大壩加高培厚穩定計算

【摘要】由于大壩正常蓄水位抬高，所以對大壩進行了加高培厚。需要對大壩的穩定計算進行復核。穩定計算采用河床段最大壩體斷面。

【關鍵詞】均質土壩；加高培厚；穩定；地震動峰值加速度

引言

近些年來由于供水灌溉量需求日益加大，已建工程擴容項目日見增多。這其中又以土壩居多。盤河水庫于1972年6月竣工，同年9月下閘蓄水。由于供水需要，現將大壩進行加高培厚。筆者就抬高后的大壩進行了穩定計算，以論證方案的可行性。

1、盤河水庫工程概況

盤河水庫位于韓城市北約20km，壩址位于盤龍鄉平頭村北，是一座以農田灌溉、城鎮供水為主兼防洪功能的小（Ⅰ）型水利工程樞紐。壩址以上控制流域面積144km2，多年平均徑流量1464萬m3。地震烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度0.15g。根據實測的盤河水庫庫容曲線，增容后的總庫容為592.3萬m3。經過復核現正常蓄水位604.10m，設計水位605.75m，校核水位607.75m。大壩為均質土壩，壩頂高程608.00m，上游坡比為1：4、1：3.5、1：3.5、1：3、1：3，下游坡比為1：3、1：3、1：3.5、1：2.5，最大壩高57m。

大壩計算斷面選取河床段壩體最大斷面，根據《碾壓式土石壩設L274-2001）相關規定，大壩穩定計算應包括以下3種基本工況進行計算：①穩定滲流期的上、下游壩坡；②正常運用遇地震的上、下游壩坡；③水庫水位降落期的上游壩坡。

基于以上三種工況，根據軟件計算特點本文將細分為9種小工況進行計算。分別為正常蓄水位時上、下游穩定計算，設計洪水位時上、下游穩定計算，校核洪水位時上、下游穩定計算、水位驟降時上游壩坡的穩定計算以及正常蓄水位+地震時穩定計算程序采用中國水利科學院陳祖煜院士開發的《土質邊坡穩定分析程序STAB》進行計算。

2、計算分析

計算模型及節點劃分見圖1。

經分析壩體不會形成穩定滲流，因此設計洪水位和校核洪水位大壩穩定計算采用的滲流計算結果仍采用正常正常蓄水位下的結果。穩定計算按照《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）相關的計算原理和有關規定。需要指出的是由于該地區地震烈度設防等級為Ⅶ度，地震動峰值加速度為0.15g，而計算程序采用的缺省值為0.10g。這樣在計算時要根據《水工建筑物抗震設計規范》（SL203-97）相關公式計算后，手動輸入地震動峰值加速度的值。本文將上下游壩坡最不利工況計算示意圖展示出來。

3、計算結果

由計算結果可以看出，大壩安全系數均超過了規范允許最小值。其中水位驟降時上游壩坡面和正常蓄水位+地震作用時的穩定安全系數為大壩上下游面的控制標準。計算結果見表2。由以上分析和計算可以表明本工程采用的加高培厚方案是可行的。

4、結語

目前我國北部及西北部蘊藏著大量的石油、煤炭資源，西部大開發帶動了新疆、甘肅、內蒙、陜北等地區的石油化工和煤化工產業的發展，然而這些地區的水資源相對稀缺，為了適應工業的發展，不得不開發利用水資源，修建水庫成為必然。水庫運行安全是保證人民生命財產安全和促進經濟發展的前題。而土壩的穩定計算是工程設計中的核心問題，既保證大壩的安全又可以為優化設計節約工程量提供理論依據。工程設計還應進行充分的計算分析及試驗論證，采用合理可靠的工程措施保證水庫的安全運行。

參考文獻：

[1]碾壓式土石壩設計規范SL/274-2001，中華人民共和國水利部，北京：中國水利水電出版社，2002.

[2]水工建筑物抗震設計規范SL/203-97，中華人民共和國水利部，北京：中國水利水電出版社，1997.

[3]鐘家駒.土石壩工程[M].西安：陜西科學技術出版社，2008.

作者簡介：李佳明（1984-），男，吉林吉林人，本科，陜西省水利電力勘測設計研究院，工程師。研究方向：水利工程設計。