松溪供水工程大坝稳定及应力分析

李 嵘

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

水源工程是松溪供水工程主要组成部分之一，其水源工程主要建筑物为口上水库拦河大坝，坝址位于昔阳县口上村松溪河下游河道上，河谷呈“U”字形，谷底宽38 m，河床高程608.2～609.3 m。

2 大坝设计及布置

松溪供水水源工程口上水库拦河大坝采用堆石混凝土重力坝，坝轴线布置为曲线型，坝顶长120 m，其中坝体中部溢流坝段为圆弧形，长61.32 m，半径125 m，两岸挡水坝段坝轴线为溢流段圆弧的切线，左右岸长度分别为24.51 m，34.9 m，坝顶高程647.9 m，最大坝高58.4 m，坝顶宽6.0 m。河床圆弧段坝体上部布置溢流表孔泄洪，堰顶高程637.0 m，共5孔，每孔净宽8 m，设平板检修门和弧形工作门控制，最大泄量2 328 m3/s。溢流表孔下部坝体内对称布置两孔泄流冲砂底孔，进口底高程610.0 m，进口设平板检修门和弧形工作门，孔口尺寸8 m×5 m，最大泄量1 762 m3/s。

3 大坝抗滑稳定与应力计算分析

3.1 荷载与计算工况

坝体在不同情况下所承受的荷载包括：①坝体与其上设备自重，混凝土容重取24 kN/m3；②静水压力：水库正常蓄水位643.0 m，相应下游水位609.0 m；设计洪水位643.0 m，相应下游水位617.75 m；校核洪水位646.53 m，相应下游水位621.73 m；③扬压力：坝基防渗帷幕处扬压力的折减系数取0.5；④泥沙压力；⑤浪压力；⑥动水压力；⑦地震荷载（地震惯性力和地震动水压力）；⑧冰压力。

荷载组合与计算工况如下所示：

基本组合：正常蓄水位工况下，考虑①+②+③+④+⑤；设计洪水位工况下，考虑①+②+③+④+⑤+⑥；冰冻工况下，考虑①+②+③+④+⑤+⑧。

特殊组合：校核洪水位工况下，考虑①+②+③+④+⑤+⑥；地震工况下，考虑①+②+③+④+⑤+⑦。

3.2 坝体抗滑稳定计算分析

对坝基进行抗滑稳定分析，按照《混凝土重力坝设计规范》采用抗剪断公式计算，计算结果见表1。

表1 坝基抗滑稳定安全系数表

由计算结果可知，坝基抗滑稳定安全系数计算值大于允许值，满足抗滑稳定安全要求。

3.3 大坝应力计算分析

坝体应力计算截面定为坝上游折坡断面，高程610 m。根据《混凝土重力坝设计规范》，计算坝基与坝体垂直正应力，计算结果见表2。

表2 坝体及坝基垂直应力计算成果表

从表2可知，地震以外的几种工况下，大坝基面和坝内的垂直正应力均大于零，即无拉应力出现，坝基面最大垂直正应力为1 033 kPa，小于坝基容许压应力；坝体最大主应力为1 695 kPa，小于混凝土容许压应力；地震工况下，坝踵和坝身均为压应力，符合规范要求；坝基下游面最大垂直正应力为1 080 kPa，坝体最大正应力为1 771 kPa，满足规范要求。

4 结语

综上所述，通过分析大坝坝体承受的各种荷载，在不同荷载组合工况下对坝基面进行抗滑稳定计算。结果表明：抗剪断安全系数计算值小于规范允许值，满足抗滑稳定要求；计算各工况下坝踵和坝趾的垂直正应力与主应力，其结果均满足坝体应力要求。