杨房沟水电站拱坝坝肩抗力体稳定性分析
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拱坝稳定分析方法总结与探讨彭小川,陆晓敏河海大学土木工程学院,南京(210098)E-mail:pengxiaochuan003@摘要:拱坝的稳定性分析中,有几种常用的分析方法。
本文概述了几种常用分析方法的特点以及应用范围,并对其中一些方法存在的问题进行了总结。
对拱坝稳定性分析方法的发展方向进行了探讨。
关键词:拱坝稳定,坝肩稳定,上滑稳定,发展趋势拱坝是一种重要的坝型,人类修建拱坝具有悠久的历史。
最早起源于古罗马时代的欧洲,早期的拱坝已经开始利用拱的传力作用,对拱的作用有了很深刻的认识。
二十一世纪内,根据我国西部开发的战略部署和能源发展的长远规划,在黄河中上游、大西南和红水河流域等广阔西部地区,将要兴建许多高、大、薄型拱坝,其中有些拱坝堪称世界之最。
我国目前在建的和设计中的高拱坝有小湾(292m)、拉西瓦(250m)、溪洛渡(273m)、锦屏一级(303m)、白鹤滩(275m)、虎跳峡(278m)等[1]。
这些高拱坝在我们国民经济的发展中起到非常重要的作用。
一旦出现失事问题后果非常严重,所以高拱坝的稳定分析问题变的非常重要。
1. 拱坝坝肩稳定分析的研究方法我们从拱坝的受力特点可以看出,拱坝是一个三面受岩体约束的高次超静定的壳体结构。
当承受水压力等外荷载时,借助拱的作用,拱坝把大部分的库水压力以水平推力方式传至坝端两岸岩体,少部分荷载靠悬臂梁作用传递给地基[2]。
因此,拱坝的稳定性主要是依靠坝肩岩体来维持,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全。
所以说坝肩失稳问题在拱坝的安全问题上占有重要的地位[3]。
国内外对坝肩稳定性的研究方法和手段还在不断的发展和完善。
归纳起来有如下方法:1.1稳定性分析方法1.1.1刚体极限平衡法刚体极限平衡法是一种传统的,较成熟的稳定分析方法,也是规范规定采用的方法[4]。
具体方法是将有滑动趋势范围内的边坡岩体按照某种规则划分为一个个小块体,通过块体的平衡建立整个边坡的平衡方程。
例析水电站坝基变形及抗滑稳定性1.前言据不完全统计,中国水电可开发资源约3.78亿kw,但分布不均匀,西部占全国可开发总量的75%[1]。
我国水电开发潜力巨大,任重道远。
为实现我国21世纪社会经济的全面协调发展,党中央实施了伟大的西部大开发战略,其中在做好环境保护的条件下大力发展水电、西电东送就是西部大开发战略中的重大课题之一,以此来缓解我国紧张的能源状况,促进西部经济发展[2]。
近20年来,我国水电建设取得了突飞猛进的发展,据初步统计,全部已建、在建大中型水电站约220座,其中I000MW以上的大型水电站就有20余座[3]。
在大量水电工程迅速兴建的同时,带来很多复杂的工程地质问题,如区域稳定性问题、坝基岩体可利用性问题、岩质高边坡稳定性问题、大型地下洞室岩体稳定性问题、高地应力问题、岩体渗漏问题及坝体变形问题等。
大型水电工程项目在不断为工程地质学领域提出新的研究课题与挑战[4]。
2.区域地质概况2.1 区域地质背景工程区位于青藏高原中南部高山深谷区,区域平均海拔在4500m以上,峰顶面多在5000m~6000m左右,最低处在雅鲁藏布江谷地,约3200m,相对高差约1800m~2500m。
山地主体为念青唐古拉山和喜马拉雅山,山势陡峻,群峰林立,高峰周围有无数规模巨大的冰川,冰斗、冰塔林广泛分布,河流侵蚀切割强烈。
该电站所处的峡谷段,谷坡陡峻,河谷深切,为典型的高山深切峡谷地貌。
两岸冲沟较发育,阶地不发育。
区域在大地构造上跨越喜马拉雅地体(Ⅰ)、拉萨地体(Ⅱ)及两者之间的雅鲁藏布江缝合带(YS)。
水电站所在区域内断裂发育,主要为近东西向和近南北向,次为北东、北西西~北西向,其断裂性质、规模、活动时间、活动强度等具有明显差异。
区内展布的当雄构造带规模最大,活动最强,是本区大震的发震构造带。
近场区在大地构造位置上由北向南横跨了冈底斯火山岩浆弧,雅鲁藏布江缝合带及特提斯喜马拉雅地体的北部地区。
