对某水电站上游围堰防渗体的优化布置

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1、第5O卷第7期甘肃水利水电技术‘Vo1．50．No．72叭4年7月GANSUWARREsOURCESANDHYDROPOWERTECHNOLOGYJu1．2014·设计与研究·某水电站上游围堰防渗体的优化布置李权，党发宁(西安X-Y--大学岩土工程研究所，陕西西安710048)摘要：围堰防渗体的设计通常是按照经验及规范规定进行，其安全性与经济性较难达到一个最优状态。鉴此，提出了综合考虑规范规定、工程区的渗流量、边坡的安全稳定、关键位置的允许水力坡降以及费用控制等因素进行围堰防渗体的优化布置。某水电站上游围堰防渗设计中运用该方法，结合堰体安全

2、及资金投入，优化了围堰防渗体的布置方案。给出了防渗帷幕的最优深度、厚度及灌浆孔的间距。关键词：围堰；防渗体系；优化布置中图分类号：TV223．4；TV551．3文献标志码：A文章编号：2095—0144(2014)07—0022—051前言照土石坝灌浆帷幕设计标准进行围堰防渗体的设计。围堰在大坝施工过程中起着十分重要的作用，根据SL274—2001《碾压式土石坝没计规范》，围堰的稳定性关乎大坝主体的施工进度、质量和安灌浆帷幕的设计标准应按灌浆后基岩的透水率控全。为了确定围堰防渗体系的最优布置方法，国内制。1级、2级坝及高坝透水率宜为3～5L

3、u，3级及以外学者进行了大量的解析理论、数值模拟及现场试下的坝透水率宜为5～l0Lu。围堰的设计要求没有验等研究工作党发宁等⋯利用GeoStudio软件计算土石坝高，可以在同等级土石坝设计规范上降低一分析了某水电站同堰防渗墙几种典型深度的渗流个等级进行控制。场．认为悬挂式防渗墙对截渗效果并不明显，下游坡2．2边坡稳定性判据脚布置压坡透水体可以明显地提高堰体的稳定性：土石围堰边坡的稳定分析通常使用圆弧法和简张拥军等认为防渗墙应深入相对不透水层，形成化毕肖普法进行计算]。根据DI5087—1999(水利全封闭体系；尹海华认为只考虑渗流量时，竖直

4、防水电工程围堰设计导则》隅]，III级土石同堰的边坡稳渗体深度是坝前水深的10～16倍时效果比较理想：定安全系数不小于1．2．1V、V级土石同堰的安全系谢兴华等H认为当防渗墙的深度与覆盖层的厚度比数不小于1．05。土体的安全系数定义为抗滑力矩与值为0．6～0．8时可达到防渗墙的最优深度：吕仕龙滑动力矩的比值_9_，如下式所示：等_5认为帷幕优化是一动态设计的过程，应根据现K=MR~Ms(1)场试验结果进行不断的完善和调整。式中：——抗滑力矩；围堰防渗体的设计优化是一个非常复杂的过r滑动力矩。程．它不仅与工程区的地质地层、堰体上下游的水头本文

5、在三维渗流计算的基础上，将典型剖面的差有关．还应综合考虑围堰防渗体的资金投入以及测压管水头值导入二维边坡计算软件Geo—Slope进堰后基坑排水的资金投入。所以单一的考虑某个方行围堰堰坡的稳定计算，这样可以考虑两岸绕渗对面来进行防渗体的优化布置就显得不太合理。本文边坡稳定的影响。即在此背景下．以某水电站上游围堰为例。试图探索2．3允许水力坡降判据该围堰防渗体的最优布置方案。渗透稳定是土石围堰安全控制中最重要的问题2围堰防渗体的优化设计原则之一，在围堰填筑材料和围堰结构已定的情况下，防2．1防渗帷幕的设计标准渗体系直接影响堆石体内的浸润线埋深

6、，进而影响围堰作为临时性水工建筑物，其防渗帷幕的设堰体各关键位置的水力坡降。为了保证围堰的安全计标准目前尚无统一的尺度．考虑到土石围堰的结稳定，应该将堰体各关键位置的逸出水力坡降i限构布置、渗控要求等都和土石坝类似，因此，可以参制在允许水力坡降『i]之内H，即收稿日期：2014—06—30基金项目：水利部公益性行业科研专项(201201053—03)作者简介：李权(1989一)，男，陕西西安人，硕士研究生，研究方向为岩土及水利工程数值仿真分析。·22·第7期李权，等：某水电站上游围堰防渗体的优化布置第50卷≤[i]=iJF,(2)式中：——

7、临界水力坡降；

8、_安全系数，常取2．0～2．5。2．4费用控制原则围堰防渗体优化设计时的费用控制主要包括两个方面：一是防渗体的投资费用，记为M；二是堰后大坝施工期间的基坑排水费用，记为与排近似呈反比例关系，费用控制的目标即为在保证围堰安全的基础上力求防与排的和最小。但在实际工程中，南于基坑排水工序滞后于围堰的填筑，二者的投资控制往往不好把握。3工程实例3．1工程背景图1上游围堰平面布置某水电站位于四川l省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，工程采用断流围堰、隧洞导流方式。勘探式中：△日——围堰上下游最大水头差(64．1m)；揭示上游同堰附近河床

9、覆盖层厚0．8～3．7m，河床基——防渗墙的厚度(1m)。岩无强卸荷、全强风化及弱上风化带，弱风化弱卸荷i=64．1远小于防渗墙的允许水力坡降．说明其带厚3O～40m，堰基土体渗