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文檔簡介
中小型大壩平安評價學生:康凱指導老師:黃耀英三峽高校水利與環(huán)境學院摘要:大壩平安涉及技術和經(jīng)濟的廣泛領城,大壩平安評價技術對國民經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)平安具有格外重大的意義。搞好了大壩平安監(jiān)側(cè),就奠定了大壩平安評價的主要基礎。本文對大壩的日常巡察、大壩變形監(jiān)測、大壩滲流監(jiān)側(cè)和大壩平安評價的現(xiàn)狀及進展要求進行了簡要的論述。Abstract:Thedamsafetyinvolvingtechnologyandeconomicextensivebroughtcity,damsafetyevaluationtechniqueforthedevelopmentofnat(yī)ionaleconomyandthepeople'slifeandpropertysafetyofvitalimportance.Gooddamsafetymonitor,itsetthedamsafetyevaluationofmainbasis.Thisarticleforthedamdailypatrol,damdeformat(yī)ionmonitoring,damseepagetomonitoranddamsafetyevaluationofthestatusquoanddevelopingrequirementshasalsobrieflydiscussed.關鍵詞:大壩平安評價滲流監(jiān)測Keyword:Damsafetyevaluationseepagemonitoring第一章緒論1.1水庫大壩平安狀況新中國成立以來,全國已建成各類水庫共85160座,其中水利系統(tǒng)管理的有8.3萬余座,其數(shù)健居世界首位。土石壩占96%(土壩包括均質(zhì)壩和心墻壩,約占90%;砌石、堆石壩約占6%),混泥土壩占4%。其中大型水庫460座,中型水庫2827座,小型水庫81873座,這些水庫在防洪、澆灌、供水、發(fā)電等方面發(fā)揮了巨大的效益,為促進我國國民經(jīng)濟進展,提高人民生活水平,保障社會穩(wěn)定,改善生態(tài)環(huán)境作出了巨大貢獻。在這各類水庫大壩中,65%以上的大壩運行年齡現(xiàn)已超過20年,21%以上的大壩運行年齡現(xiàn)已超過30年。依據(jù)2000年底統(tǒng)計,在水利系統(tǒng)管理的83725座大壩中,共有三類壩(病險水庫大壩)30381座,約占已建大壩總數(shù)的36%。其中大型水庫大壩143座,約占大型水庫大壩的42%;中型1092座,約占中型水庫大壩的41%;小型29146座,約占小型水庫大壩的36%。各病險水庫大壩主要表現(xiàn)為:水庫大壩防洪力量低;水庫抗震標準不夠;壩體滑坡或壩體、壩基滲漏;水庫泄洪力量不足,溢洪道、泄洪涵閘沖刷嚴峻,閘門與啟閉機不配套、設備陳舊、老化銹蝕;白蟻危害嚴峻;水庫管理設施簡陋陳舊,缺少甚至根本沒有觀測設備等。長期以來,這些病險水庫不但難以充分發(fā)揮防洪、澆灌供水和發(fā)電等效益,工程本身也已成為平安度汛的薄弱環(huán)節(jié)和心腹之患,直接威逼著人民群眾生命和財產(chǎn)的平安?;谖覈畮觳‰U大壩數(shù)量之多,病險狀況表現(xiàn)之簡單,垮壩災難損失之慘重等特點,國務院發(fā)布了《水庫大壩平安管理條例》,水利部出臺了相關的平安鑒定方法和平安評價導則,各地也實行了符合當?shù)貙嶋H狀況的平安鑒定實施細則。