近场区构造主要表现为在近东西构造上叠加发育近南北向的沃卡地堑。
拱坝坝肩稳定的部分影响因素及计算方法概述【摘要】拱坝是一种推力结构,坝肩山体的稳定是保证拱坝安全的必要条件。
进行拱坝坝肩稳定分析时,充分考虑各种影响因素及采用合理完善的计算方法决定着稳定分析结果的可靠程度。
本文概括介绍了几种在常用稳定计算方法中还未被给予足够关注的影响因素,以及近期被提出的新方法。
【关键词】拱坝坝肩;影响因素;计算方法1.引言拱坝是一种经济优越、结构合理且体型优美的坝型,有着较为广阔的发展前景。
作为高次超静定结构,当坝体的某一部为发生局部开裂时,拱坝自身将会自行调整,使坝体应力得到重新分配,这一特点使得拱坝具有很强的超载能力。
迄今为止,拱坝几乎没有因坝身出现问题而失事的。
但是,由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构,坝体主要依靠两岸拱端的反力作用来维持稳定[1]。
因此,相对于重力坝,拱坝对地形地质特别是两岸坝肩地质条件的要求较高,坝肩山体的稳定也就成了保证拱坝安全的必要条件。
地形地质、稳定分析以及施工布置等是影响拱坝坝肩稳定的主要因素。
在拱坝设计中,必须对坝肩岩体进行周密的勘探和详细的稳定分析;在施工中,对基础必须进行认真的处理,以保证坝肩岩体的稳定;在运行中,必须经常监视和观测[2]。
近年来,随着各种研究的普遍和深入,一些未曾被足够关注的影响因素,以及弥补现有分析方法中不足之处的计算方法逐渐被提出,为拱坝坝肩稳定的分析结果增加了更多的保证。
以下对此做简单介绍和概括。
2.影响坝肩稳定的部分因素2.1 拱圈形状在拱坝建设中,应用较多的拱圈形式有单圆弧、抛物线及椭圆曲线。
在拱坝设计中,河谷宽度取决于地形地质条件,反映拱圈形状的其他特征参数则由设计者选择。
不同的拱圈几何形状,对拱圈应力和拱端岩体稳定性将会产生不同的影响。
对于单圆弧拱坝,最大拉、压应力一般出现在拱冠或拱端,这些部位T/L(T 为拱圈厚度,L为相应高度处的河谷宽度)通常较小,若适当增大拱的中心角或厚度,将使拱应力大为改善;而在拱圈曲率半径不变的情况下,仅增加拱厚,不但不能改善坝肩的稳定性,相反还会更为不利。
拱坝坝肩稳定分析中缓倾角结构面影响探讨本文以工程实践中遇到拱坝坝肩稳定分析问题为出发点,深入分析按照现行的拱坝设计规范规定的坝肩稳定计算方法即刚体极限平衡法,对以倾角较大并倾向岸外的缓倾角结构面做为底滑面的块体模型进行分析计算时,稳定计算结果有可能出现难以满足规范要求且无法全面反映坝肩稳定状态的现象,并分析其形成原因。
同时针对此类问题的解决办法进行探讨。
标签:拱坝;坝肩稳定;缓倾角结构面;刚体极限平衡法;高摩赞水电站1 、概述根据现行规范规定,拱坝抗滑稳定分析以刚体极限平衡法为主要方法,稳定评价标准为是否满足承载能力极限状态表达式。
但在多个项目的拱坝设计工作中,设计人员发现,当坝肩出现倾角较高(倾角超过25°)并倾向岸外的缓倾角结构面时,采用刚体极限平衡法分析结果有可能出现难以达到规范要求的标准情况,但从工程实际分析坝肩的稳定性是具有一定安全裕度的。
本文将从高摩赞等两个水电站拱坝坝肩稳定分析成果出发说明这一问题。
2 、实际工程遇到的问题2.1高摩赞水电站坝肩稳定分析高摩赞大坝枢纽工程位于巴基斯坦西北边境省境内的印度河支流Gomal Zam河上,挡水建筑物为碾压混凝土重力拱坝,最大坝高133m。
目前已建成并下闸蓄水。
坝基岩体主要为薄层灰岩,且裂隙较发育,右岸坝肩开挖揭露存在倾向岸外、倾角30°左右裂隙,走向NW,倾向NE。
以该组裂隙结构面作为坝肩稳定分析模型底滑面与陡倾角断层F2(产状NE50°,NW∠80°)进行组合,分析缓倾角结构面对坝肩稳定的影响。
计算方法和假定采用常规的刚体极限平衡法及相关计算假定进行计算。
其中,底滑面力学参数根据岩体力学参数和裂隙力学参数加权取值。
根据地质勘探成果,裂隙连通率按10%考虑。
由于侧滑面F2断层已经进行了混凝土置换洞和传力洞处理,力学参数按照断层参数与置换洞、传力洞力学参数加权综合值。
计算工况和荷载见表1。
计算结果表明,高摩赞水电站右岸缓倾角底滑面计算模型各个工况下抗滑稳定均不满足规范要求。