與巖體抗剪斷參數設計采用值：f′=0.7，c′=0.5Mpa。

3）計算成果及分析

計算壩段 壩底寬度計算工況 c`（mpa） f` K` 備注正常蓄水位 0.5 0.7 3.39非溢流壩段（789.00m） 26.00設計洪水位 0.5 0.7 3.41校核洪水位 0.5 0.7 3.35＞3滿足要求＞3.0滿足要求＞2.5滿足要求正常蓄水位 0.5 0.7 3.36溢流壩段（789.00m） 26.00設計洪水位 0.5 0.7 3.40校核洪水位 0.5 0.7 3.36＞3滿足要求＞3.0滿足要求＞2.5滿足要求

壩體抗滑穩定計算，采用抗剪斷強度公式，計算結果見下表：由上表計算成果可知，擬定剖面壩體抗滑穩定安全系數滿足規范要求。

3 大壩應力計算

根據《混凝土重力壩設計規范》SL319-2005，應力計算公式如下。

①壩基上下游壩面的垂直應力計算公式

②上下游面水平正應力

上游面水平正應力：

下游面水平正應力：

應力分析成果詳見下表。

計算壩段 計算工況 上下游面垂直正應力（KPa）σyu σyd非溢流壩段（789.00m）正常水位 91.36 563.99設計洪水位 85.55 550.08校核水位 62.85 564.94施工完建（空） 21.12 886.97溢流壩段（789.00m）正常水位 33.32 640.81設計洪水位 8.58 650.36校核水位 104.51 808.27施工完建（空）808.10 91.71

由上表計算結果可知：溢流壩段與非溢流壩段抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。壩基最大壓應力為0.874Mpa，小于地基承載力3Mpa；大壩各項應力均滿足規范的要求［4］。

4 結語

1）本次擬定的大壩體型滿足規范要求。

2）為滿足壩基抗滑穩定，水庫大壩需在壩踵設置混凝土齒墻，該措施安全可靠，便于施工，相對較經濟。