高砂水电站大坝8号坝段稳定复核研究

高砂水电站大坝8号坝段稳定复核研究

第40卷第5期2014年5月水力发电高砂水电玷大坝8号坝段稳定复核研究林金洪．高雅芳(1．福建华东岩土工程有限公司，福建福州350003；2．中国水电顾问集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州310014)摘要：高砂水电站8号坝段建基面以下泥化夹层施工时未全部清除，经过16年的运行，该坝段坝基下不连续的全一强风化夹层的摩擦系数在泡水状态下有所降低。通过分析大量基础地质资料，对沿建基面及沿软弱夹层的抗滑稳定进行了复核计算及敏感性分析，综合监测成果进行安全评价后认为，大坝整体上是安全的。关键词：坝基稳定；复核；泥化夹层；地质参数；高砂水电站RecheckingResearchontheStabilityofNo．8DarnMonolithofGaoshaHydropowerStationLINJinhong，GAOYafang2(1．FujianHuadongGeotechnicalEngineeringCo．，Ltd．，Fuzhou350003，Fujian,China；2．HydroChinaHuadongEngineeringCorporation,Hangzhou310014,Zhejiang,China)AbstractTheinterlayerargillizationinthefoundationofNo．8dammonolithinGaoshaHydropowerStationisnotfullyclearedoutduringconstruction．Afterthecontinuousoperationof16years，theinconsecutivefull-intenseweatheringinterlayer'sfrictioncoefficientofthismonolithreducesassoakinginwater．Throughtheanalysesofgeologicaldata,therecalculationandsensitivityanalysesofanti-slipstabilitiesalongfoundationsurfaceandinterlayer,andtheanalysesofmonitoringdata,thedamisevaluatedassafeone．KeyWords：damfoundationstability；rechecking；interlayerargillization；geologicalparameter；GaoshaHydropowerStation中图分类号：TV314(257)文献标识码：A文章编号：0559—9342(2014)05-0037—030引言1基础地质资料与地质参数高砂水电站位于福建省闽江支流沙溪干流上。1．1工程地质条件及基础处理上游距沙县城关14km，是以发电为主的中型径流8号坝段为最先浇筑的溢流坝段，兼作施工导式水电站，坝顶长316in，最大坝高30．47I'll，装机流纵向围堰。坝基岩性主要为弱风化含砾砂岩夹薄容量50MW。电站于1995年6月建成投产发电，层粉砂岩，断层斜穿该坝段，延伸至9、10号坝枢纽属三等工程，主要建筑物为3级，由溢流坝、段护坦，范围较大，且与f2断层汇交通向库区，有重力式挡水坝、发电厂房、开关站、船闸等建筑物可能形成渗漏通道。￡断层产状上盘面N5O20。E，组成，溢流坝位于河床中部，厂房位于右岸，船闸NW15。-20。，下盘面N5。-20。E，NW35。-45。，位于左岸。在高程80～82m处破碎宽1．8～3．5In。建基面岩性均大坝8号坝段建基面以下泥化夹层未全部清除，以f3断层为界，上盘为薄层状含砾砂岩夹泥质粉砂工程地质条件复杂．根据第二次定检首次专家会议岩，下盘为厚层状砂砾岩。岩层产状N35。～45。E，专题的要求．应复核坝基的稳定性并进行安全评价。