董铺水库大坝坝坡稳定分析.pdf

与 建 材装 饰2015 年 9 月 董铺水库大坝坝坡稳定分析 吴方方 （安徽省水利水电勘测设计院安徽 合肥230088） 摘要： 大坝坝坡稳定分析是水库大坝安全评价中的基本组成部分。本文介绍了运用 Autobank 软件对大坝坝坡稳定 进行分析计算的过程， 籍以对类似工程提供借鉴。 关键词： Autobank； 土坝； 坝坡稳定 中图分类号： TV64文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 36-0329-02 1 工程概况 董铺水库位于长江流域巢湖支流南淝河正源上游， 地处合肥 市庐阳区西南部， 坝址紧邻合肥市西二环路， 是一座以防洪和城 市供水为主， 兼顾生态补水及养殖功能的年调节水库。水库坝址 以上集水面积 207.5km2， 总库容 2.42 亿 m3， 属大 （2） 型水库。 水库 流域内有滁河干渠及大蜀山分干渠穿过。水库枢纽由大坝、 泄洪 涵洞、 溢洪道和连通输水隧洞等组成。 水库 1000 年一遇设计洪水位 31.22m，相应最大泄量 167m3/s； 10000 年一遇校核洪水位 32.07m， 相应最大泄量 382m3/s； PMF 保 坝水位 34.32m， 相应最大泄量 1628m3/s。汛限水位 27.50m， 正常 蓄水位 28.00m， 死水位 18.50m。 总库容 2.42 亿 m3， 其中调洪库容 1.73 亿 m3， 兴利库容 0.75 亿 m3， 死库容 0.02 亿 m3。本工程等别 为域等， 主要建筑物大坝、 泄洪涵洞、 溢洪道和连通输水隧洞为 2 级建筑物。 2 地质情况 董铺水库位于炉桥-吴山庙断裂、 桥头集-东关断裂、 六安- 合肥断裂、 大蜀山-吴山口断裂切割的梯形地块中， 动峰值加速 度为 0.1g （50 年超越概率 10%） ， 相应地震基本烈度喻度。 大坝坝 址处地层自上而下可分为以下几个： 坝身填土 （0 层） 以粉质粘土和重粉质壤土为主， 局部为中粉 质壤土， 棕黄色、 灰黄色， 稍湿-湿， 硬塑， 局部可塑， 中等压缩性， 弱-微透水性。 于层： 灰色重粉质壤土， 局部为轻壤土、 砂壤土 （老河槽处的 ZK07耀09 孔附近） ， 很湿， 软可塑， 中等偏高压缩性， 中等-弱透水 性。本层局部存在， 主坝轴线上未发现， 仅于主坝轴线下游部分 地段分布。本层厚 5.3耀8.0m， 顶板高程 13.06耀17.91m， 层底高程 6.06耀12.21m。 盂层： 粉质粘土、 重粉质壤土， 局部为中粉质壤土 （建设时期 该层土划分为两层， 分别为 “第一层粘土、 重砂质粘土” 和 “第二 层轻砂质粘土” ；“第二层轻砂质粘土” 与本报告的重、 中粉质壤 土大致相对应， 主要分布在河槽段和台中段。） ， 棕黄、 黄、 棕褐、 棕红等色， 稍湿， 硬塑， 中等压缩性， 微-极微透水性， 具弱膨胀 性。 本层在南淝河河槽内缺失， 台中段厚约 6.5m， 其余各段 （除右 坝头外） 厚度均大于 10m， 顶板高程与大坝清基面起伏变化一致。 榆层： 泥质粉砂岩、 砂岩， 又称红砂岩、 红层， 泥质、 钙质胶结， 根据风化程度， 可分为三个亚层： 榆1层： 全风化泥质粉砂岩， 已成片状， 手掰可碎， 以颗粒组成 类似砂壤土-中壤土， 灰白、 紫红等色， 很湿， 中密， 局部密实， 低 压缩性，弱透水性。已揭露厚度 0.5耀5.8m，层底高程泄洪洞处 9.13耀11.48m， 河槽段及横剖面 03 处为 5.26耀7.52m。 榆2层： 强风化泥质粉砂岩， 紫红、 褐红、 红等色， 湿， ， 胶结较 差， 岩心一般呈块状， 密实， 低压缩性， 弱透水性。