大沙坝水库混凝土面板堆石坝优化设计.pdf
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1、2 0 1 5 年第4期 水利规划与设计 设 计施 工 DOI :1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 5 0 4 0 3 1 大沙坝水库混凝 土面板堆石坝优化设计 冉毅碧 ( 遵义神禹科技实业有 限责任公 司,贵州 遵义 5 6 3 0 0 0 ) 摘要 :大沙坝水库 大坝是一座软岩上修建 的混凝 土面板堆石坝 ,根据坝址地形地质条件 ,对 面板堆石 坝坝型 、坝 线、坝顶 高程等进行 了详 细的设计研 究,并 结合 S T A B土石 坝边坡稳 定分析程 序 ,对大坝 坝坡稳定性进行 了详细 论证分析 。为软岩修建混凝土 面板堆石坝优化设计
2、提供一 些有益 的参考和借鉴 。 关键词 :大沙坝 水库 ;混凝土 面板堆石坝 ;防渗 ;优化设计 中图分 类号 :T V 6 4 1 4 3 文献标识码 :B 文章编号 :1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 9 0 0 3 1 工 程 概 况 大沙坝水库工程位于贵州省仁怀市合马镇卢荣 坝村境 内,地处赤水河右岸支流五岔河 中下游大沙 坝河段 内 ,坝 址 距 五岔 河 河 口 1 2 6 k m,距 仁 怀 市 城区 4 0 k in,距遵 义市 1 2 6 k in。工程主要任务是 工 业供水 、农 田灌溉 、集镇及农村人畜饮水。水库坝 址 以上 流域
3、面积 7 8 4 3 k in ,多 年 平 均 径 流 量 2 7 6 0 万 m , 主 河 道 长 1 9 5 9 k r n , 主 河 道 平 均 比 降 3 5 1 4 o 。水 库 正 常 蓄 水 位 5 0 5 0 0 m, 死 水 位 4 6 0 0 0 m,正常 蓄水 位库容 1 4 9 0万 m ,死 库容 1 0 4 万 I n ,水库总库容 1 6 0 0万 m 。根据 水利水 电工 程等级划分及洪水标准 ( S L 2 5 2 2 0 0 0 ) 规定 ,工程 规模为中型 ,工程等别为等 。枢纽工程主要建筑 物 由大 坝 、溢 洪道 、放 空兼 冲沙 隧洞 及取 水
4、 隧洞 等 组 成 。 2坝址地形地质条件 大沙坝水库坝址位 于卢荣 坝村 ( 草子坝) 村 委 会 上游 约 3 0 0 m 至 松 树 湾 间 长 约 3 5 0 m 的平 直 河 段 ,河流流 向为 s 5 1 。 W,上游 为呈 “ 几” 字形松树 湾河湾 ,下游河谷地形 稍宽 阔,主河床 略向左 岸 偏移 。坝址河床 高程 4 3 6 5 54 3 9 8 8 m,枯 水期 河 水 面71 8 m,河 水 深 0 21 5 m,无 大 的冲 坑 跌坎分布。坝址左岸上游侧 因受呈 “ 几 ” 字形松树 湾河湾冲沟切割 ,形成 侧 向单脊状地形 ,顺 下游 方 向岸坡地形起 伏变化较 大
5、,中部呈微脊 状 向河 床 凸出,而上下游 则呈缓坡浅槽状地 形 ,下游其 9 0 浅槽顶部为缓坡与平 台相间分布 ,靠 下游侧大沙 坝一带斜坡略 向山内偏 转 ,使谷 口变宽 ,并有一 斜向发育的胡家坳 冲沟 切割。近河岸 谷坡顶部则 为一 浑 圆 形 山包 ,高程 5 7 1 m,山包 以远 则 为 一 浅 切 鞍部 地 形 。故 左 岸 地 形 完 整 性 较 差 ,岸 坡 坡 角 也 不均 一 ,上 下 游 缓 坡 浅 槽 区 坡 度 缓 ,多 为 阶 梯 状的耕地 ,综合坡度 l 5 。2 5 。 ,中部 凸出区地形 则 相对 较 陡 ,谷坡 下 部 坡 度 4 2 。4 5 。 ,
6、中 上 部 变 缓 ,坡 度 2 0 。 2 8 。 ;而 浅 槽 状 地 形 顶 部 缓 坡 平 台 以上 ,即 4 9 0 m 高 程 以 上 岸 坡 则 又 总 体 平 顺 并 略 陡 ,坡 度 3 0 。 3 2 。 。右 岸 地 形 则 相 对 较 为 完 整 , 坝 区内无 冲沟发 育 ( 坝 区下游边缘 有 近横 向的倒 流水溪 沟分 布 ) ,整 体 为 一 中部 略 向山 内凹 陷、 上下游为微脊状 的连续斜坡地形 ,斜坡 中下部地 形总体较缓 ,为阶梯状 的耕地 ,综 合坡 度 2 5 。 2 8 。 ,上下游脊部及整个斜坡上部地形均较 陡 ,坡 度 3 5 。 以 上 ,