明確了水庫大壩平安鑒定程序和組織形式,逐步完善了我國大壩平安管理和平安鑒定制度,推動了平安鑒定工作的開展,為加強大壩平安管理,保證大壩平安運行起到了重要作用,也為除險加固前期工作打下了基礎。鑒于我國中小型水庫大壩中的土石壩的平安現(xiàn)狀及其在大壩總數(shù)量中所占的比例,本文選取中小型水庫大壩中的土石壩為評價主體,著重從大壩的巡察檢查,變形和滲流等方面進行評價,進而提出平安監(jiān)測和除險加固的一些方法。1.2大壩平安評價及其現(xiàn)狀大壩平安評價,其實質(zhì)就是依據(jù)已經(jīng)把握的在設計、施工、運行的全過程所積累起來的歷史資料,運用各種理論的、閱歷的、試驗的和統(tǒng)計的方法,綜合的評定大壩的實際工況,是否滿足現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標準和設計文件的要求。目前,難于全部用量化的指標來表示大壩的實際工況的狀況下,只能依靠專家,用他們的閱歷與已經(jīng)局部量化的指標相結(jié)合的方法。接受專家論證或認可的方式來定性的推斷大壩的實際工況,并與現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標準和設計文件的要求進行比較,從而對大壩的平安度作出綜合評價。這種綜合評價的某些方面還帶有肯定的模糊性。由于所依據(jù)的已經(jīng)量化的若干指標本身存在的誤差,某些閱歷本身不行避開的帶有肯定的局限性等等。目前進行的大壩平安評價,只能是一種對大壩平安的評估。對一座大壩的平安進行評估時,假如大壩的實際工況和各種功能達到了現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標準和設計的要求,不存在影響大壩正常使用的缺陷;各項監(jiān)測數(shù)據(jù)及其變化規(guī)律處于正常狀態(tài),則可以認為該壩是正常的。假如發(fā)覺大壩的實際工況和功能不能完全滿足現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標準和設計的要求;或者某些監(jiān)測項目的監(jiān)測資料及其變化規(guī)律存在特別??赡苡绊懘髩蔚恼J褂?,則可以認為該壩是有病的,并應限期實行有效的補強加固措施。假如大壩消滅危及平安的嚴峻缺陷;或環(huán)境中某些危及平安的因素正在加劇;或主要監(jiān)測項目的監(jiān)測資料及其變化規(guī)律消滅較大特別,按現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范、標準和設計要求運行將消滅重大險情,則認為該壩是危急的,應馬上實行緊急搶救措施除險加固。目前這種“正?!?、“病”和“險”的評價標準還不格外健全,明確的識別指標,特殊是量化的指標還有待進一步完善。1.3大壩平安鑒定工作程序依據(jù)水利部《水庫大壩平安鑒定方法》的規(guī)定,對于壩高15m以上或庫容100萬m3以上的水庫大壩均應進行大壩平安鑒定;對于新建水庫應在初次蓄水運行后2~5年內(nèi)進行首次平安鑒定,之后一般每隔6~10年進行一次平安鑒定,運行中若遇特殊狀況(如特大洪水、猛烈地震、工程發(fā)生重大事故或影響平安的特別現(xiàn)象等)應進行特地的平安鑒定。對于中小型水庫大壩平安鑒定的主要工作程序如下:1)主管部門和管理單位成立(或分別成立)水庫大壩平安鑒定領導小組。領導小組應包括主管部門和管理單位的技術負責人。2)由主管部門下達水庫大壩平安鑒定任務,明確大壩平安鑒定工作經(jīng)費來源,管理單位編制大壩平安鑒定工作方案。3)由管理單位為大壩平安鑒定預備有關資料。包括勘測設計資料,工程施工資料,竣工驗收資料,續(xù)建、加固的設計、施工、竣工資料,歷年運行管理資料,大壩平安監(jiān)測資料整編成果和分析報告等。