【大坝加固设计计算过程的案例3900字】

32大坝加固设计计算过程的案例综述目录TOC\o"1-3"\h\u4636大坝加固设计计算过程的案例综述 112391.1大坝基本情况 1184341.2坝体结构加固 1293401.3大坝防渗加固设计 210024．3．1方案比选 252174．3．2大坝防渗加固设计 3283611.4渗流计算 3290224．4．1防渗加固前渗流计算 3216704．4．2防渗加固后渗流计算 6185351.5坝坡稳定计算 91.1大坝基本情况根据地质勘察成果，该水库大坝坝体填筑密实度较差，填筑压实度为0.92，填筑质量不满足《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）要求。心墙土料渗透系数不满足规范要求，坝基岩体风化、破碎严重，坝体及坝基渗漏严重。坝顶为混凝土路面，路面较为平整；但坝顶防浪墙开裂、破损严重；大坝上游面为干砌石护坡，坡面不平整、块石风化破损严重；大坝下游面为草皮护坡，坡面较不平整，存在塌陷，坝面有过坝渠，过坝渠混凝土开裂，存在渗漏；反滤坝松动和垮塌。1.2坝体结构加固现阶段坝顶路面宽为3.8m，不满足《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）要求，所以选择培土加宽至1.0m，并在路面下游端修建混凝土挡土墙。挡土墙宽0.2m，高0.9m，使用C20混凝土。防浪墙开裂、破损严重，使用水泥砂浆修补加固，破损严重部分拆除并重建。上游块石护坡部分破损严重，重新铺设块石护坡，处理范围根据护坡实际情况确定，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）A2.2，使用式1.1、1.2、1.3，计算得护坡厚24cm，采用30cm。Q50=ρQmax=3~4t=1.10Qmaxρρk为石块密度，取2.5t/m3；k为系数，取1.37；下游护坡存在塌陷，将塌陷土回填并进行夯实处理。在水库两岸修建岸坡排水沟、反滤坝下修建截流沟。过坝渠可起到纵向排水沟的作用。过坝渠破损、渗漏严重。按原设计截面重建，采用梯形断面，顶宽3.7m，底宽0.8m，两边坡度取1：1.30。顶部高程为149.30m。渠道使用C20混凝土，厚0.20m，底部铺设0.10m厚的C10混凝土垫层。反滤坝垮塌，垮塌部分拆除作为修补材料，按设计尺寸修建。反滤坝尺寸：顶部宽2m，高3.27m，内坡坡度1：0.5，外坡坡度1：2。整体布置及细部结构见附图。1.3大坝防渗加固设计4．3．1方案比选常见的防渗加固措施主要有帷幕灌浆、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、土工膜防渗技术等。针对砚瓦石水库大坝现有的防渗问题，参照相关工程经验，水库大坝防渗加固采用以下两个方案进行比较。方案一：帷幕灌浆+混凝土防渗墙大坝心墙渗透系数高，采用混凝土防渗墙。坝基采用帷幕灌浆的工程措施。帷幕灌浆：将加压浆液注入坝基或坝体内部，填充内部的空隙和裂隙，同时也可以对土层的组成和结构等进行改质，在浆液的胶结作用下，形成连续的防渗帷幕，起到防渗作用。混凝土防渗墙：利用专用的造槽机械设备造孔，往孔内注满泥浆防止孔壁坍塌，最后用导管在孔中浇注混凝土并置换出泥浆，凝固后形成墙体，起到防渗的作用。方案二：帷幕灌浆+高压喷射灌浆大坝心墙渗透系数高，采用高压喷射灌浆。坝基采用帷幕灌浆的工程措施。高压喷射灌浆：使用钻探机造孔，然后把带有喷头的灌浆管下放到指定位置，之后高压喷射浆液或水，高速浆液冲击破坏土壤，土粒从土体上剥落，一部分冒出地面，其余部分与浆液混合搅拌，形成凝结体，起到防渗作用。大坝心墙渗透系数过大，高压喷射灌浆效果相对混凝土防渗墙较低，最终确定使用方案一：帷幕灌浆+混凝土防渗墙。