高拱坝建基岩体条件研究

饶宏玲

(1. 中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；2. 国家能源水电工程技术研发中心 高混凝土坝分中心，成都 610072)



高拱坝建基岩体条件研究

饶宏玲1，2

(1. 中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；2. 国家能源水电工程技术研发中心 高混凝土坝分中心，成都 610072)

高拱坝拦蓄水体巨大，要求建基岩体应具有较高的承载力及抗变形能力，但坝基嵌入深度过大，坝基大量开挖会影响坝基上下游高边坡的稳定，此外，存在高地应力导致的坝基岩体卸荷松弛问题等。在对比研究国内外设计标准对建基面的要求基础上，结合锦屏一级特高拱坝建基面的确定进行分析，总结出几点新的认识：在采取可靠基础处理措施的前提下，可适当降低对建基岩体的质量要求；可采取适当增加坝体厚度、降低拱坝应力水平的方式，降低建基岩体受载；采取在拱坝下游抗力体区域施加横向锚索锁固的方式，可提高建基岩体承载能力。

高拱坝；建基岩体；承载力；抗变形能力；加固措施

1 研究背景

一般认为，高拱坝坝基嵌入深度越大，基岩完整性越好，基岩承载力越高，对坝体的应力及变形越有利，大坝安全度越高。然而，基岩的完整性越好，基础的刚度也越大，会促使坝基上游大面积拉力区的扩展;同时，致密的岩石排水性也差。坝基嵌入深度过大，坝基大量开挖还可能导致坝基上下游高边坡的稳定，此外，存在高地应力导致的坝基岩体卸荷松弛的问题，坝轴线加长引起坝体水荷载增加的问题以及工程量增加及工期加长的问题等。本文在对国内外设计标准要求进行对比研究的基础上，结合锦屏一级特高拱坝建基面的确定进行分析，对拱坝合理建基岩体条件进行研究。

2 设计标准对拱坝建基岩体的要求

20世纪70年代至80年代，我国还没有拱坝设计规范，建基面的确定主要参照重力坝规范进行。1978年颁发的《混凝土重力坝设计规范》(SDJ21—78)[1]第98条规定“高坝应开挖到新鲜或微风化下部的基岩，中坝宜挖到微风化或弱风化下部的基岩”。1985年颁布实行的《混凝土拱坝设计规范(试行)》(SD145—85)[2]规定“一般高坝应尽量开挖至新鲜或微风化的基岩，中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中、下部的基岩”，上述2个标准将70 m以上的坝划分为高坝。我国现行电力行业标准《混凝土拱坝设计规范》(DL/T5346—2006)[3]规定“高坝应开挖至Ⅱ类岩体，局部可开挖至Ⅲ类岩体。中低坝可适当放宽”，同时，文献[3]将坝高的标准进行了调整，由70 m提高到了100 m。我国现行水利行业标准《混凝土拱坝设计规范》(SL282—2003)[4]规定“结合坝高，选择新鲜、微风化或弱风化中、下部的岩体作为建基面”，文献[4]对坝高的划分标准维持文献[2]的规定，即70 m以上为高坝。美国垦务局《拱坝设计》[5]规定“在地基内的最大容许应力应小于地基材料的抗压强度除以安全系数4.0，2.7和1.3，分别相当于正常、非正常和极端荷载组合”。美国陆军工程师兵团《拱坝设计》[6]表述为“如果变形模量值低于500 000磅/英寸2(3.4 GPa)，应当采用合理的变形模量值进行充分的应力分析。如果在各种假定条件下，坝的应力都在允许应力范围之内，则设计是可以接受的”。

从上述可以看出，文献[1-2]和文献[4]根据岩体的风化程度确定拱坝建基面，文献[3]采用岩体分级确定拱坝建基面，文献[5]采用地基内的最大容许应力确定建基面，文献[6]则更强调用坝体的应力是否满足控制标准来确定拱坝建基面。

与文献[1]比较，文献[2]对高坝的建基岩体要求略有降低；与文献[2]比较，文献[4]根据我国二滩、李家峡等工程经验，对高坝的建基岩体更进一步降低了要求，将高坝建基面标准放宽至弱风化基岩。

