黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计.doc

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1、黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计摘要：本文结合黄石滩混凝土面板堆石坝的关键设计工作，对坝体分区、坝料选择和断层区趾板基础处理等问题进行了大量研究，力求做到工程安全，结构完善，降低造价，便于施工。关键词：混凝土面板堆石坝黄石滩坝料设计基础处理1工程概况黄石滩坝址位于汉江支流付家河中游峡谷段，控制流域面积348km2，多年平均径流量1.1亿m3,水库总库容4177万m3。面板坝高75.6m,面板面积1.75万m2，面板混凝土5300m3。明流导流泄洪排沙洞一条,断面尺寸为5×6.5m至5×7.1m,洞长322.3m。开敞式溢洪道一座，溢洪道总长205m。此外还有一座设计流量8~10

2、m3/s的压力输水洞。工程2001年10月开工，目前大坝已竣工。枢纽总体布置参见图1。图1黄石滩水库枢纽总体布置2坝体设计大坝顶宽8m，长210m，最大坝高。河床高程355m，坝顶高程423.6m。坝体填筑总方量为68.5万m3。坝体填筑料从上游向下游依次为垫层区(包括垫层小区)、过渡区、主堆石区、次堆石区。大坝分区参见图2。垫层区、过渡区、主堆石区筑坝料采用饱和抗压强度为98.2MPa、软化系数为0.65的辉长—闪长岩爆破料；次堆石区料采用主堆石区同种材料，或用饱和抗压强度为76.9MPa、软化系数为0.52的绿泥石片岩，两种材料作比较,组成第一、二方案，同时采用瓜园绿泥石

3、片岩筑坝作为第三方案进行不同材料分区的大坝变形、应力比较，大坝填筑主要参数见表1。表1大坝填筑料设计参数填筑分区岩石性质最大粒径(mm)干密度19(kN/m3)孔隙率(%)填筑厚度(mm)洒水量(%)18t振动碾碾压遍数垫层区碎石河砂混合料8021.41950098过渡区爆破碎石料30021.122050010196主堆石区爆破料80020.7221.51000208次堆石区爆破料80023.123.5100020~256~8垫层小区碎石河砂混合料401922.0416.540099垫层区、过渡区填筑料要求为新鲜、坚硬、软化系数大、耐久性强、颗粒级配良好的石料。经碾压密实后，

4、具有低压缩性和半渗透性。垫层区材料渗透系数为10-4~10-3cm/s，粒径小于5mm的含量为35%~45%，粒径小于0.1mm的含量<7%。过渡区材料渗透系数10-3~10-2cm/s，粒径小于5mm的含量为<16.5%,粒径小于0.1mm的含量<5%。主堆石区要求石料级配良好,耐久性强,特别是坝体靠上游1/3范围内,岩石软化系数大,饱和抗压强度在100MPa以上。碾压后材料渗透系数10-2~10-1cm/s，粒径小于5mm的含量为<11.4%,粒径小于0.1mm的含量<3.5%。为防止泄洪时河水回流，冲刷大坝下游坡脚，坝脚处砂卵石开挖至基岩，

5、设大块石堆体，顶高程362m，高出下游最高水位1.2m。图2黄石滩水库大坝分区图3筑坝材料性质坝址附近有筑坝材料两种，它们是：距坝址0.7km的瓜园料场,可开采量324万m3，但无用层剥离量也高达110万m3，系变质岩绿泥石片岩，强度较高但片理发育，碾压试验其破碎率高达13.6%。另外距坝址12km处的二里料场,一直是当地铁路建设、工业民用建筑业用料的传统采石场，岩性为辉长—闪长岩，饱和抗压强度高达98.2MPa，软化系数0.65，属硬质堆石料。表2为三轴压缩试验非线性指标，由指标中看出，瓜园绿泥石压缩模量系数很低，仅为二里辉长岩的1/3。表2.1DuncanE-v模型参数试

6、样名称坝料名称试样状态ρ19(g/cm3)C(kPa)φ(º)KnRfGFD瓜园料主堆干样2.3117333.924990.080.80///19主堆饱和2.312138.101980.320.740.220.204.67砂砾石垫层饱和2.169740.245770.680.810.36190.050.36主堆饱和20.32239.215890.210.830.300.073.644辉长岩垫层饱和2.1312043.865910.53190.730.330.095.32主堆饱和2.0013440.196220.340.850.260.114.45表2.2Duncan

7、E-B模型参数试样名称坝料名称试样状态19ρ(g/cm3)φ(º)Δφ(º)KnRfKbm瓜园料主堆干样2.3157.2116.004990.080.80//19主堆饱和2.3140.822.411980.320.74980.23砂砾石垫层饱和2.1650.248.745770.680.813430.4119主堆饱和23.049.2310.375890.210.832480.21辉长岩垫层饱和2.1353.577.535910.530.733040.4619主堆饱和2.0052.05