4．3．2大坝防渗加固设计（1）帷幕灌浆设计帷幕灌浆采用单排，以坝轴线为帷幕线，钻孔孔距3.0m，以高程128.5m为起始，进深5m，灌浆压力0.2MPa，渗透系数5.0*10-5cm/s。（2）混凝土防渗墙设计混凝土防渗墙采用锯槽法造孔，机械采用轮式链斗式开槽机。以坝轴线为防渗墙轴线，防渗墙高从心墙顶至高程128.5m处，约25m。根据本工程对于渗透比降等要求，结合施工经验，混凝土防渗墙厚采用0.3m。混凝土抗渗标号S2，强度标号C10，水灰比0.65，渗透系数1.96*10-8cm/s，允许水力坡降133。1.4渗流计算4．4．1防渗加固前渗流计算（1）计算方法渗流分析采用二维有限元分析法（2）计算剖面大坝渗流计算剖面选取坝高最大的剖面，计算中水库上游水位取安全鉴定复核值，下游按无水考虑，水位取下游坝基高程，根据测绘资料取为131.11m。本次计算分析，大坝的断面渗透分区是以地勘报告为基础，并结合原设计资料而确定。坝体可分为三个渗透区，坝基为三个渗透分区，分区详见图1.1。图1.1大坝渗流计算模型图其中，A为坝体心墙填土、B为上、下游坝体代料、C为下游排水体，D为强风化层、E为弱风化岩体、F为坝基覆盖层。（3）计算参数渗流稳定计算参数根据地勘室内土工试验及现场试验成果综合确定，各个材料区的渗透系数取值见表1.1。表1.1大坝渗流计算材料参数表（4）计算工况根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）规定，土坝计算应考虑水库运行中出现的不利条件，需要计算下列水位组合情况：正常运用情况正常蓄水位149.40m，相应下游无水高程为131.11m；设计洪水位151.43m，相应下游无水高程为131.11m；②非常运用情况校核洪水位152.97m，相应下游无水高程131.11m；水位降落期考虑的情况为：计算期内无降雨，水库来水量最小，隧洞闸门全开放水，水库由正常蓄水位149.40m下降至死水位140.60m，计算中考虑下游水位保持不变，为131.11m，水位降落过程见表1.2。表1.2非稳定渗流期水位降落过程（149.40m~140.60m）（5）计算成果及分析通过对砚瓦石水库大坝渗流模型计算，得出该计算断面在正常蓄水位、设计洪水位等情况下的坝体浸润线位置和最大渗透比降及单宽渗流量，主要结果见表1.3，相应的坝体浸润线及等势线图见图1.2～图1.5。表1.3大坝渗流计算成果表图1.2正常蓄水位大坝渗流场示意图图1.3设计洪水位大坝渗流场示意图图1.4校核洪水位大坝渗流场示意图图1.5水位降落（149.40m降至140.60m）大坝渗流场示意图根据心墙粘性土的颗分试验，其渗透变形类型为“流土型”，坝体心墙土层渗透变形允许水力比降为1.0；代料渗透破坏类型为“管涌型”，其允许水力比降为J允许＝0.25～0.30。大坝渗流场分析结果显示：①大坝渗流浸润线示意图显示浸润线靠近坝体上部，出溢点位置较高，不利于坝坡稳定。坝体逸出渗透比降大于允许渗透比降，存在发生渗透破坏的可能。②大坝单宽渗流量0.65～1.22m3/d.m，渗漏量较大。4．4．2防渗加固后渗流计算（1）计算方法渗流分析采用二维有限元分析法（2）计算剖面大坝渗流计算剖面选取坝高最大的剖面，计算中水库上游水位取调洪方案计算值，下游按无水考虑，水位取下游坝基高程，根据测绘资料取为131.11m。大坝防渗加固后，坝体可分为四个渗透区，坝基为四个渗透分区，见图1.6。图1.6大坝渗流计算模型图其中，A为坝体心墙填土、B上游坝体代料和下游坝体代料、C区为下游排水体，D为强风化层、E为弱风化岩体、F为坝基覆盖层。G为混凝土防渗墙，H为防渗帷幕。