還應為洪水復核預備有關水文、氣象資料。4)由管理單位托付具有資質(zhì)的勘察、科研單位擔當大壩壩體及壩基的物理力學指標檢測試驗;托付具有資質(zhì)的設計單位擔當洪水復核、抗震穩(wěn)定復核、結(jié)構穩(wěn)定復核以及大壩平安論證等平安鑒定的前期工作,并提出完成時間和具體要求。5)由接受托付的勘察、科研單位現(xiàn)場取樣(取樣要有肯定代表性),進行現(xiàn)場檢測和室內(nèi)試驗,編寫檢測試驗報告。6)由接受托付的設計單位會同管理單位一起進行專項檢查,包括地質(zhì)、施工、大壩裂縫、金屬結(jié)構、混凝土質(zhì)量等,并收集水文、氣象、流域、檢測試驗等有關工程資料,對大壩平安進行分項分析評價,編寫分項分析評價報告(如洪水復核報告、大壩穩(wěn)定分析報告等)。7)由管理單位(亦可托付設計單位)對歷年運行管理資料和平安監(jiān)測資料進行整理分析,并編寫大壩運行管理狀況報告。8)由主管部門主持并組織有關專家和技術人員進行大壩現(xiàn)場平安檢查,并編寫現(xiàn)場平安檢查報告。9)由接受托付的設計單位在各專題檢測試驗報告、分項分析評價報告、運行管理狀況報告、現(xiàn)場平安檢查報告的基礎上,綜合分析并編寫大壩平安論證總報告。10)由主管單位邀請專家成立大壩平安鑒定專家組,召開大壩平安鑒定會議,審查各專題報告和平安論證總報告。爭辯并提出平安鑒定報告書。11)由管理單位編寫大壩平安鑒定總結(jié),并將鑒定材料上報和存檔。1.4壩平安性評價的主要基礎資料水庫大壩平安評價應在現(xiàn)場平安檢查、工程基礎資料整理分析的基礎上,對工程的實際狀況進行復核和分析評價。一般中小型水庫工程的基礎資料積累較差。特殊是小型工程設計施工、運行、觀測等資料難于獵取的實際狀況。因此須具備以下主要資料:(1)樞紐工程施工和運行中曾消滅間題的處理簡況。大壩在施工期如果工程的建筑質(zhì)量存在薄弱環(huán)節(jié),在各種運用條件下經(jīng)長期運行,是會消滅特別表現(xiàn)的。對曾消滅問題緣由分析,獵取歷次工程整治、擴建狀況,包括施工記錄、竣工驗收及運行狀況等分析資料。(2)樞紐工程現(xiàn)場平安檢查報告。經(jīng)工程現(xiàn)場踏勘并對大壩、溢洪道、放水設施現(xiàn)場檢查,觀看工程的實際狀況。重點檢查影響平安的隱蔽部位,如大壩壩下涵洞漏水等。獵取對工程存在主要隱患或?qū)χ卮笠蓱]隱患進行分析論證資料。(3)大壩原型觀測資料整理分析。原型觀測資料能揭示大壩的平安狀態(tài),并能直觀地反映大壩的工作狀態(tài)。中小型水庫大壩主要進行變形和滲流觀測。對沉陷位移、測壓管水位、滲流量等觀測資料的整理分析成果。獵取洪水復核所需實測暴雨、洪水等水文資料;大壩穩(wěn)定復核所需壩體材料的土工試驗報告;壩址工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料。其次章巡察檢查2.1巡察檢查的分類及相關規(guī)定混凝土重力壩日常巡察檢查應依據(jù)大壩的實際狀況制定日常巡察檢查的程序。巡察人員應按巡察檢查程序?qū)Υ髩巫骼袡z查,以便準時發(fā)覺特別跡象。日常巡察檢查的次數(shù)每月不宜少于一次,汛期應增加巡察檢查次數(shù),水庫水位達到設計水位前后,每天至少應巡察檢查一次。年度巡察檢查:在每年汛前、汛后及高水位、低氣溫時,應按規(guī)定的檢查項目,對大壩進行較為全面的檢查(在汛前可結(jié)合防汛檢查進行)。年度巡察檢查每年應進行2~3次。在壩區(qū)(或其四周)發(fā)生有感地震或大壩患病大洪水以及發(fā)生其他特殊狀況時應馬上進行巡察檢查。2.2檢查項目和內(nèi)容對混凝土重力壩的巡察檢查,一般包括如下內(nèi)容。