断层对拱坝坝肩变形的影响

金　辉，夏　辉，刘　力，杜文才（.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 300；.丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 800）



断层对拱坝坝肩变形的影响

金辉1，夏辉1，刘力2，杜文才1
（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021；
2.丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 118001）

［摘 要］盖下坝水电站混凝土拱坝建于三叠系下统嘉陵江组灰岩之上，岩体坚硬、完整均一，变形模量较高。断层较少且规模不大，均为窄长形，内夹多为碎块石、岩屑。经平面有限元对断层压缩进行计算分析表明，由于拱端岩体变形模量高、断层规模小等因素，断层的压缩有限，其对拱端变形影响很小。

［关键词］坝肩断层；压缩变形；椭圆双曲拱坝；盖下坝水电站

1　工程概况

盖下坝水电站位于重庆市云阳县和奉节县境内的长江一级支流长滩河中上游河段，工程对外交通较方便。开发的主要任务是发电。水库正常蓄水位392.00 m，总库容3.54×108m3，电站装机容量132 MW。工程规模为大（2）型，工程等别为二等，大坝及泄水建筑物为1级建筑物，最大坝高160 m。拦河坝设计洪水重现期为500年，校核洪水重现期为2000年。

2　工程地质条件分析

对坝址影响较大的断层有F1，F3，F4。F1分布于河床坝基及两岸岸坡，产状为走向N5°～26°W，倾向NE，倾角75°～81°，其连通性较好，断层面较平直，略呈波状起伏。主要由碎块岩及岩屑夹黄泥等组成，泥厚一般1～2 cm，最厚达10 cm，走向N15°W，倾向NE∠77°。断层破碎带宽10～20 cm。

F3断层在284 m高程近垂直于拱推力方向斜穿拱座岩体，构成该部位拱座稳定的侧向切割面，产状为走向N50°W，倾向NE，倾角67°，宽度3～10 mm，破碎带组成物为黄泥夹岩屑。

F4断层出露于槽壁299m高程处，尖灭坝轴线下游处，走向N10°E，倾向SE，倾角67°，宽20 cm～50 cm，破碎带组成物为碎裂岩夹少量泥。

不同高程拱端与断层的水平距离见表1。

由上述可知，宽度最大的断层为F4，但也仅为50 cm，规模较小，F4断层在295 m高程距离拱端约为15 m，距离也是较近的，所以其对拱端的变形影响应是相对较大的，是分析的重点。

表1　拱端与断层的水平距离表

3　计算方法及基本假定

为了解断层对拱端位移的影响，采用有限元程序Ansys10.0，按平面应变理论，分别选取拱端力系相对较大、断层距拱端距离相对较近的275.00 m、295.00 m高程进行计算。通过计算，主要研究拱端下游有、无断层时拱端位移情况，即在计算模型中分别赋予断层的实际参数和岩体参数。根据地质平切图，计算范围取为8～10倍拱端宽度，岩体边界为全约束。

4　荷载组合

由于静力情况下各工况荷载相差不大，同时经验证荷载变化较小时对断层的压缩变形的影响并不敏感，计算荷载均按正常温降组合计算。

考虑如果直接将应力计算结果的拱端力系加载在拱端上，会引起局部应力过于集中和变形的不真实，所以采用直接将水荷载加载在拱的上游侧的近似处理方法（未计入温度荷载的影响）。

5　计算参数

材料参数见表2。

表2　坝基岩体材料参数

6　计算结果及分析

经计算，在考虑断层及不考虑断层情况下，拱端最大位移分别见表3，4，5。

由上表可知，考虑及不考虑断层影响时，距离拱端较近的F4断层在295.00 m高程拱端相对位移变化量最大，但其位移值也仅增加0.6071 mm，不足1 mm，其它更小，所以断层的压缩变形对拱端位移的影响很小。

7　结语

盖下坝水电站混凝土拱坝建于三叠系下统嘉陵江组灰岩之上，岩体坚硬、完整均一，变形模量较高。断层较少且规模不大，均为窄长形，内夹多为碎块石、岩屑。经平面有限元对断层压缩进行计算分析表明，由于拱端岩体变形模量高、断层规模小等因素，断层的压缩有限，其对拱端变形影响很小，不需采取工程措施。

表3　拱端位移计算结果表（F1断层）

表4　拱端位移计算结果表（F3断层）

表5　拱端位移计算结果表（F4断层）

［中图分类号］TV223.3+2

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）02－0001－01

［收稿日期］#2014-08-21