三河口水库大坝工程除险加固设计要点分析

《三河口水库大坝工程除险加固设计要点分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、三河口水库大坝工程除险加固设计要点分析　　　　摘要：大坝是中小型水库除险加固的主体工程，在保障水库安全运行中发挥着重要作用。文章基于工程实际，对小型水库的大坝工程加固设计进行分析，旨在丰富病险水库设计经验，指导类似工程设计。下载论文网　　关键词：三河口水库，大坝工程，渗流分析，加固设计　　中图分类号：文献标识码：A文章编号：1006-8937（2016）20-0165-02　　1工程概况　　三河口水库地处闻喜县后宫乡三河口村，位于涑水河流域沙渠河支流上，控制流域面积km2，清水基流m3/s。水库原设计防洪标准为：五十年一遇洪水设计，百年一遇洪水校核，总库容万m3，设计灌

2、溉面积万亩。下游保护范围包括汾村、下院等13个村庄万多口人、1万亩耕地及25家企业，是一座以防洪、灌溉为主的小（1）型水库。三河口水库大坝为碾压均质土坝，最大坝高m，坝顶长260m，坝顶宽m，坝顶高程m，防浪墙高m。总库容万m3，调洪库容万m3，兴利库容167万m3，死库容20万m3。水库枢纽工程由大坝、灌溉洞、溢洪道三部分组成。2008年6月，大坝被鉴定为三类坝，属病险水库。　　2大坝工程加固设计　　渗流计算及渗透稳定分析　　渗流水位组合及典型断面　　由于校核情况泄空排沙历时很短，库水位降落后，浸润线才开始变动，可作为恒定渗流处理，所以渗流计算中不考虑库水位下降的情况

3、。因此水位组合考虑以下三种情况：兴利水位（m）与下游相应的最低水位；设计洪水位（m）与下游相应的水位；校核洪水位（m）与下游相应的水位。选择坝体高度最大断面作为典型断面进行分析计算，典型断面选取大坝0+130断面。　　渗流计算方法　　渗流计算采用北京理正软件设计研究院编制的《渗流分析软件》进行。渗流计算采用平面有限元计算方法，有限元渗流分析是对大坝的渗流场进行模拟，分析典型断面的渗透稳定性。　　渗流有限元分析基本方程式如下：　　KH+M■=Q　　其中，K为透水系数矩阵，H为总水头向量，M为单元储量水量矩阵，Q为流量向量，t为时间。　　大坝渗流场的假定条件：渗流场计算按平

4、面场问题考虑。　　渗流计算成果　　渗流计算成果表，见表1。　　渗流计算结果表明，渗透稳定，但渗流量偏大，需要进行防渗处理。　　稳定分析　　根据《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，大坝稳定计算应包括正常和非常两种情况：　　正常运用工况，兴利水位时，下游坝坡稳定，库水位在兴利水位骤降时，上游坝坡稳定；　　非常运用工况，在校核洪水位，坝体形成稳定渗流时下游坝坡稳定，在校核洪水位骤降时，上游坝坡稳定，在兴利水位遇地震时，上、下游坝坡稳定。　　计算方法　　稳定分析采用简化毕肖普法，按有效应力法进行计算，计算公式为：　　K=■　　式中：W―分别为水平和垂直地震惯性

5、力，（向上为负，向下为正），（kN）；　　u―作用于土条底面的孔隙压力，（kN）；　　a―条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角，（°）；　　b―土条宽度，（m）；　　c、φ―土条底面的有效应力抗剪强度指标，（kPa，°）　　Mc―水平地震惯性力对圆心的力矩，（MN?m）。　　计算成果　　由土石坝边坡稳定分析程序计算，可得各种工况下的上、下游坝坡稳定系数，见表2。由计算结果可知，在正常和非常条件下，大坝的上游坝坡的稳定安全系数均大于规范允许值，满足要求，但下游坝坡安全系数均小于规范允许值，需进行加固处理。　　坝顶及下游坝坡加固　　根据《碾压土石坝设计规范》SL2

6、74-2001第条，坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定，如无特殊要求，中、低坝顶部宽度可选为5～10m，三河口水库大坝m高为中坝，现坝顶宽为4m，本次培厚至5m，以满足稳定及交通要求。　　坝顶　　根据调洪演算和坝顶高程复核，本次不需设置防浪墙。但三河口水库大坝坝顶沉陷，现有防浪墙已局部拉裂倾斜，结合本次防渗加固处理，考虑到美观及安全，对拉裂倾斜的防浪墙拆除重建。防浪墙墙高m，顶宽m，底宽m，采用水泥砂浆砌石，墙顶为现浇C15混凝土压顶，厚。坝顶路面铺设厚m厚的泥结石路面，从上游至下游放1%的横坡。　　下游坝坡培厚　　下游坝坡1：2～1：，坝坡抗滑稳定不满足规

7、范要求，进行培厚放缓处理，由原来的1：2变为1：、1：变为1：，培厚部分铺底厚m，收顶厚m，分层碾压，马道宽分别为m、m；坝脚增设棱体排水，反滤层顶宽m，高m，分三层，依次为m砂砾石层、m碎石层、m块石层。下游坝坡设排水沟，纵向排水沟设在马道内侧，采用现浇C15混凝土结构，沟深30cm，宽30cm，侧墙与底板均为10cm厚。为检修方便，下游坝坡增设预制C15混凝土台阶一道，台阶高12～15cm，宽100cm。　　大坝上游坝坡陷坑处理　　大坝上游陷坑位于灌溉洞顶部，桩号0+105～0+150段，高程在729～m之间，沿坝轴线走向呈长条形，长