karahnjukar混凝土面板堆石坝的设计考虑(1)

KarahnjukarKarahnjukar 混凝土面板堆石坝的设计混凝土面板堆石坝的设计 考虑考虑(1)(1) 摘要：本文论述了计划在冰岛东部建设的 190m 高的 Karahnjukar 混凝土面板堆石坝的设计。设计采用了可确实 缩短工期的从动结构。设计具有提前工期、降低造价，并 对陡峭峡谷和复杂地质进行处理的特点。同时简述了地震 设计和稳定分析。 关键词：Karahnjukar 混凝土面板堆石坝设计考虑 该工程占地范围从需建三座坝的上游坝址，经位于 Fljotsdalsheidi 高原的一条长 40km、直径的前渠隧洞， 至位于 Teigsbjarg 装机 5115MW 轴向辐流式机组的动力 洞室的下游坝址。在 Fremri-Karahnjukur 山 JokulsaaBru 河上，筑 190m 高的 Karahnjukar 坝和 2 座副坝，左边为 Saudararstifla，右边为 Desjararstifla，形成溢流堰顶 高程 625，水库的有效库容约为109m。该河平均流量为 103m/s，在融雪季节流量通常高达 600m/s。平均年径 流量约为109m，水库的年来水量集中于 79 月间。水 库最小运行高程为 550，死库容约为106m。 在 Desjararstifla 副坝上建一座顶部高程为 625 的混 凝土反弧面溢洪道，同时考虑在 Karahnjukar 坝左坝肩建 一隧洞溢洪道。施工期间，河水通过 2 条长 600m，直径为 /和 8m 的导流隧洞。其中一条隧洞以后将作为泻水底 孔。 大坝为传统的混凝土面板堆石坝，部分材料采用当地 现有建材。坝体体积约为106m，所用混凝土体积仅为 90000m。大坝迎水面和中间部分坝体由大坝上游冰川沉 积的熔岩托块及砂质石子组成。下游面板由常用的爆破玄 武岩组成。 地质 Karahnjukar 坝穿过 45m 深的峡谷，由陡峭的右坝肩和 相对平缓的左坝肩组成。峡谷壁 480 高程以上由暴露的熔 岩块组成，以下由柱状玄武岩组成，坝肩处被 2030m 厚 冲积冰川的沉积物与半坚硬的淤泥及冰碛覆盖。更深处的 UTB 玄武岩被较薄的沉积互层分隔，这样当岩石块的渗透性 在 10100Lu（吕容）间变化时，Q-NGI 分类值为 310。 峡谷底部以上至峡谷壁中部附近 50m 厚地带内，以橄榄石 玄武岩占优势，岩石在熔渣、多孔玄武岩与均质完好的柱 状玄武岩之间变化。当额定 Q 在 616 范围内，橄榄石玄 武岩通常具有一致性和连续性，并且一般渗透性小于 1Lu。 较高处的峡谷地质条件有些变化，与两坝肩处不同。 在西边，橄榄玄武岩上覆盖着沉积层，沉积层上部为典型 Q 值在 25 之间的橙玄玻璃角砾岩。岩石具有相当大的不 均匀性，在沉积岩石至熔岩块之间变化，岩石块渗透性从 1 到大于 100L 不等。在东边，部分岩石上覆盖着沉积层和 玄武岩“河道玄武岩” 。对连接区域进行严格的灌浆处理。 在更高处，比较早期的严重非均质 Karahnjukar 岩石占优 势；该地层在较低部分为熔岩块，在较高的高程上，更多 的为凝灰质岩石。Fremri-Karahnjukar 山下为古老的完全 为橙玄玻璃的山谷。其底部与确定的坝址处的峡谷的底部 具有相同的高程。可以假定这座古老的山谷通向现在坝址 偏南的河东岸，也就是 Fremri-Karahnjukar 和 Sandfell 山之间的低谷。该岩体在强度和渗透性方面属于完全不同 的种类，样品主要显示 Q 小于 1，而后面的则大大地超过了 几十 Lu（较低部分甚至更高） 。 一些断层贯穿坝址附近的峡谷。用倾斜的与断层和裂 缝相交的钻孔测量渗透性，渗透性未出现任何显著增长的 迹象。直径 45cm，高 911cm 的岩芯，压强变化情况为： 橄榄玄武岩在 60235Mpa 之间，拉班玄武岩在 150440Mpa 之间，斑状玄武岩在 70212Mpa 之间，熔渣 在 739Mpa 之间，沉积层（砂石和凝灰岩）在 233Mpa 之间。 气候 该工程位于大 Vatnajokull 冰川的北部，所以气候相 对干燥。最低和最高温度为-25（2 月至 3 月）和 20 （仲夏）：0以下的温度在一年中的任何月份都可能出现。 高原受强风控制，冬季尤甚。坝址地区一年中有半年基本 上被积雪覆盖。四月下旬开始化雪，7 月-8 月形成洪峰。 Halslon 和 Karahnjukar 坝和一期工程的附属建筑物的 主要数据在表 1 和 2 中给出。 3 建筑材料与大坝分区 Karahnjukar 坝为分段混凝土面板堆石坝。大坝上游和 下游坡度都为 1：。挡水墙顶高程为，比溢洪道顶标高高， 比可能最大洪水水位高。与高增长的大坝成本（三个坝） 相比，溢洪道相对便宜，因此该坝比一般的高混凝土面板 堆石坝高程低。 的坝顶超填量用来补偿长期的堆石沉降以及大坝 受到强地震影响时可能出现的沉降。大坝分区与传统的混 凝土面板堆石坝粗粒堆石构造有些不同。以下为堆石分区 的详细情况： 1.大坝（冰川泥砂）上游约 2km 处，有大量的无粘性 细骨料，可起到防裂作用。 2.周边连接处使用处理过的细滤料。 3.在面板下坝基上使用处理过的熔岩块。 4.附近有相当多的优质毛石，基本上为熔岩块，筛选 后用作堆石。 5A.水库附近的砂质砾石可作为具有高变形模数且未加 工的堆石。 5B.无排水堆石，如熔岩块及其它可用的具有高工程强 度的堆石。 6A.无排水耐用橄榄石堆石用于下游坝面板。 6B.下游坝坡防腐用经筛选的耐用橄榄石。 建议采用指定侧石混凝土，代替喷混凝土或灰浆涂料 对区 3 进行防护，正如近期在莱索托的 Mohale 大坝和巴西 的 Ita 大坝的应用。在从上游向下游增加的层的厚度方向 设堆石分区，在需要处提供一个高模数，并增加向下游的 渗透性。 在浇筑并压实后，区 2 在边界包线内需进行级配， 如表 3 所示。区 3 的级配包线如表 4 所示。区 3 的渗透性 须低于 10-4cm/s，以确保大坡度下的内部稳定。区 4 的渗 透性超过 10-5m/s。区 3 与堆石区 5 之间的过度区的级配如 表 5 所示。区 5 和 6 面板级配的要求对细骨料的数量有所 限制，如表 6 所列。 超高 与国际大坝委员会“设计洪水位的选择，水流方法” 相一致，设置超高以便使极端水位（可能最大洪水）不会 淹没坝顶，从而防止引起漫顶时毁坝。另外，汹涌洪水可 能会掀起波浪，如下： 1:10 年抬高组合为 1:1000 年洪水（10000 年一遇） 。 1:100 年抬高组合为 1:100 年洪水（10000 年一遇） 。 峡谷对设计和静态有限元法的影响 用二维空间限定差程序 FLAC 处理数值有限元法分析， 来预报 190m 高混