(1)壩體有無裂縫、塌坑、滑坡及隆起現(xiàn)象,有無害蟲及害獸活動跡象。(2)迎水坡的干砌石塊護坡有無松動、翻起、架空和墊料流失現(xiàn)象;漿砌石護坡有無裂縫、下沉和墊料掏空現(xiàn)象。(3)背水坡及壩下游老河槽、臺地有無散浸和集中滲漏。(4)壩頂防浪墻有無裂縫。(5)壩頂岸坡有無繞滲。(6)壩下埋管外周或與相鄰建筑物的連接部位是否滲流。(7)壩趾有無流土管涌現(xiàn)象。(8)減壓工程和排水導滲設施有無堵塞、破壞和失效。2.3檢查方法和要求水庫管理單位必需指定專人負責對水庫大壩,引、泄水建筑物,溢洪道,放水設備等建筑物表面進行檢查觀測。2.3.1檢查方法巡察檢查方法除依靠目視、耳聽、手摸、鼻嗅、腳踩等直觀方法外,可輔以簡潔工具(如錘、釬、鋼卷尺、放大鏡等)對工程表面和特別現(xiàn)象進行檢查。特殊需要時對混凝土重力壩可接受開挖探坑(或槽)、探井、鉆孔取樣或向孔內(nèi)注水試驗、投放化學試劑、潛水員探摸或水下電視等方法,對土石壩內(nèi)部、水下部位或壩基進行檢查。2.3.2檢查的基本要求日常巡察檢查人員必需是進行監(jiān)測和維護的管理人員,且人員相對穩(wěn)定,并做好檢查記錄。動力和照明用電,支配好臨時交通工具及預備好所需工具、設備、車船以及測、記、圖、成像等。日常巡察檢查中發(fā)覺特別現(xiàn)象時.應馬上實行應急措施,并上報主管部門。年度巡察檢查和特殊巡察檢查結(jié)束后,應提出簡要報告,對發(fā)覺的問題準時實行應急措施。并進行綜合分析比較,寫出具體報告,并馬上報告主管部門。各種巡察檢查均應有記錄,并應整理歸檔,在水庫平安鑒定時,供應應水庫平安評價單位。第三章結(jié)構平安評價3.1混凝土重力壩結(jié)構病害特點混凝土重力壩運行肯定時間后簡潔消滅以下一些結(jié)構病害現(xiàn)象:(1)地基未作認真處理,或者地基惡化,導致大壩沿建基面抗滑穩(wěn)定不能滿足要求。(2)壩基防滲帷幕不滿足要求,滲漏嚴峻,排水不暢,壩基揚壓力超過設計接受值,降低壩體抗滑穩(wěn)定平安性。(3)壩體表面、廊道、泄水管道以及閘墩等部位消滅危害裂縫。(4)壩體混凝土消滅嚴峻碳化現(xiàn)象。(5)壩體混凝土強度嚴峻降低。(6)砌石壩砌砂漿或細石混凝土不密實,石料風化嚴峻。壩體整體性能降低。(7)壩體混凝土消滅貫穿性裂縫,導致混凝土鈣化物析出,壩體滲漏。3.2混凝土重力壩平安評價內(nèi)容混凝土重力壩結(jié)構平安評價內(nèi)容主要為抗滑穩(wěn)定和結(jié)構強度評價??够€(wěn)定復核包括沿建基面的抗滑穩(wěn)定和沿壩基脆弱夾層抗滑穩(wěn)定性。強度復核主要包括應力復核與局部配筋計算。此外,還需對近壩庫岸的穩(wěn)定性進行復核與評價。3.3評價方法混凝土重力壩結(jié)構平安的評價方法主要有現(xiàn)場檢查法、監(jiān)測資料分析法。當有監(jiān)測資料時,應優(yōu)先接受監(jiān)測資料分析法并結(jié)合現(xiàn)場檢查與計算分析綜合評價大壩的結(jié)構平安性;當缺乏監(jiān)測資料時,可接受計算分析結(jié)合現(xiàn)場檢查評價大壩的結(jié)構平安性。由于平安評價是對大壩現(xiàn)狀平安的評價,因此必需重視和緊密結(jié)合大壩的工程現(xiàn)狀與運行表現(xiàn),避開評價工作變成純設計復核或單純的計算,應重視對觀測資料的分析,計算分析還應結(jié)合大壩的運行表現(xiàn)進行。(1)現(xiàn)場檢查法:通過現(xiàn)場檢查和觀看大壩的變形、沉降、位移、滲漏等狀況,推斷其結(jié)構平安性現(xiàn)場檢查法是最直觀有效的方法,很多水庫大壩都是通過現(xiàn)場檢查發(fā)覺事故隱患的。對缺乏資料的工程,該方法可能是最有效的方法。