龙背湾混凝土面板堆石坝抗震设计.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第8期龙背湾混凝土面板堆石坝抗震设计涂江静，吴红光(湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430064)关键词：龙背湾混凝土面板堆石坝；设计；doi：10．13928／j．enki．wrahe．2016．08．027中图分类号：TV641．43文献标识码：A1工程概况深覆盖层；抗震措施文章编号：1000-0860(2016)08-0105．04龙背湾水电站位于湖北省竹山县堵河流域南支官渡河中下游，为第一级电站、龙头水库。坝址以上流域面积2155km2，水库总库容8．3亿in3，为多年调节水库。电站装机容量180MW，

2、年发电量4．19亿kW·h。枢纽工程由高158．3m的钢筋混凝土面板堆石坝、最大泄流量5725m3／s的开敞式溢洪道、发电厂房及放空洞等建筑物组成。面板坝轴线位于龙背湾坝址“几”字型河流的中部，总的流向是由南向北。坝址右岸的上下游各发育一条较大的冲沟。左岸地形上缓下陡。右岸地形坡度为42。，坡度比较均一。坝址段河谷为横向“U”形谷，坝址的右岸局部发育有小漫滩，河床为砂卵石覆盖层，厚20In左右。坝址处地形、地质条件较复杂，大坝建在最大厚度16In的河流冲积层上，坝址区主要出露有志留系下统龙马溪群第二段(S，In2)和第三段(S。lll3)，中统罗

3、惹坪群下段(S：lrl)和上段(S：h2)的地层以及第四系冲积层和崩坡积层。坝址区岩石主要为砂岩和页岩，砂岩为相对较硬岩层，占坝址基础的41．3％，主要分布于坝址的上游；页岩为相对较软岩层。2大坝抗震设计2．1工程区域构造及地震安全性评价本区以青峰大断裂为界，分为南北两个一级构造单元。北部为秦岭褶皱带的北大巴山褶皱束，南部扬子准地台的黄陵地块。不同时期形成的青峰断裂带、安康一房县断裂带、新华断裂等在新构造期大多表现出不同程度的继承性活动。安康一房县断裂带上自143年以来发生了五次中强地震，其中最大的一次为WaterResourcesandHydr

4、o'powerEngineeringV01．47No．81788年的6．5级地震。本区新构造运动的另一个特点是间歇性，集中反映在隆起区的层状地貌上，鄂西北隆起区发育的5级剥夷面，河流阶地发育的4级，是新构造运动间歇性的佐证。据《中国地震动参数区划图》(GBl8306--2001)，工程区位于地震动峰值加速度0．059区，地震动反应谱特征周期为0．35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。水库区蓄水后发生水库诱发地震的可能性很小。即使发生，其影响坝址区的地震烈度也不会超过坝区地震基本烈度Ⅵ度。2．2坝体抗震设计标准本工程场址地震基本烈度为6度。雍水建筑物面

5、板堆石坝级别由2级提高到1级，参照《水工建筑物抗震设计规范》(sL203—97)标准1．0．5条规定，工程抗震设防类别为甲类，在基本烈度基础上提高I度作为设计烈度，设计烈度取Ⅶ度。2．3坝体动力计算分析大坝在静力分析基础上，采用动力有限元方法，研究Ⅶ度地震情况下面板堆石坝的动力响应，揭示坝体地震反应加速度、动应力、动变形、地震永久变形规律。2．3．1坝体动力反应大坝三维最大动力反应加速度放大倍数分布，坝轴向、顺河向和垂直向的最大峰值加速度分别为3．83m／s2、4．14m／s2和2．98m／s2，相应于输入的基岩峰值加速度，大坝坝顶反应加速度放大

6、倍数分别为3．8、4．1和4．5，均位于河谷坝顶部位。随着高程收稿日期：2016．05．04作者简介：涂江静(1970一)，女，高级工程师。105涂江静，等∥龙背湾混凝土面板堆石坝抗震设计的增加，高频波被吸收，振动周期变长，与大坝主振频率更为接近，大坝动力反应也越大，在坝顶部30m的范围内坝体的加速度放大系数迅速增加，地震的“鞭梢”效应明显。另外，除河谷部位坝顶动力反应较大外，河谷部位临近坝坡表面的动力反应也较大；对于上游坝坡，在水荷载作用下其球应力较大，导致动剪切模量较大因而动力反应也较籁憔删锵时间／S图1地震过程中下游坡稳定安全系数时程曲线大

7、；而对下游坝坡，虽然其球应力较小，但由于其处于自由临空面，因而也表现了较大的动力反应。2．3．2大坝动位移大坝的坝轴向、顺河向和垂直向最大动位移分别为5．1cm、9．9cm和2．4cm，均位于河谷中央坝顶，大坝动位移以顺河向动位移为最大。另外，下游坝坡动位移较之上游坡要大。2．3．3大坝永久变形地震永久变形总体上表现为收缩，其中垂直向地震永久变形表现为震陷，最大值为30．4cm，位于坝最大剖面坝顶，顺河向永久变形表现为向下游变形，最大值为19．5cm，位于坝最大剖面坝顶。坝轴向永久变形表现为向河谷方向挤压，指向右岸最大值为4．5cm，位于大坝右岸

8、剖面坝顶，指向左岸最大值为4．8em，位于坝左岸剖面的坝顶。2。3．4面板地震期应力变形受坝体永久变形的影响，地震引起的面板最大变形位于