我国《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287—99)[7]附录中规定的对岩体风化程度的划分主要从岩石的颜色、光泽、岩体组织结构的变化及破碎程度、矿物成分的变化、物理力学特性变化等主要特征，辅以风化岩声波纵波速与新鲜岩体纵波速的比值，在现场以直观的方式用肉眼鉴定进行风化分类，是定性的分类，岩体风化情况并不能反映岩石本身的强度和变形特征。因此，根据岩体风化程度作为坝基岩体开挖判断标准确定拱坝建基面存在一定问题。文献[3]修编时，采用岩体分级确定拱坝建基面。同时，对建基面可利用岩体质量进行专题研究，调研了近20座水电站工程后得出结论：我国多座已建高拱坝均未将建基面建于微新岩体，当时已建的最高拱坝——二滩拱坝建基面也位于弱风化岩体中部，局部还达到了弱风化岩体上部；李家峡拱坝建基面也位于弱风化岩体下部。考虑到上述实践经验，与文献[2]相比，文献[3]降低了对高坝建基岩体质量的要求，同时，文献[3]将高坝的划分标准由70 m提高到了100 m，更进一步降低了对建基岩体的要求。

前苏联已不再规定坝基岩石开挖的风化标准，相反，尽量减少开挖量和利用裂隙岩体。其《混凝土和钢筋混凝土坝设计规范》[8]规定：坝基开挖，应考虑地基加固措施，并在坝的强度和稳定计算论证的基础上使之达到最小。前苏联水工设计院规定：基础变形模量小(1 GPa左右)，透水性大，不能作为挖出坝基岩体的理由[8]。

总之，随着世界坝工技术的进步和岩石力学的发展，国际坝工界对混凝土坝坝基岩体的综合利用标准和开挖深度的认识已有明显的变化，总体趋势是对岩体质量的要求有所放宽，尽量减少坝基开挖量，优先考虑以基础处理措施代替深挖。

3 拱坝建基岩体条件分析

3.1 建基岩体的基本要求

3.1.1 建基岩体的承载力要求

高拱坝拦蓄水体巨大，100 m以上的大坝蓄积的水体产生的静水荷载多在数百万吨，高的可以达到千万吨，因此，要求建基岩体应具有较高的承载力。岩体是岩块和结构面的组合体，岩块的强度是岩体承载力的基础，但受结构面的切割分离成为了节理化介质而非完整的刚性介质，故承载力大幅度降低。文献[9]收集整理了国内外15个已建并成功运行的的拱坝工程，坝高从149.5 m到271.0 m，除美国的格林卡杨拱坝(坝高216.4 m，岩石饱和抗压强度43.3 MPa)及伊朗的迪兹拱坝(坝高203.5 m，岩石饱和抗压强度31.5 MPa)外，其余13个拱坝建基岩体的岩石饱和抗压强度在60～150 MPa范围内。高150 m以上的拱坝传递给坝肩岩体的最大压应力可以达到6～7 MPa[9]或以上，英古里拱坝的最大压应力达到了9.4 MPa(坝高271.5 m，岩石饱和抗压强度80～90 MPa)。据此计算分析，除美国的格林卡杨拱坝及伊朗的迪兹拱坝外，其他拱坝地基承载力的安全系数均可达到8以上，格林卡杨拱坝及迪兹拱坝，如按最大压应力8 MPa估算，地基承载力的安全系数可达4以上，基本满足美国垦务局拱坝设计的规定。根据上述分析，地基承载力安全系数在正常荷载工况下达到4即可满足拱坝承载力要求。

3.1.2 建基岩体的稳定性要求

要求坝肩岩体在巨大的水推力作用下具有足够的抗滑稳定和抗变形稳定性。满足拱坝坝肩抗滑稳定是拱坝建基岩体必须具备的重要的基本条件之一，关于坝肩抗滑稳定，限于篇幅限制，本文不做进一步讨论，本文重点讨论建基岩体的抗变形稳定问题。

由于混凝土的变形模量在20 GPa左右，为取得受力、变形的协同性，坝基变形模量过高并不一定是工程运用中的理想岩体。根据文献[9]的统计，国内外高拱坝的坝基岩体变形模量除个别外(如黑部第四坝基变形模量7.14 GPa)，基本在10～20 GPa。

