尾抗阻滑在重力坝中的应用

2022-08-03杨世武杨浩秋

黑龙江水利科技 2022年6期

杨世武，杨浩秋

(贵州省黔东南州水利电力勘察设计院，贵州凯里 556000)

1 工程概况

1.1 独洞水库

独洞水库位于贵州省从江县东北部，水库总库容1285万m3，水库工程规模属中型，工程等别为Ⅲ等。正常蓄水位464.00m。大坝为砌石重力坝，坝轴线长182.7m，最大坝高58.00m，坝底最大宽度51.5m，坝底高程为415.00m，坝顶高程467.83m。水库正常高水位464.00m，设计洪水位466.06m，校核洪水位466.90m。大坝上游442.40m高程以上垂直、442.40m高程以下设1∶0.20的折坡；非溢流坝段下游坝坡1∶0.85，溢流坝段下游直坡段坡比为1∶0.90。

1.2 枫树屯水库

枫树屯水库位于贵州省黎平县境内，总库容1414万m3，工程等别为Ⅲ等，工程规模属中型。正常蓄水位557.00m。大坝为混凝土砌毛石重力坝，坝轴线长142m，最大坝高43.00m，坝底最大宽度33.60m，坝底高程为518.00m，坝顶高程为561.00m；非溢流坝段上游坝面铅直，下游坝面557.0m高程以上铅直、以下坡比为1∶0.80；溢流坝段净宽20.00m，为自由溢流，下游坝坡1∶0.8。

2 坝基地质条件

2.1 独洞水库

从江县独洞水库坝址左岸及河床基岩为含砾砂质泥岩，右岸基岩为长石石英砂岩；岩层产状为，左岸为291°∠6°、右岸为287°∠10°；发育一条顺河向断层穿过坝址，断层带宽5-15m，影响带宽20-40m，破碎带糜棱化明显，结构致密、透水性差；另一条断层斜穿过河谷，并在坝基下游错断顺河向断层。坝基在左岸和河床受构造影响部位，岩体软弱破碎，存在地质缺陷，该段坝基岩体为弱风化岩体、岩体质量为BIV。其计算物理力学参数取值见表1。

表1 坝基抗滑稳定计算参数取值表

2.2 枫树屯水库

枫树屯水库坝址处基岩为含砾砂岩，倾向320°-330°∠50-60°，倾下游偏左岸。临河床段的两坝肩在525.00m高程处存在一条缓倾裂隙面，右坝肩处产状为220°∠4°，左坝肩处产状为55°∠3°。该裂隙面较光滑平直，大部分闭合，局部段存在泥夹碎屑至碎屑夹泥物质，自上游延伸至下游贯穿整个基坑，倾向河床。河床右侧发育有产状为340°∠70°的陡倾裂隙面，缓倾裂隙面高程以下岩体质量为BIII。其岩体及结构面参数见表2。

3 处理前抗滑稳定计算情况

3.1 独洞水库

表2 枫树屯水库深层抗滑稳定计算参数表

表3 坝基抗滑稳定计算成果表

3.2 枫树屯水库

经计算，枫树屯水库大坝坝基的浅层、表层及坝肩抗滑稳定满足要求，缓倾裂隙面控制的深层抗滑稳定是坝基稳定的主要问题。

由于河床右侧发育有产状为340°∠70°的陡倾裂隙面，深层抗滑稳定计算分别采用单一的平面滑动模式和陡倾裂隙面组合的滑动模式。深层抗滑稳定计算方法采用《砌石坝设计规范》(SL25(2006)附录E等安全系数法，计算公式采用采用抗剪断计算公式。计算参数见表2枫树屯水库深层抗滑稳定计算参数表。

计算公式为：

(1)

计算公式为：

(2)