7、近 顶 部 局 部 为 陡 崖 ;坡 顶 则 为 顺 河 向展布的一宽脊状 山体 ,顶部为缓坡与平台分 布, 山顶 高程 6 5 0 m 以上 。设 计 正常 蓄水 位 5 0 5 m 高 程 谷 口宽 高 比为 4 6 , 为 两 岸 不 对 称 的 宽 口 “ V” 型 河 谷 形 态 。坝 址 区左 岸 上 游 、右 岸 中部 及 下 游 分 布有不连续 的高 出河 床 35 m的一级 堆积 阶地 , 阶地 宽 8 2 0 m 不 等 。 3坝 型 坝 线 优 选 3 1 坝 型选 择 坝址两 岸岩 层走 向与 河流 流 向近一 致 ,为走 向 作者简介 :冉毅碧 ( 1 9 7 9年一
8、 ) ,女 ,工程师。 设计 施 工 水利规划与设计 2 0 1 5年第 4期 河谷 ,河谷形态为两岸不对称 “ u” 型。受向斜影 响 两岸 岩 层倾 向相 反 ,两 岸均 为顺 向坡 。坝 址 出 露侏 罗 系 中统 上 沙 溪 庙 组 上 段 ( J S ) 泥 岩 、砂 岩 地 层 , 左 岸岩 层 产 状 N 5 0 。 7 0 。 E N W 3 5 。5 5 。 ,右 岸 岩层产状 N 6 0 。 8 5 。 E S E L4 0 。 6 5 。 。河床基 岩强 风化厚度 3 54 5 m,岸坡 基岩 强风化 厚度 7 1 0 m。坝址 区构造均 以裂隙为主 ,多为张性。坝基 持
9、力层岩体 主要为 软岩 ,坝基 岩体不 均一 ,坝基 ( 肩) 抗滑抗变形能力 均受结构面和软岩强度影 响。 结合勘探资料成果分析 ,坝址区岩体一定深度范围 内裂隙发育 、透水性较强 ,库水抬高后有绕坝基肩 渗漏的可能。根据 坝址 工程 地质条件 ,结合坝 高, 该 坝 址不 宜建 刚 性坝 ,宜 建柔 性 坝 。 考虑到挡 水建筑 物为 高坝 ,坝 体填筑 工程 量 大。工程区处于 山区,土壤贫瘠 ,覆盖厚度很薄 , 若采用土坝则难以找到适合的料场 ,且土料 的开采 会造 成 大量 的工 程 占地 和大 面积 的水 土流 失 ,对 生 态环境影响很大 ,不宜采用土坝 。经综合考虑 ,结 合坝
10、址地形地质条件 ,推荐对地基条件要求相对较 低、坝基岩体不均一性适应能力较强 的混凝土面板 堆 石坝 坝 型 。 3 2 坝 线选 择 坝址位于大沙坝上游河湾与工业 园区上游 冲沟 之 间长 约 4 5 0 m 的河 段 ,河 流流 向 N 4 0 。 E;上 游 河 湾段 呈 反 “ s ” 型 ,河 流 流 向近 与 下 游 垂 直 ;下 游 至 工 业 园区 上游 冲沟 河段 河流 流 向 W1 2 。 S 。该 河段 枯 水期河 面宽 71 8 m,河床 高程 4 3 64 3 9 m。左、 地 ;以上 为斜 坡 地 形 。左 岸 地 形 坡 角 约 1 5 。5 O 。 , 右岸 地
11、形 坡 角约 2 5 。 6 0 。 ,为 走 向河谷 ,河 谷形 态 为两 岸不 对 称 “ u” 型 。上游 约 1 0 0 m 长 河 段 正 常 蓄 水位 5 0 5 m 以下河 谷宽 高 比 4 54 8 ,以下 河 段 左 岸地 形更 加 宽缓 ,正 常 蓄 水位 5 0 5 m 以下 河 谷 宽 高 比 4 86 2 。 混凝土面板堆石坝轴线的趾板线尽量选择在坝 基岩 性均 匀 ,避 开不 利结 构面 ,以减少 开 挖及 处 理 工作量 ;同时利于岸边溢洪道布置 ,以枢纽建筑物 布置紧凑 ,溢洪道开挖石方尽量能利用为原则 ,尽 可能将混凝土面板堆石坝布置在工程量较小 、施工 方便
12、 的相对河床较窄处。根据上述工程地形条件和 布置原则 ,结合工程规模、施工条件等 因素考虑 , 同时混凝 土 面板 堆石 坝 高 、坝 底 宽 ,在 坝址 区可 选 择坝线范围不大 ,经布置 ,坝线左 、右岸端点坐标 分别为( X= 3 1 0 3 9 9 1 8 2 2 ,Y= 6 3 5 6 1 2 0 5 2 ) 、( X= 3 1 0 4 2 4 1 6 8 8 ,Y = 6 3 5 3 9 4 9 6 1 ) , 坝 轴 线 方 位 角 N 4 0 9 9 。 W。 4 混凝土面板堆石坝优化设计 4 1 坝顶 高程 确定 根 据 调 洪 计 算 成 果 , 水 库 校 核 洪 水 位
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