3.2 锦屏一级拱坝建基岩体条件研究

以下以锦屏一级工程拱坝建基面为例，对拱坝建基岩体条件进行分析。

3.2.1 锦屏一级工程拱坝基本情况

图1 枢纽区河谷地质结构横剖面图Fig.1 Transverse profile of geological structures across the valley in the project area

坝址区发育的软弱结构面以断层为主，产状以走向NE—NNE向、倾向SE为主。与工程有关且规模较大的有：左岸f5，f8，f2断层和煌斑岩脉(X)；右岸f13，f14断层及斜穿河床坝基的f18断层及煌斑岩脉(X)等(见图2)。

图2 枢纽区地质构造平面图Fig.2 Planar diagram of geological structures in the project area

枢纽区左岸岩体受特定构造和岩性影响，卸荷十分强烈，卸荷深度较大，谷坡中下部大理岩卸荷水平深度达150～200 m，中上部砂板岩卸荷水平深度达200～300 m，顺河方向分布长度达500 m。卸荷裂隙多沿岩体构造节理面松弛张开，裂隙开度达10～20 cm。这种现象十分少见，被称为深卸荷现象，也是构成两岸地质条件严重不对称的主要因素。表1为坝区岩体质量分级表。

3.2.2 锦屏一级拱坝建基面确定面临的主要问题

(1) 坝区地应力量级较高，岩石抗压强度较低，σ1量值普遍在20～30 MPa范围内，岩石强度应力比一般为2～3，开挖将引起建基面岩体卸荷松弛问题。

表1 坝区岩体质量分级及其物理力学参数

(2) 坝区边坡高陡，坝顶1 885 m高程以上边坡高达1 315～1 715 m，谷坡陡峻，左岸边坡倾倒变形、卸荷拉裂、风化强烈，右岸大理岩内顺坡向的层间挤压错动带发育，边坡稳定问题突出，过大开挖将导致一系列复杂地质条件的特高边坡稳定问题。

(3) 左岸坝基1 800 m高程以上的砂板岩以及1 730～1 800 m高程间受f5，f8断层、煌斑岩脉X和深卸荷带影响的大理岩，岩性软弱，岩体破碎，且破碎岩体深度较大，但建基面若嵌入太深，又会造成拱坝形态畸形、应力分布不均。

(4) 坝址区各种规模的断层、挤压带发育。

3.2.3 锦屏一级拱坝建基面确定

由于锦屏一级拱坝建基岩体存在上述自然条件的制约，经过分析研究，在考虑了边坡稳定、地应力条件、基础处理工程量的基础上，确定了锦屏一级拱坝建基面选择的总体原则为：拱坝坝基中下部应全部置于Ⅱ级或Ⅲ1级岩体之中，中上部应尽可能置于Ⅲ1级岩体之中，若无法避开Ⅲ2级岩体或Ⅳ2级岩体时，应加强固结灌浆或置换处理，以确保坝基岩体稳定和大坝安全。

(1) 河床坝基建基面选择。遵循以下2个原则确定河床建基面：① 建基面尽量利用第2段第3层中较完整的微新无卸荷的Ⅱ级和微风化、弱卸荷的Ⅲ1级厚层状大理岩、条纹状大理岩；② 鉴于河床应力集中较高，建基面应尽量远离河床谷底应力集中带(1 550 m高程以下)，减小高应力对河床坝基开挖影响的原则，推荐河床坝基建基面高程为1 580 m。

(2) 左岸建基面。左岸坝基1 800 m高程以上的砂板岩以及1 730～1 800 m高程间受f5，f8断层、煌斑岩脉X和深卸荷带影响的大理岩，岩性软弱，岩体破碎，建基面无法置于可用岩体之上，考虑到坝肩挖除过多会造成拱坝形态畸形、应力分布不均，左岸坝肩开挖以f5，f8断层为界，挖除f5，f8断层及其以外的谷坡岩体至1 730 m高程。在该范围进行大体积混凝土垫座置换，将混凝土垫座作为拱坝左岸的人工基础，垫座高135 m，垫座基础宽度平均为61.2 m，厚度平均为49.8 m，混凝土方量为56.02万 m3。