（3）计算参数渗流稳定计算参数根据地勘室内土工试验及现场试验成果综合确定，各个材料区的渗透系数取值见表1.4。表1.4大坝渗流计算材料参数表（4）计算工况根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）规定，土坝计算应考虑水库运行中出现的不利条件，需要计算下列水位组合情况：①正常运用情况正常蓄水位149.40m，相应下游无水高程131.11m；设计洪水位151.58m，相应下游无水高程131.11m；②非常运用情况校核洪水位153.18m，相应下游无水高程131.11m；水位降落期考虑的情况为：计算期内无降雨，水库来水量最小，隧洞闸门全开放水，水库由正常蓄水位149.40m下降至死水位140.60m，计算中下游水位保持不变，为131.11m，水位降落过程见表1.2。（5）计算成果及分析通过对砚瓦石水库大坝渗流模型计算，得出该计算断面在正常蓄水位、设计洪水位等情况下的坝体浸润线位置和最大渗透比降及单宽渗流量，主要结果见表1.5，相应的坝体浸润线及等势线图见图1.7～图1.10。表1.5大坝渗流计算成果表计算工况上游水位

（m）下游水位

（m）最大渗透比降下游坝坡逸出比降单宽渗流量m3/d.m心墙代料混凝土防渗墙防渗帷幕坝基正常运用正常蓄水位149.40131.110.270.1535.7312.300.570.051.03设计洪水位151.58131.110.330.1939.4213.280.620.061.32非常运用校核洪水位153.18131.110.300.2240.5313.740.650.071.59水位降落正常蓄水位149.40—死水位140.60131.110.200.1227.598.850.390.051.03图1.7正常蓄水位大坝渗流场示意图图1.8设计洪水位大坝渗流场示意图图1.9校核洪水位大坝渗流场示意图图1.10水位降落（149.40m降至140.60m）大坝渗流场示意图混凝土防渗墙允许水力坡降133。大坝渗流场分析结果显示：大坝浸润线出溢点较低，各部分渗透比降都小于允许渗透比降，单宽渗流量最大为1.59m3/d.m，渗流量较小。综上所述，大坝经防渗加固后渗透情况得到显著改善，满足要求。1.5坝坡稳定计算(1)计算工况根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）的要求，复核计算各种工况的坝坡抗滑稳定安全系数。计算工况有：正常水位、设计洪水位、水位降落和校核洪水位。各工况水位见表1.7。(2)稳定计算方法根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013），土石坝稳定分析采用计及土体条间作用力的刚体极限平衡法（简化Bishop法）。(3)稳定安全系数砚瓦石水库主要建筑物大坝、溢洪道为4级建筑物，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）的规定，坝坡抗滑稳定最小安全系数（简化Bishop法）：正常运用条件为1.25；非常运用条件I为1.15。(4)计算剖面及参数稳定计算分析剖面取坝高最大剖面，见图1.6。坝体及坝基土层力学指标取地质勘探成果。大坝抗滑稳定计算采用的各种材料力学参数见表1.6。表1.6大坝稳定计算采用的力学指标(5)大坝计算成果及分析计算的大坝上、下游坝坡各工况最小安全系数见表1.9，滑弧位置分别见图1.11～图1.14。表1.7大坝坝坡抗滑稳定最小安全系数计算成果表计算工况上游水位（m）下游水位（m）安全系数上游坝坡下游坝坡正常正常蓄水位149.40131.11/1.712设计洪水位151.58131.11/1.644非常校核洪水位153.18131.11/1.579正常蓄水位降至死水位149.