七星湖水库重力坝设计

陈 磊

（黔南布依族苗族自治州水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 都匀 558000）

七星湖水库为综合利用水库，主要工程任务是防洪和水景观功能。主坝重力坝枢纽布置由重力坝（非溢流坝段） +溢流坝（河床溢流段） +坝身泄洪兼放空底孔组成［1］。

1 重力坝布置

大坝为混凝土重力坝，坝体材料采用C15三级配混凝土。坝轴线长88.67m，坝顶宽5.00m，坝顶高程824.00m，河床建基面高程为789.00m，最大坝高35m，最大坝底宽度26.00m。坝体分左、右岸挡水非溢流坝段和河床溢流坝段，其中，溢流坝段长9.0m，左、右岸挡水坝段分别长44.7m和35.0m［2］。

主坝区位于都匀向斜近核部西翼，都匀断层北段上盘，地层单斜，岩层走向与区域构造形迹一致，河床及两岸岩层总体走向近南北向，倾向东（倾向上游），产状NE0°～20°/SE∠50°～65°。受区域构造影响，坝区主要发育顺河床断层F1。该断层走向NW65°，倾向SW，倾角70～75°，切割地层P2，为平移、压性断层；根据地表地质测绘，左岸地层相对右岸地层向上游平移约30m，地表未见明显破碎带，推测破碎带宽度约1～2m，影响带宽度约4m。七星湖水库大坝坝址区出露为二叠系上统吴家坪组（P2w）地层。由上游至下游依次出露P2w2-2薄至中厚层燧石灰岩夹含泥质硅质岩及页岩；P2w2-1薄至中厚层含硅质泥岩夹页岩；P2w1-2中厚至厚层灰岩；P2w1-1薄硅质岩，夹粘土页岩、炭质页岩及含燧石灰岩［3］。

2 大坝稳定计算

1）断面设计

根据断面分析及地质情况，大坝拟定断面设计如下：上游为铅直面，下游坝坡817.00 m高程以上铅垂，817.00 m高程以下为1：0.75坡度。坝体材料采用C15三级配混凝土。坝顶宽5.00m，坝顶高程824.00m，河床建基面高程为789.00m，最大坝高35.00m，最大坝底宽度26.00m。断面图如下：

2）计算原理

根据《重力坝坝设计规范》 （SL319-2005），采用抗剪断公式计算坝体抗滑稳定。

抗剪断强度计算公式：

混凝土与岩体抗剪断强度值小于岩体与岩体抗剪断强度值，坝体抗滑稳定受砼岩抗剪断指标控制，重力坝坝基开挖至弱风化中部基岩，坝基岩体与岩体抗剪断参数设计采用值：f′=0.7，c′=0.5Mpa。

3）计算成果及分析

计算坝段 坝底宽度计算工况 c`（mpa） f` K` 备注正常蓄水位 0.5 0.7 3.39非溢流坝段（789.00m） 26.00设计洪水位 0.5 0.7 3.41校核洪水位 0.5 0.7 3.35＞3满足要求＞3.0满足要求＞2.5满足要求正常蓄水位 0.5 0.7 3.36溢流坝段（789.00m） 26.00设计洪水位 0.5 0.7 3.40校核洪水位 0.5 0.7 3.36＞3满足要求＞3.0满足要求＞2.5满足要求

坝体抗滑稳定计算，采用抗剪断强度公式，计算结果见下表：由上表计算成果可知，拟定剖面坝体抗滑稳定安全系数满足规范要求。

3 大坝应力计算

根据《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005，应力计算公式如下。

①坝基上下游坝面的垂直应力计算公式

②上下游面水平正应力

上游面水平正应力：

下游面水平正应力：

应力分析成果详见下表。

计算坝段 计算工况 上下游面垂直正应力（KPa）σyu σyd非溢流坝段（789.00m）正常水位 91.36 563.99设计洪水位 85.55 550.08校核水位 62.85 564.94施工完建（空） 21.12 886.97溢流坝段（789.00m）正常水位 33.32 640.81设计洪水位 8.58 650.36校核水位 104.51 808.27施工完建（空）808.10 91.71

由上表计算结果可知：溢流坝段与非溢流坝段抗滑稳定安全系数均满足规范要求。坝基最大压应力为0.874Mpa，小于地基承载力3Mpa；大坝各项应力均满足规范的要求［4］。

4 结语

1）本次拟定的大坝体型满足规范要求。

2）为满足坝基抗滑稳定，水库大坝需在坝踵设置混凝土齿墙，该措施安全可靠，便于施工，相对较经济。