1 730.0 m高程以下拱座置于弱卸荷下限—新鲜的岩体上。

(3) 右岸建基面。右岸谷坡为大理岩，岩体相对完整，风化及卸荷深度属于正常，一般不超过50 m，以里微新岩体多为可利用的Ⅱ类、Ⅲ1类岩体，因此右岸坝肩开挖范围以风化卸荷带为限。

(4) 对建基岩体内的断层、挤压错动带等地质缺陷进行处理。

3.2.4 锦屏一级拱坝开挖后建基岩体条件及基础处理措施

锦屏一级拱坝开挖后建基面岩体质量展示图见图3。建基面岩体质量评价见表2。

图3 锦屏一级拱坝建基面岩体质量展示图Fig. 3 Distribution diagram of rock mass quality on Jinping I arch dam foundation surface

部位不同岩级的岩体出露面积/%ⅡⅢ1Ⅲ2ⅣⅤ右岸河床左岸高程1730m以上高程1730m以下74.714.85.92.91.739.360.4——0.3—46.623.821.08.659.439.8——0.8

3.2.4.1 河床坝基

(1) 建基面岩体出露情况。河床高程1 580 m建基面岩体为第2段第3层厚层状大理岩、条纹状大理岩，河床坝基开挖新揭示fLC14，fRC42条断层。河床坝基主要由Ⅱ，Ⅲ1级岩体组成，仅沿fLC14，fRC4断层破碎带为Ⅴ1级岩体。

(2) 基础处理措施。对fLC14，fRC4断层破碎带的Ⅴ1级岩体进行刻槽置换和加强固结灌浆，对溶蚀裂隙密集带加强清基和固结灌浆处理。

3.2.4.2 左岸高程1 730 m以上砼垫座建基面

(1) 砼垫座建基面情况。左岸砼垫座建基面在高程1 800 m以上为第3段砂板岩，出露f8，f5，f38-2，f38-6等规模较大的断层和fLC1—fLC2，fLC4—fLC7等规模较小的断层和层间挤压错动带gLC1，这些破碎带及影响带宽度大、性状差，坝基岩体质量分级属Ⅳ2，Ⅴ1级岩体；高程1 800 m以下由第2段大理岩组成，出露f8，f5等规模较大的断层和fLC8—fLC11等规模较小的断层和层间挤压错动带gLC2—gLC6，总体以Ⅲ1级岩体为主，Ⅳ2，Ⅴ1级岩体沿断层和层间挤压错动带带状展布，延伸较长。

左岸砼垫座建基面开挖后，建基面Ⅲ1级岩体出露面积约8 900 m2，占建基面的46.6%；Ⅲ2级岩体出露面积约4 520 m2，占建基面的23.8%；Ⅳ2级岩体出露面积约4 030 m2，占建基面的21.0%；Ⅴ1级岩体出露面积约1 650 m2，占建基面的8.6%。

(2) 表层处理。1 800 m高程以上砂板岩段边坡稳定性及性状极差。在开挖过程中采取了严格控制梯段开挖高度、支护及时跟进等措施，对断层破碎带采取了80 cm厚的钢筋混凝土面板支护，并在面板上进行了系统锚杆和锚索支护。对1 730～1 800 m段大理岩边坡在开挖过程中采取了严格控制梯段开挖高度、支护及时跟进等措施，并进行喷混凝土封闭和系统锚杆加固处理。对垫座1 730 m高程建基面出露的断层及Ⅳ2级岩体进行了刻槽置换处理。

(3) 深层处理。经过多阶段分析研究，采取了一系列综合处理措施。结合拱推力传力方向，分别在1 829，1 785和1 730 m高程处设置传力洞，将拱推力传至煌斑岩脉以里的III1类岩体，以解决左岸坝肩传力问题。其中1 829 m高程处布置1条传力洞，1 785，1 730 m高程处分别布置2条传力洞，传力洞洞径为9.0 m×12.0 m(宽×高)；对于垫座基础以下的f5断层，在1 730，1 670 m 2个高程，沿断层面走向分别设置混凝土置换平硐，置换平硐横断面高度均为10 m，宽度根据断层破碎带厚度确定，一般为9 m。在1 730～1 670 m高程之间沿断层倾向设置4条混凝土置换斜井，斜井间距30～35 m，宽度为15 m；对左岸煌斑岩脉(X)，在1 829，1 785和1 730 m设置3层混凝土置换平硐,尺寸为9.0 m×12.0 m(宽×高)。在1 829 m和1 785 m高程之间结合大坝防渗线设置1条置换斜井、1 785 m和1 730 m高程之间设置4条置换斜井，斜井间距31 m，宽度为7 m；同时对拱坝左岸拱端以里一定范围内的深部裂隙和波速较低的Ⅳ，Ⅲ2级岩体进行全面固结灌浆处理，固结灌浆高程范围1 635～1 885 m，水平深度范围为煌斑岩脉(X)影响带IV2类岩体以里5～10 m，顺河向范围通过有限元变形敏感性分析确定。

