八道溝水庫除險加固的穩定分析

2014-01-21 10:36:02宋景剛

黑龍江水利科技 2014年6期

宋景剛

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽122000)

八道溝水庫除險加固的穩定分析

宋景剛

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設管理局，遼寧朝陽122000)

為了提高水庫的經濟效益和社會效益，保證水庫的整體穩定，進行八道溝水庫除險加固工程設計，使防洪設計標準達到50 a一遇，500 a一遇校核標準;對原有溢洪道進行改造，使溢洪道整體穩定和泄流能力達到防洪要求。大壩的穩定是水庫除險加固工程設計的前提，通過對主壩、副壩和溢洪道的穩定計算，為水庫的除險加固設計提供科學技術依據。

水庫;溢洪道;除險加固;穩定計算;計算依據

八道溝水庫位于凌源市西南部青龍河上游。始建于1958年2月，控制灌溉面積133.33hm2，是一座防洪、灌溉、養魚等綜合利用的小(Ⅰ)型水庫。主要建筑物有:黏土心墻土壩;正槽式溢洪道，分級臥管式輸水洞，設計防洪標準30 a一遇，因有庫容淤積和主要建筑物病險，水庫存在安全隱患［1］。為保證水庫的整體穩定，進行八道溝水庫除險加固工程設計，使防洪設計標準達到50 a一遇，500 a一遇校核標準?，F就溢洪道的整體穩定分析如下。

1 大壩穩定分析

1.1 主壩

1)采用漿砌石防浪墻接高黏土心墻，漿砌石墻內側打10cm厚C15混凝土墻，漿砌石防浪墻頂高程為349.2 m。

2)大壩壩面工程:迎水坡干砌石護坡部分拆除和重新砌筑，臺階和排水溝拆除重建。

1.2 副壩

1)新建(溢洪道左側)左副壩，為均質土壩，最大壩高4.98 m，壩頂寬3 m，壩頂長60 m。

2)擴建右副壩:加高2.48 m，壩頂長100 m。

1.3 溢洪道

1)拆除混凝土翻板閘21延米，拆除混凝土薄壁堰49延米。

2)新建 8孔平板鋼閘門，閘門凈寬5 m，高2.7 m。

3)鋼閘門及埋件制安34 t，啟閉機購安8套，規格為:雙吊點，啟門力5×2 t，手電兩用螺桿式。

4)新建閘門啟閉工作橋75延米，寬2.8 m，為鋼筋混凝土梁式橋。

5)溢洪道底板襯砌41延米，2 501 m2。

2 大壩穩定計算依據

2.1 大壩填筑材料

大壩上游為次黏土、壤土、砂礫料，塊石護坡。下游壩坡為次黏土、壤土、砂礫料。壩后為墊式排水［2］。

2.2 設計參數的選擇

八道溝水庫為1958年修建，屬于邊規劃、邊設計、邊施工的“三邊”工程，未有任何試驗資料，因此，本次除險加固對八道溝水庫的壩體填筑料進行取樣試驗，其試驗參數詳見表1。

2.3 地震荷載

根據國家地震動峰值加速度分布圖，八道溝水庫地震動峰值加速度＜0.05，地震烈度為6度，不設防。

3 滲流計算

八道溝水庫正常高水位342.6 m。土壩截水墻修筑到不透水層;壩后設排水棱體，下游無水、水庫壩頂寬 b=3.0 m，上游邊坡系數 m=2.0、3.0、3.5，下游邊坡系數m1=2.0、2.5，(校核洪水位為348.3 m)壩底高程為339.1 m，原壩底高程為324.50 m，壩前淤積層厚14.6 m，校核水位至防浪墻頂高t=0.9 m，壩基土壤與壩殼土壤的滲透系數相等，均為K=8.64 m/d。黏土心墻滲透系數 K3=0.005 m/d，心墻分兩部分:第一部分為斜墻，墻高為5 m，寬為4.0 m;第二部分為直墻部分，墻高17.2 m，頂寬3.0 m，底寬7.0 m。

表1 八道溝水庫大壩穩定計算的設計參數

3.1 繪制浸潤曲線

根據省內水庫的運用經驗，汛期發生最高洪水位的歷時很短，一般土壩內不易形成計算的浸潤線，所以在設計中只須驗算上游正常高水位時的滲流情況即可［3］。

水庫處于正常高水位342.6 m時，H=18.1 m

計算心墻的平均厚度:

心墻平均厚度的下游邊線到排水棱體內坡腳的距離

計算心墻后浸潤線的縱坐標

按下式繪制浸潤線

式中:h為心墻的下游水深;L為浸潤線鋒面距迎水坡角距離。

其各點坐標見表2。

表2 浸潤線坐標表

根據表2計算結果，繪制壩體侵潤線如圖1。

圖1 壩體侵潤線圖

3.2 壩體單寬滲流量計算

由壩體單寬滲流量計算公式:

從計算得出數值可知，壩體單寬滲流量是很小的，既符合我省西部干旱地區的特點，又比較可靠。

4 斜墻保護層的穩定分析

此土壩為Ⅳ級建筑物，設計情況時的抗滑穩定安全系數［fs］=1.20，校核情況時的抗滑穩定安全系數［fs］=1.05，壩高23.7 m，正常高水位時，上游水深為3.5 m，下游無水，上下游壩坡坡度分別為1∶3和1∶2.5，壩頂寬4 m，下游壩腳設棱體排水，筑壩土料為砂礫，土料的設計指標為，粗砂及砂礫料內摩擦角 φ 為 30°，C)=0°，γ干=1.80 t/m3，比重 △=2.50 t/m3。