按DL5108—1999及SL319—20(】5《混凝土重力坝收稿日期：2013-10—24设计规范》等有关国家规程，对8号坝段沿建基面作者简介：林金洪(1961～)，男，福建仙游人，教授级高_lr，及沿软弱夹层的抗滑稳定进行了复核计算以及敏感副总1二程师，注册土木T程师(岩土)，注册土木工程师(水利水性分析，并综合监测成果进行安全评价。电工程)，注册监理T程师，从事水电勘察技术与管理T作．WalerPowerVo1．40No．5豳nNW6。～11。，f3断层与辉绿岩脉(丌．。)相交斜穿于表1计算参数坝段下游端．破碎带宽2～61TI，呈全风化。采取槽挖及灌浆处理，槽深1．5～2．5m，最低高程82．5m，岩石呈弱～微风化。坝基原设计开挖高程为85．0ITI，在开挖过程中发现85．0m高程的泥质粉砂岩层问有1层厚为2～5mm，局部10133133的夹泥规范为电力行业标准．故8号坝段抗滑稳定复核计层．沿纵深撬挖5m该夹泥层尖灭。在83．88m高程算分析按照我国现行电力行业和水利行业2种规范泥质粉砂岩层问又发现1层夹泥层厚1～4cm，呈断中的抗剪断强度计算进行。根据不同运行T况，对续分布．对该夹泥层进行撬挖处理。最终建基面开8号坝段分别进行建基面抗滑稳定计算，取整个坝挖高程为83．55～85．26m，开挖成台阶状。这2层夹层段宽计算，渗压系数取0．25。是不连续的，呈透镜体延伸不长，分布面积不大。按照DL5108-1999规范，建基面抗滑稳定及二期基坑9号坝段开挖时，发现在8号坝段建应力计算成果见表2。表中，。为结构重要性系数，基面下还有1层全～强风化夹层，局部厚达30～50高砂水电站拦河坝为3级建筑物．对应结构安全级em。该夹层呈不连续状分布，厚度变化大，在坝轴别为II级，取1．0；为设计状况系数，对于持久、线至坝下0+10处厚仅3～5cm，其中夹泥0．5～2．0短暂、偶然状况分别取1．0、0．95、0．85；S(·)为作em．往下游尖灭：在坝下0+29～0+31．5处见有1～3用效应函数；R(·)为结构抗力系数；为基本、偶em的夹泥。风化夹层出露高程84．20～84．70m，其然组合结构系数。顶板与建基面之间的厚度为0．40～0．55m。为进一步表2沿建基面抗滑稳定计算成果(DL51O8—1999)kN查明风化夹层在8号坝段坝基内的延伸情况．在8号坝段溢流坝面上布置2个钻孔。经分析，该夹层呈透镜状，分布不连续，延伸不长．且分布在坝基下深度1～3m，并向右侧延伸，厚度变薄至尖灭。对风化夹层进行掏挖处理，掏深0．60～0．80m，槽底端风化夹层厚仅5～13cm，在槽内铺钢筋回填混凝按照SL319—2O05规范．建基面抗滑稳定及应土及接触灌浆处理。并在溢流顶面布置12根长14力计算成果见表3。表中，∑为作用于坝体上全13的垂直锚杆。伸人完整的基岩中。还布置38个固部荷载(包括扬压力)对滑动平面的法向分值；∑P结灌浆孔灌浆处理．提高了基础的整体性。在8号为作用于坝体上全部荷载(包括扬压力)对滑动平坝段的上、下游还有纵向混凝土导墙，尤其是下游面的切向分值：K为抗剪强度计算的抗滑稳定安全侧导墙．基础岩石新鲜完整。对坝基的稳定性有一系数定的帮助。表3沿建基面抗滑稳定计算成果(SL319—2OO5)1．2坝基地质参数施工期分析．全～强风化夹层是不连续的，呈透镜体，延伸不长，分布面积不大，施工时虽已进行工程处理，但该坝段岩性差，岩体Ⅳ。类，且本电站已运行16年，泥化夹层泡水软化及渗透破坏的可能性加剧，对坝基稳定不利。通过对地质资料的综合分析．考虑提出8号坝段坝基弱风化含砾砂岩夹拦河坝为3级建筑物，坝基深槽抗滑稳定安全泥质粉砂岩与混凝土综合抗剪断指标：厂RK=0．6—0．7，系数基本组合K值不应小于1．25．特殊组合计算的CRK=0．5～0．6MPa：坝基存在的全～强风化夹层摩擦抗滑稳定安全系数K值不应小于1．1。从上述分析系数f=o．20～0．25，C=0：泥化夹层摩擦系数f=o．10～成果知，在各计算工况下，8号坝段沿建基面抗滑0．15。8号坝段坝基及全～强风化夹层稳定复核采用稳定均满足现行电力行业和水利行业规范要求。的计算参数见表12．2沿软弱夹层按照SL319—2o05规范。