本层已揭露厚 度 0.8耀3.2m，在坝轴线上层底高程 2.89耀2.98，上下游坝脚附近 5.26耀5.52m （泄洪洞上游坝脚处 10.68m） 。 榆3层： 弱、 微风化-新鲜泥质粉砂岩， 棕红、 紫红等色， 稍湿， 结构较致密， 未揭穿， 已见厚度2.8m。 各层岩土的承载力、 压缩模量、 抗剪强度、 渗透性等指标推荐 值见表 1。 3 主要分析计算 大坝经历次加固后， 长 2876m， 坝顶款 5m， 坝顶高程 36.0m， 另加 1.0 高防浪墙， 墙顶高程 37.0m， 与岗地最高点齐平。大坝迎 水坡采用干砌块石护坡， 在高程 25.95m、 17.95m 分别设有 2m 宽 戗台，高程 34.3m 处设有 1.4m 宽戗台，高程 33.1m 以下边坡为 1： 3，高程 34.3m 以上边坡为 1： 2，背水坡 27.5m 高程设有 2.0m 宽的平台， 平台以上边坡 1： 2， 以下边坡 1： 2.5， 坝后除堆石贴坡 排水以外全为草皮护坡。在桩号 0+700耀1+650（大坝右端为 0+ 000） 段坝后设有菱形堆石贴坡排水。 3.1 计算方法和计算参数 大坝坝坡抗滑稳定计算采用刚体极限平衡法。 选取大坝河床 段最大横断面， 采用计及条块间作用力的简化毕肖普法计算。采 用河海大学 水工结构分析系统 （Autobank3.7） 和 土石坝边坡 稳定分析系统 slope4.1 程序进行分析计算。大坝坝体为均质土 坝， 先计算出坝体浸润线位置， 再计算坝坡稳定安全系数。计算 参数根据地质报告中的成果 （见表 1） 选取。在抗滑稳定计算中， 稳定渗流期采用有效应力法计算，库水位降落期同时采用有效 应力法和总应力法计算， 取其中较小的安全系数。有效应力法计 算采用慢剪指标， 总应力法计算采用三轴固结不排水剪指标。 层 序 土层名称 fk （kPa） Es （MPa） 抗剪强度 （直剪） 三轴 CU渗透系 数 K （cm/s） 允许渗透 比降J （出口段） C （kPa） 准 （毅） C （kPa）准 （毅） 坝身填土35/32/3015/18/20 30/24 15/213.5伊10-5 于 灰色重粉质壤土 1406.027/25/2010/13/16 22/20 16/185.0伊10-50.55 盂 重粉质壤土粉质 粘土 3008.553/35/3017/23/25 36/32 15/172.0伊10-60.70 重-中粉质壤土 （河槽段和台中 段） 2806.546/40/3513/21/23 35/31 15/163.0伊10-50.60 榆1砂岩全风化层32015/10/5 26/30/310/0 28/292.0伊10-6 备 注 淤抗剪强度栏内 “数据/数据/数据” 分别表示为 “饱 （自） 快指标/固快指标/慢 剪” ； 于三轴指标 “数据/数据” 分别为 Ccu/C忆cu， 准cu/准忆cu。 榆2 榆3 砂岩强风化层 弱-微风化基岩 380 450 表 1 坝身填土及地基土层的 fk、 Es、 K 等主要指标推荐值表 水利建设 329 与 建 材装 饰2015 年 9 月 3.2 计算工况和计算成果 计算工况有稳定渗流期 （库水位为正常蓄水位 28.0m、 设计洪 水位 31.22m、 保坝水位 34.32m） 、 库水位降落期 （库水位由 28.0m 降至 21.7m、 库水位由 31.22m 降至 22.7m） 及地震工况下的稳定渗 流期。计算结果见图 1 （限于篇幅， 仅示出了库水位由31.22m 降至 22.7m 工况下的计算成果图） ， 坝坡滑动稳定计算成果见表 2。 