糯扎渡高土石坝心墙类型对坝坡稳定影响研究.docx

糯扎渡高土石坝心墙类型对坝坡稳定影响研究摘要：依据糯扎渡实际工程总结高土石坝心墙类型对坝坡稳定的影响并依据计算结果对高土石坝坝坡稳定安全评价标准进行初步探讨。直心墙和斜心墙各工况下安全系数均满足现行规范要求坝坡稳定不是影响高土石坝修建的决定性因素。斜心墙上向下的渗透力分量较大增加了心墙下游侧的应力从而使得斜心墙方案坝坡危险滑裂面位置较直心墙方案距坝顶稍近。关键词：高土石坝；心墙类型；坝坡稳定；安全系数；引言糯扎渡心墙土石坝是我国第一批建造的超高200m的土石坝[1]当时尚无修建200m级以上的心墙土石坝的成熟技术和经验国外可借鉴的是经验也很少糯扎渡200m级以上心墙土石坝属于特殊、重要的的土石坝其设计不能简单的套用现行设计规范必须进行专门的研究建立相应的设计准则及安全评价系统。从已建200m级高土石坝的建设经验来看大坝的安全运行主要取决于坝坡的抗滑稳定、筑坝材料的渗透稳定以及坝体变形稳定而其中土石坝坝坡及坝体在设计及运行期的稳定性则是设计中最为关键的因素。坝体的抗滑稳定与坝体的应力状态和应力水平密切相关在一定的外力水平条件下心墙的类型是影响坝体应力状态的主要因素。世界上已建的坝高在200m以上的心墙土石坝中有4座采用直心墙其余7座均采用斜心墙的形式本文以糯扎渡土石坝为依托对心墙土石坝的直心墙和斜心墙两种心墙形式对坝坡稳定的影响进行比较研究。一、工程基本资料糯扎渡水电站[2]是澜沧江中下游河段梯级规划的第五级枢纽位于云南省普洱市翠云区和澜沧县境内糯扎渡水电站工程主要以发电为主兼有下游城市、农田防洪及改善航道的综合利用任务。糯扎渡坝址区河道总体比较顺直两岸谷坡较陡河谷断面呈不对称的V形。岩体结构多为碎裂、镶嵌碎裂和散体结构在心墙部位坝基岩体质量以IVa和IVb类为主。坝体为砾质土直心墙坝心墙两侧为反滤层反滤层以外为堆石体坝壳。坝顶宽为18m心墙基础建基面高程560m最大坝高261.5m上游坝坡坡度1：1.9下游坝坡坡度为1：1.8坝体典型剖面如图1所示。图1糯扎渡坝体典型剖面图二、计算参数土石坝堆石料的抗剪强度指标具有明显的非线性特点一般来说上覆土体每增加50cm其内摩擦角减少8°～10°。因此对堆石材料使用非线性强度指标进行坝坡稳定分析已成为坝工界的共识。水利部颁发的“碾压式土石坝设计规范”规定对堆石料进行非线性强度稳定分析。糯扎渡心墙坝坝料参数确定过程中收集了国内外37个重要水利工程坝体硬岩和软岩堆石料的三轴固结排水实验资料并用矩法和线性回归方法统计了堆石料抗剪强度线性指标邓肯非线性对数指标与德迈洛非线性指标的参数得到了水利工程大坝堆石抗剪强度指标的一般分布规律其中统计得到的硬岩堆石料的邓肯非线性抗剪强度指标结果如表1所示。表1坝料物理性质指标计算参数坝料干密度（g/cm3）比重渗透系数（cm/s）孔隙率（%）φ0（°）Δφ（°）I区堆石料2.002.635×1002453.1211.26II区堆石料2.112.708×10-22250.9110.32掺砾土料1.902.682×10-637.9110.34细堆石过渡料2.042.612×10-12252.007.8I区反滤层1.942.612×10-351.358.7II区反滤层1.892.614×10-152.6010.16本文采用STAB程序分别对糯扎渡大坝直心墙土石坝和斜心墙土石坝的最大坝剖面进行各种工况坝坡稳定安全系数进行了计算各种工况下安全系数均应满足现行规范相应的要求。正常蓄水期安全系数大于1.5竣工期和库水位骤降时大于1.3地震时安全系数大于1.2。计算方法为毕肖普法。三、计算结果3.1坝坡稳定在考虑坝坡稳定分析时分为7个工况条件进行计算计算工况和计算成果见表3。表3糯扎渡不同心墙类型稳定分析最小安全系数计算结果表运行工况计算工况安全系数编号工况说明直心墙斜心墙正常①稳定渗流期下游坝坡上下游正常水位1.6751.699②稳定渗流期上游坝坡最不利库水位1.9971.884非常Ⅰ③竣工期上游坝坡上、下游无水作用2.0731.970④竣工期下游坝坡上、下游无水作用1.8691.859⑤库水位由正常水位骤降至死水位的上游坝坡1.8001.691非常Ⅱ⑥工况①遭遇0.283g地震1.4231.456