3.2.4.3 左岸高程1 730 m以下坝基

(1) 建基面情况。左岸坝基高程1 730～1 580 m之间的岩体由大理岩组成。坝基发育f2，fLC12，fLC13，fLC14断层及gLC2，gLC3，gLC5至gLC10，gLD7，gLD9共10条层间挤压错动带。

(2) 基础处理措施。对于规模较小断层及挤压带等地质缺陷，在坝基清基过程中进行局部刻槽、顺倾向带掏挖和高压水冲洗清除破碎岩体及软弱填充物、两侧松动岩块清撬等一般常规处理，处理深度按断层出露宽度的2倍且≥50 cm进行控制，并结合建基面固结灌浆，加密灌浆孔距或孔深进行处理。

对左岸拱坝建基面规模较大的f2断层及层间挤压错动带、fLc13断层采用专门处理措施。f2断层及层间挤压错动带采用刻槽置换、建基面高压水冲洗灌浆、建基面常规固结灌浆综合处理，处理后，经检测及换算，Φ50 cm原位承压板变形模量>4.5 GPa，与相临坝基Ⅲ1级大理岩变形模量(9～13 GPa)相比，综合处理后f2断层及层间挤压错动带岩体的变形模量均为Ⅲ1级大理岩变形模量的34.6%～50.0%。对大坝建基面出露的fLc13断层按清基技术要求进行挖除，并回填混凝土、高压冲洗及水泥-化学复合灌浆处理。处理后，经检测及换算，其变形模量E050值为10.30 GPa左右，与相临坝基Ⅱ级大理岩(变形模量26 GPa)相比，变形模量相差约2.6倍，提高了坝基整体承载力和抵抗不均匀变形能力。

3.2.4.4 右岸坝基

(1) 建基面情况。右岸坝基均由大理岩组成。发育规模较大的f13，f14，f18断层和规模较小的f18-1，fRC1，fRC2，fRC3，fRC4断层共8条，层间挤压错动带gRC1，gRC2，gRC3，gRC4共4条。

(2) 基础处理。 坝基高程1 850 m以上局部可利用Ⅲ2级岩体。 对层间挤压错动带破碎带及影响带类Ⅳ1级、Ⅴ1级岩体进行刻槽置换、 加强固结灌浆， 对弱—强风化绿片岩类Ⅳ1级、Ⅴ1级岩体和溶蚀裂隙密集带加强清基和固结灌浆处理。 对fRC1—fRC4断层及影响带类Ⅳ1级、 Ⅴ1级岩体进行刻槽置换、加强固结灌浆。对建基面出露的f13断层进行建基面开挖置换处理。对1 820～1 720 m高程出露的f14断层进行建基面开挖置换处理，置换深度在坝趾处约为3倍断层影响带厚度，在坝踵处约为2.5倍断层影响带厚度。断层影响带外侧的Ⅲ2类岩石结合断层置换槽的处理进行部分挖除。同时，对f14断层深部进行了网格置换及固结灌浆处理，以将拱坝推力传至拱座岩体深部。

对右岸坝基15#—17#坝段出露的f18断层及煌斑岩脉进行了坝基刻槽、水泥加密固结灌浆、磨细水泥-化学复合灌浆和混凝土回填等专门处理。经检测及换算，处理后的f18断层破碎带变形模量E050为7.17～11.86 GPa，煌斑岩脉变形模量E050为6.84～7.41 GPa。与相临坝基Ⅲ1级大理岩(变形模量11.5 GPa)相比，f18断层和煌斑岩脉(X)化学灌浆后的变形模量最大相差约1.68倍，提高了坝基整体承载力和抵抗不均匀变形能力。

