大岗山拱坝基础加固处理设计及探究

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1、大岗山拱坝基础加固处理设计及探究摘要：介绍大岗山拱坝主要工程特点，坝基岩体工程地质条件以及基础存在的主要地质缺陷，并就地质缺陷对拱坝的影响进行分析。通过方案比选及相应的计算分析，重点研究拱坝主要缺陷的加固处理方式。通过设计研究，基本确定了拱坝基础缺陷处理措施。关键词：拱坝基础处理方案分析混凝土置换固结灌浆中图分类号:TV22文献标识码：A文章编号:1007-3973(2012)010-001-041前言大岗山水电站位于四川省大渡河中游石棉县境内，电站正常蓄水位1130m,装机容量2600MWo电站枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能系统、引水发电系统等

2、组成。挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝，最大坝高210.00m。坝址具备修建高拱坝的地形地质条件，但坝区工程地质条件较为复杂，存在一些不良地质缺陷，对拱坝的体型选择、坝体受力性态、拱座的抗滑稳定和变形稳定、以及基础的渗流控制等，均会产生较大影响。本文紧密结合坝址的工程地质条件，对基础加固处理方案进行深入研究，通过数值分析计算、工程类比,论证工程处理的必要性、多种工程处理措施及处理效果，提出有针对性的基础加固处理措施和安全、有效的处理方案。2拱坝基础主要地质条件坝区两岸山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，坝址河谷呈“V”形峡谷；坝区基岩主要为澄江期灰白色、微

3、红色中粒黑云二长花岗岩，其中穿插发育各类岩脉，以辉绿岩脉为主;坝区无区域性断裂切割，构造型式以沿脉岩发育的断层、挤压破碎带和节理裂隙为特征；坝区岩体的风化与岩性、构造关系密切，水平、垂直分带性明显，岩体卸荷作用主要沿已有结构面进行，风化、卸荷深度有总体随高程的降低而明显减弱的趋势，受微地形、岩性及构造等影响具一定程度的不均一性；坝区地下水位较低平，岩体透水性主要受岩脉发育及其破碎状况、节理裂隙发育程度以及风化卸荷等因素影响，透水性以中等透水-弱透水为主。拱坝基础地质平面图见图lo3主要地质缺陷及处理原则大岗山拱坝基础岩性较为均一，主要利用花岗岩体

4、，建基面上II、III1类花岗岩体共占86.95%,建基岩体主要地质缺陷有：(1)断层破碎带及其影响带；(2)1112、IV类花岗岩，分别占建基岩体的3.27%和0.26%；(3)1112、IV、V类辉绿岩脉,分别占建基岩体的7.18%、1.29%和1.05%。地质缺陷对拱坝的影响主要体现在以下几个方面：(1)III2类花岗岩体变模较低，对拱坝应力和基础变形存在较大的影响；(2)IV类岩体软弱，不能作为拱坝基础利用，需挖除以消除对拱坝影响；(3)在坝基和抗力体范围内对拱坝有影响的岩脉共36条，岩脉为III2〜V类。辉绿岩脉受力后产生的变形将影响拱

5、坝及基础的应力，导致坝体变形不对称，降低坝体安全度。岩脉形成的渗流通道制约拱坝的渗控设计，岩脉参与构成坝肩稳定控制块体的边界，对拱坝整体稳定亦有较大影响。针对建基岩体的主要地质缺陷，基础处理总体原则是：拱坝基础处理方案与拱坝建基面的确定和拱坝体形优化三者相互协调，综合考虑。具体如下：(1)基础置换混凝土不宜太大，以不出现自身的结构问题为控制；(2)结合基础置换处理，尽量使拱坝建基面和体形对称，加强拱作用，使拱坝静力时受力尽可能好；(3)左右岸基础置换处理开挖不影响现已开工的坝顶以上开挖，不形成倒坡。根据以上总体原则，拱坝基础处理思路为：(1)对1

6、112、IV类花岗岩体，可采取深挖清除置换处理措施；(2)对断层破碎带及其影响带，以及1112、IV、V类辉绿岩脉，根据规模、性状及与拱推力的关系，分别采取网格置换与加密固结灌浆、槽挖置换与加密固结灌浆等专门处理措施。4基础加固处理设计4.1两岸表层岩脉处理设计左岸坝基岩脉相对较少，岩脉中〜陡倾坡外，与拱坝基础面小角度相交，置换混凝土的深度应稍大。对代表性岩脉21置换深度进行平面有限元分析，结果见图2。从图2可知，随混凝土置换深度增加，坝趾位移已经收敛，置换混凝土深度按4倍岩脉宽度控制。右岸坝基岩脉众多，岩脉中〜陡倾坡内，与建基面大角度相交，受力

7、条件较好。为提高拱坝基础均匀性、整体性，改善拱坝局部受力状态，对右岸的III2〜V类岩脉表层采取混凝土置换处理，根据工程类比，塞体深度取1.5倍破碎带宽度。4.2两岸深部岩脉处理设计左岸深部分布以21为代表的与拱端斜交岩脉，还包括41、118o岩脉受力以剪切为主，处理原则以提高剪切变形的能力为主，置换网格和灌浆加固有更好的适应性。选取1010m高程平切图对岩脉21进行有限元分析，处理方案分别为沿岩脉灌浆25m〜100m和置换网格，通过计算分析可知，岩脉灌浆范围的变化对左拱端中心点的位移影响很小，沿岩脉灌浆25米，减小0.11%；沿岩脉灌浆100米

8、，减小0.20%o随岩脉灌浆范围加大，拱端中心点位移有减少的趋势，但减少甚微。置换网格处理后坝趾合位移减小幅度为3.62%,处理后坝体局