3.3 大坝稳定安全评价 根据 碾压土石坝设计规范 （SL274-2001） 第 8.3.10 条， 当 采用计及条块间作用力的简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定安全 系数时，坝坡抗滑稳定的安全系数应不小于规范内表 8.3.10 规 定的数值。董铺水库大坝为 2 级坝， 即坝坡抗滑稳定安全系数在 正常运用条件下为 1.35， 非常运用条件玉下为 1.25， 非常运用条 件域下为 1.15。根据表 2 中的计算成果， 上、 下游坝坡抗滑稳定 安全系数各工况下均满足现行规范要求。 4 结束语 根据计算结果， 大坝上、 下游坝坡抗滑稳定在稳定渗流期及 库水位降落工况和地震工况均满足现行规范要求。结合大坝运 行过程的沉降观测资料得知， 大坝沉降逐渐趋向稳定， 没有发现 危及大坝安全的大规模不稳定滑坡体， 近坝库岸亦是稳定的。故 本次董铺大坝安全评价中大坝结构安全性分级为 A 级。 收稿日期： 2015-8-16 作者简介： 吴方方 （1983-） ， 男， 工程师， 主要从事水利水电工程 水工结构设计工作。 图 1 非稳定渗流期的上游坝坡稳定库水位从 31.22m 降至 22.7m 计算工况 计算水位稳定安全系数计算值 运用条 件 稳定安 全系数 允许值 上游水位 （m） 下游水位 （m） 上游坝坡 下游坝坡 稳定渗流 期 保坝水位 34.32无水3.121.41 正常1.35 设计洪水位 31.22无水2.721.54 正常1.35 正常蓄水位 28.00无水2.411.61 非常玉1.25 库水位降 落期 降前水位 28.0m 降后水位 21.7m 无水1.57总应力法正常 1.35 无水2.05有效应力法 正常 降前水位 31.22m 降后水位 22.7m 无水1.52总应力法正常 1.35 无水2.10有效应力法 正常 稳定渗流 期+地震 设计洪水位 31.22+地震无水2.19841.3955非常域1.15 正常蓄水位 28.00+地震无水2.01051.4514非常域1.15 表 2 坝坡抗滑稳定计算成果表 关于水利工程岩体强度试验的探讨 陈 霓 （贵州省水利水电勘测设计研究院贵州 贵阳550001） 摘要： 为进一步提高样品试验检测的及时性和准确性， 为建设工程提供科学、 公正、 可靠的地基岩土力学及物理性状 数据， 本文结合具体工程案例， 重点就水利工程岩体强度试验进行了研究。 关键词： 水利工程； 岩体强度； 试验分析 中图分类号： TU452文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 36-0330-02 图 1 各试点具体位置 引 言 拟建开阳县三岔河水库坝址位于贵州省开阳县龙岗镇格林 村， 水库所在三岔河为鱼梁河一级支流， 鱼梁河经清水河汇入乌 江， 地理位置东经 107毅00忆耀107毅03忆， 北纬 26毅56忆耀27毅00忆。三岔河 发源于龙岗镇二村羊比组， 主河道全长 14.3km。 1 工程概况 三岔河水库总库容 1106.5 万 m3， 正常蓄水位高程约 1061m， 拟建坝高约 75.0m， 水库规模为中型， 主要建筑物有大坝、 输水管 线、 提水泵站等， 工程具有供水、 灌溉等功能。坝址通有乡村公 路， 库区两侧有简易乡村路， 坝址距龙岗镇 7.0km， 距贵阳 86km。 2 岩体强度试验 2.1 试点布置 现场强度试验试点的布置按照 规程 要求及工程地质实际 情况来确定。按 规程 要求每组强度试验完成 4耀5 个试点， 各试 点具体位置详见试点布置图 1。 各组试点布置情况及编号： 左岸 PD-1 平硐： 结构面 （层面） 1 组，共