3.2.5 建基岩体承载力、抗变形能力及拱坝整体稳定

(1) 建基岩体的承载力分析。锦屏一级拱坝可研设计时，拱梁分载法计算出的坝体最大主压应力8.59 MPa，位于右岸1 750 m高程下游面。招标设计时，考虑到锦屏一级拱坝地质条件复杂，边坡高陡，建基面确定受到自然条件的制约，适当增加拱坝厚度，以降低拱坝应力水平，拱冠梁处坝底厚度由可研阶段的58 m增到63 m。基本组合Ⅰ情况下坝体压应力由可研阶段的8.59 MPa(<9 MPa)降到7.77 MPa(<8 MPa)。拱坝基本体形坝体混凝土方量从可研体形435.59万m3增加到施工图阶段体形476.47万m3，施工图阶段拱坝体形相对可研体形坝体混凝土方量增加40.88万m3。

表3为锦屏一级拱坝上下游坝面拱端处的压应力沿高程的分布。

表3 拱坝上下游拱端处压应力分布

由表3看出，出现拱坝最大压应力7.77 MPa的1 750 m高程处建基面基本体形范围内为Ⅱ级岩体，计算出其地基承载力安全系数可达到7.8～9.7。同时，根据表3数据可计算出基本体形范围内的建基面Ⅱ级、Ⅲ1级岩体地基承载力安全系数均可达到7.8～9.7。Ⅲ2级岩体在坝基高高程局部出露，以及在高程1 710～1 620 m坝趾区及下游扩挖区出露，根据表3中数据计算，Ⅲ2级岩体地基承载力安全系数也可达到5.2～9.7。参考前述工程经验，即使不考虑Ⅲ2级岩体的加密灌浆等处理措施，Ⅲ2级岩体地基承载力也应该满足拱坝建基岩体的承载要求。

(2) 建基岩体的抗变形能力。表4为考虑基础处理措施后计算出的锦屏一级拱坝坝基综合变形模量，根据前述分析，参考其他工程经验，拱坝抗变形能力满足拱坝建基要求。

表4 拱坝坝基综合变形模量设计值

(3) 拱坝整体稳定情况。考虑基础处理措施后，锦屏一级拱坝超载法地质力学模型试验表明，大坝上游起裂载荷约为2.5P0(P0为拱坝正常蓄水位水荷载)，下游面起裂载荷约为3P0，大坝非线性变形从(3.5～4.0)P0开始，极限载荷约为7.5P0。综合法地质力学模型试验表明，综合法试验安全度为KC=KSKP=1.3×(4.0～4.6)=5.2～6.0。三维非线性有限元法计算表明，超载工况下，拱坝基础处理后，上游坝踵在2P0以上开裂，其非线性超载倍数K2≥3.5，极限超载倍数K3≥7。总体而言，锦屏一级拱坝的整体安全度与国内已建和在建的工程相比较处于中上水平。

3.2.6 坝趾锚索加固

由建筑地基加固方式可以看出，在建筑物荷载的作用下，建筑物地基外侧土体可能产生鼓胀变形，通常采用的加固措施是在建筑物基础外侧施加作用力。实践表明，侧向少量的加固力可换取比自身大数10倍的地基承载力的提高，加固效果极为显著[10-11]。根据上述原理，在拱坝坝趾下游一定范围施加锚索，可提高拱坝建级岩体的承载能力及抗变形能力。锦屏一级拱坝建基岩体主要薄弱区域包括以下部位：

(1) 左岸1 730 m高程以上抗变形能力较弱的坝基岩体，尤其是1 800 m高程以上IV2类砂板岩区域和f5断层分布区域。

(2) 左岸断层f2出露部位。

(3) 右岸高程1 850 m以上抗变形能力较弱III2类岩区域。

(4) 右岸高程1 830 m高程左右河谷垭口部位及断层f14出露部位，该部位为拱坝高梯度应力区。

(5) 右岸高程1 710～1 620 m段坝体基本体形外坝趾部位抗变形能力较弱的III2类岩区域。

根据计算分析，确定了锦屏一级拱坝坝趾锚索加固方案。加固部位为上述拱坝坝趾主要薄弱区域的拱坝基本体形线下游一定范围的岩体；顺河向加固范围为垫座区域在拱坝基本体形线下游80 m范围及垫座以外区域在拱坝基本体形线下游50 m范围；加固深度为锚索尽可能穿过坝趾范围高应力梯度区及左、右岸主要结构面，如f5，f2，f13，f14断层及煌斑岩脉等。