沿软弱夹层抗滑稳定2抗滑稳定复核计算分析(按抗剪公式)计算成果见表4。由表4可知，在各2．1沿建基面计算工况下，按抗剪公式计算的8号坝段沿软弱夹冈建成本电站时，只有水利行业标准，而现行层抗滑稳定安全系数能满足规范要求。在设计洪水圈WaterPowerVo1．40No．5n1皿—，习：同U，J＼匕／＼J‘)—jJFx1芯^巴夏11盯7位和校核洪水位情况下，上下游水头差小，自重沿表7沿软弱夹层抗滑稳定计算成果软弱夹层的分量倾向上游，坝体沿软弱夹层的整体芏菱软弱夹层参数及范围参综合数Xm抗／k滑N稳Z定P／计kN算K滑动趋势倾向上游，由于上游连接纵向围堰导墙没有滑动面出路，故抗滑稳定安全满足要求。正常抗剪参数o．2占滑动面40％范围0．384740．21396．81．29表4沿软弱夹层抗滑稳定计算成果(SL319—2OO5)蓄水位抗剪参数0．1占滑动丽40％范围0．344740．21396．81．15各年上游水位除1996年外，最大年变幅仅为1．12～5．56In。水平位移没有明显向下游或向上游的趋势，说明时效对各测点水平位移的影响已基本稳定。受温度影响明显，垂直位移呈年周期性变化，高温季节坝体混凝土由于热胀而向上抬升，低温季按照SL319-2005规范，沿软弱夹层抗滑稳定节由于收缩而向下沉降，符合一般闸坝的位移变化(按抗剪断强度)计算成果见表5。由表5可知，各规律。其下沉的最大值一般出现在每年的1月～2计算工况下，按抗剪断强度计算的正常蓄水位情况月，最小值出现在每年8月～9月。经分析，库水位下的抗滑稳定安全系数满足规范要求。对垂直位移的影响较小。表5沿软弱夹层抗滑稳定计算成果(SL319—2O054结语(1)地质、设计复核研究要根据最新的国家颁布的规程规范进行，充分收集并分析各时期的资料。(2)根据地质复核成果，8号坝段沿建基面及沿软弱夹层的抗滑稳定均满足现行水利及电力规范的要求。按照DL5108—1999规范，沿软弱夹层抗滑稳定(3)根据最近几年的监测成果，坝体水平及垂计算成果见表6。由表6可知，各计算工况下，按直位移基本稳定，且绝对值不大，无大的突变现象，承载能力极限状态计算沿软弱夹层抗滑稳定成果满说明坝体稳定性无异常。但仍要加强大坝各类观测，足规范要求。并根据观测成果进行分析判断。表6沿软弱夹层抗滑稳定计算成果(DL51O8—1999)kN(责任编辑杨健)《水电工程三相交流系统短路电流计算导则》(送审稿)通过审查2014年3月25日，北京勘测设计研究院修订的《水电2．3沿软弱夹层参数及位置敏感性分析工程三相交流系统短路电流计算导则》(送审稿)通过水电水利规划设计总院组织的专家审查。由表4～6计算可知．沿软弱夹层抗滑稳定的控会议专家审查一致认为，该导则达到了国内领先水平，制工况是正常蓄水工况，抗剪强度计算方法得出的有关技术文件齐全，基本符合我国水电工程建设的现状．与安全系数裕度较小。为分析抗滑稳定参数的敏感性，国内相关标准相协调，内容较全面，具有可操作性，语言文分别取抗剪参数为地质建议值的最小值0．2、软弱夹字规范、准确，符合《工程建设标准编写规定》(建标层抗剪参数降至0．1进行计算，结果见表7。由表7[2008]182号文)，满足送审稿的要求，同意《水电工程三相可知，当软弱夹层的抗剪参数取0．2时，抗滑稳定交流系统短路电流计算导则》通过审查。安全系数大于1．25，仍满足规范要求：当全～强风化受水电水利规划设计总院委托．北京勘测设计研究院承夹层抗剪参数降至0．1时，抗滑稳定安全系数不满担了《水电工程三相交流系统短路电流计算导则》的修订工足规范要求。考虑到8号坝段上下游连接围堰，其作，并成立了编制组。2013年6月，编制组完成了征求意见实际的安全系数比计算成果要高。稿，同年12月，完成了送审稿。3监测成果据悉，编制组将根据审查会所提的相关意见和建议．对导则进行进一步修改完善．并计划于2014年6月底前提交报根据监测资料，8号坝段坝顶水平位移与水库批稿，以便尽早报国家能源局批准发布实施。上游水位关系不明显．原因是上游水位变幅较小，(中国水电工程顾问集团有限公司)WaterPowerVo1．40No．5回