枫树屯水库深层抗滑稳定计算结果表，见表4[1]。

表4 枫树屯水库深层抗滑稳定计算结果表

4 工程处理措施及稳定复核情况

4.1 工程处理措施

1)独洞水库：

由于独洞水库部分坝段的坝基浅层抗滑稳定不满足规范要求，设计中采取利用尾抗阻滑的工程措施处理，将该部分坝基抗滑稳定不满足规范要求的坝段坝趾处开挖后形成的“三角形区域”采用回填混凝土，使坝趾与下游岩体形成整体后，坝基抗滑稳定均能满足规范要求。

2)枫树屯水库：

设计中采用尾抗阻滑措施处理坝基深层抗滑稳定，经计算，当大坝下游尾抗体顶部高程达到538.00m时，坝基深层抗滑稳定就能满足规范要求。为安全起见，施工图设计中将下游坝趾处基础开挖形成的“三角形区”采用混凝土砌毛石回填至540.00m高程，使之与下游岩体形成整体，并有一定的安全裕度。

4.2 稳定复核

处理后计算简图及计算方法：

采用《砌石坝设计规范》附录E等安全系数法进行计算，计算公式采用采用抗剪断公式，公式见文章第3章节的公式1和公式2。

经复核两个水库大坝均满足规范要求的安全系数标准[2]。

图1 尾抗阻滑计算简图

5 效益

根据地质条件，该两个项目在方案比选时，独洞考虑了深挖或加大坝体断面方案；枫树屯考虑了预应力锚索方案。针对该部分处理从投资、工期及施工难易程度进行了方案比选，经比较，尾抗方案有明显的优势。具体见表5。

表5 方案比选表

6 监测、蓄水及验收情况

6.1 监测情况

1)独洞水库：

外部变形观测：大坝水平位移、垂直位移均不明显；末次观测，大坝水平位移，上下游方向最大变化量为3.4mm，位移值变化幅度最大变量为7.7mm；左右岸方向最大变化量为5.5mm；大坝坝顶最大垂直位移变化量为1.06mm，位移值变化幅度最大变量为7.7mm。上述变化量均较小，表明目前大坝运行正常。

缝隙监测：基础结合缝测缝计最大张开值0.165mm，最大闭合值-0.136mm，开合变化范围0.301mm。坝体与基岩结合面呈微量压缩。坝体结构缝开合位移监测的3支测缝计，最大张开值0.079mm，最小闭合值-0.069mm，开合范围0.147 mm。监测成果变化趋势线的延伸性态较平滑均匀，未出现异常波动变化。

左坝肩内部变形：岩体内部水平位移变幅最大值为5.192mm，变化趋势线的延伸性态较平滑，变形量无异常突显变化。岩体内部垂直位移上下游Y向单点最大值为：0.00628mm，最大变幅0.00924mm。变化呈现向左岸和下游方向蠕变，变化进程较缓。

巡视检查：经对坝体及坝肩边坡各区域定期进行例行巡视检查，巡查中各部位未发现异常情况。

2)枫树屯水库：

水平位移：坝顶各测点上下游方向最大位移在3.80mm-6.07mm之间，变幅在 2.90mm-5.27mm之间。坝顶上下游方向水平位移与气温无明显相关性，主要随库水位上升表现为向下游位移趋势，但整体位移量级及变化量均不大，大坝变形基本正常。

垂直位移：坝顶各测点最大垂直位移、累积垂直位移，坝顶垂直位移正常。

缝隙监测：右坝段横缝基本处于闭合状态，总体随坝体温度的升高呈闭合趋势，反之呈张开趋势，基本上符合规律。实测最大闭合位移分别为-1.84mm、-0.95mm，最大变幅分别为 1.95mm、0.89mm。结合巡视检查坝体下游坝面未见明显渗水现象，坝体横缝止水运行状态较好，缝隙变形工作性态正常。

综上所述，蓄水后枫树屯水库大坝各有效监测点测值稳定、工作正常，观测精度满足规范要求，观测数据有效。观测成果分析认为：坝顶水平及垂直累积位移、渗流、坝体缝隙及温度等均未见异常变化，现场巡视检查除左、右岸下游护坡局部零星渗水点外，其余未见异常现象。大坝工作性态稳定，运行工况正常。