由于锦屏一级拱坝两岸边坡稳定条件较差，根据边坡稳定需要，两岸抗力体范围布置了一系列锚索，该部分锚索对拱坝基础同样可起到侧向加固的作用。因此，在抗力体范围布置边坡稳定所需锚索时，在布置方式上，同时兼顾了对抗力体的侧向锁固作用，尽量穿过对拱坝变形稳定及抗滑稳定不利的结构面。

4 结 语

(1) 拱坝建基面的确定方法正在由传统的按岩石风化程度确定的定性设计方法向根据岩体质量分级的半定量化方法过渡，目前国内一系列已建及在建的高拱坝、特高拱坝均采用岩体质量分级的方法确定拱坝建基面。

(2) 拱坝建基面确定原则的趋势是对岩体的质量要求有所放宽，但这种放宽不是盲目的，应根据工程的具体条件，尤其是工程地质条件，确定适宜且效果可靠的基础处理措施，并在对处理措施效果进行充分计算分析、试验论证和预测的基础上，进行技术经济比较后确定。

(3) 对坝址区地质条件复杂、边坡稳定突出、高地应力区等工程，为减少坝基开挖，可采取适当降低拱坝应力水平的方式，减小拱坝传递给建基岩体的荷载，即这种情况下，不可一味追求满应力设计，可适当增加拱坝厚度，降低拱坝应力水平，以减少建基岩体的负担。这样做虽然会导致拱坝混凝土工程量有一定的增加，但可能带来拱坝基础处理工程量减小、工程边坡规模降低、建基面卸荷松弛减少和对建基面破坏程度降低等一系列优势，并可提高工程安全度。

(4) 在抗力体部位施加一定范围和数量的横向锁固锚索，可提高拱坝建级岩体的承载能力和抗变形能力。

[1] SDJ21—78，混凝土重力坝设计规范[S]. 北京：水利电力出版社，1979.

[2] SD145—85，混凝土拱坝设计规范[S]. 北京：水利电力出版社，1985.

[3] DL/T5346—2006，混凝土拱坝设计规范[S]. 北京：中国电力出版社，2007.

[4] SL282—2003， 混凝土拱坝设计规范[S]. 北京：中国水利电力出版社，2003.

[5] 美国垦务局.拱坝设计[M]. 拱坝设计翻译组译. 北京：水利电力出版社，1984.

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(编辑：黄 玲)

Study on Rock Mass in the Foundation of High Arch Dam

RAO Hong-ling1,2

(1.PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited，Chengdu 610072，China；2.High Concrete Dam Affiliation of National Hydropower Technology Research & Development Center，Chengdu 610072，China)

Bearing capacity and anti-deformation ability of rock mass in the foundation of high arch dam must be fulfilled to design requirement , because water volume impounded by the dam is giant. But excavation on a large scale at the foundation will be harmful to stability of high slopes at the upstream and downstream of dam foundation , as well as stress relaxation of rock mass due to high geostress. Based on the comparison of the standard requirements of foundation surface at home and abroad, we analyzed the determination for dam foundation surface of the highest dam, Jinping arch dam, and summarized some new viewpoints as follows:1)in premise of reliable measures for foundation treatment ,we can reduce the quality requirements of rock mass in specific projects; 2) we can increase the thickness of arch dam and decrease the stress of arch dam to reduce the load of rock mass in the foundation; 3) transversal anchor locking imposed in the resistance body region at the downstream of arch dam can improve the bearing capacity of rock mass in the foundation.

high arch dam；rock mass in the foundation；bearing capacity；anti-deformation ability；treatment measures

2014-08-02；

2014-09-05

饶宏玲(1963-)，女，四川成都人，教授级高级工程师，硕士，长期从事水工设计工作，(电话)13880559650(电子信箱)1426831688@qq.com。

10.11988/ckyyb.20140644

2016,33(01):65-71

TV22

A

1001-5485(2016)01-0065-07