但僅有現(xiàn)場平安檢查是不夠的,往往不能揭發(fā)問題產(chǎn)生的真正緣由。有些水庫大壩僅憑現(xiàn)場檢查發(fā)覺問題,就進行加固處理,但經(jīng)常不能徹底根治病害,甚至多次除險加固后仍為病險庫,鋪張了大量的財力、物力。因此,現(xiàn)場檢查發(fā)覺問題后,一般仍需進行必要的計算分析論證,查明產(chǎn)生險情的根源,以便實行針對性的除險加固措施。(2)監(jiān)測資料分析法:通過對有關大壩監(jiān)測資料整理分析,了解大壩的位移、變形、應力等觀測值的變化、有無特別以及隨作用荷載、時間、空間等影響因素而變化的規(guī)律,并建立監(jiān)測量與作用荷載、時間、空間等因素之間的統(tǒng)計分析,通過監(jiān)測量的實測值或數(shù)學模型推算值與有關范圍或設計、試驗規(guī)定的容許值(如容許應力、平安系數(shù)、容許撓度、容許裂縫寬度、容許位移等)的比較,推斷大壩綜合平安性。監(jiān)測資料分析是對大壩平安狀況進行科學、客觀、正確評價的最牢靠手段。限于觀測人員的素養(yǎng)及觀測儀器本身的牢靠性、長期穩(wěn)定性等因素,可能有不是觀測資料本身是不行靠的。只有牢靠的資料才能得出正確的結(jié)論,因此監(jiān)測資料分析的第一步是對原始觀測資料進行考證、甄別,去偽存真。但實際工作中,經(jīng)常忽視這項工作,從而導致不正確甚至相反的結(jié)論。資料甄別應從觀測儀器設備的原始埋設安裝考證資料查起,直到儀器設備目前的工作狀態(tài)考證,如測壓管是否淤堵、靈敏度如何、儀器零點是否飄移、基點是否變化、溫度補償是否考慮等,必要時可能需要幫助現(xiàn)場測試效驗。觀測手段、觀測方法、原始資料的計算整理方法也需要了解和分析評價。檢測資料的分析方法,一般包括比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法及數(shù)學模型法,具體可按《混凝土大壩平安監(jiān)測技術規(guī)范》進行。由于不同監(jiān)測測量之間成功存在內(nèi)在聯(lián)系或互為因果關系,因此在各監(jiān)測量觀測資料分析工作基礎上,還應對監(jiān)測成果進行綜合分析,并相互驗證,評價大壩的結(jié)構平安。(3)計算分析法:依據(jù)《混凝土大壩平安監(jiān)測技術規(guī)范》(SL319—2005),通過計算分析評價大壩結(jié)構平安?,F(xiàn)場檢查與觀測結(jié)果為現(xiàn)實狀況的反映,往往與設計和校核工況運用條件下的大壩性態(tài)還有肯定差別,因此在大壩結(jié)果平安評價中,計算分析一般都是必不行少的,不僅能對現(xiàn)場檢查和資料分析中發(fā)覺特別狀況(如變形、裂縫)進行驗證和緣由分析,還可以推算和評價大壩在設計和校核工況的平安性。3.4評價標準推斷一座大壩結(jié)構上是否平安,應當首先觀測大壩是否存在直觀上的險情,然后再結(jié)合觀測值是否超過或小于范圍、設計、試驗等規(guī)定的把握指標來綜合評判大壩的結(jié)構平安性。三方面并不是孤立的,相互之間存在內(nèi)在聯(lián)系,例如現(xiàn)場檢查發(fā)覺問題部位的四周假如有觀測設施,一般會在觀測資料中得到有效反映,也可能是計算分析中應力、變形、穩(wěn)定等不利的部位。對于混凝土重力壩,其結(jié)構平安評價標準如下:(1)在現(xiàn)場檢查或觀測中,如發(fā)覺下列狀況,可認為大壩結(jié)構擔憂全或存在平安隱患,應進一步監(jiān)測及必要的計算分析。①壩體表面或孔、泄水管道等減弱部位以及閘墩等部位消滅對結(jié)構平安有危害的裂縫。②壩體混凝土消滅嚴峻碳化現(xiàn)象。③在壩體表面或壩體內(nèi)消滅混凝土受壓裂開現(xiàn)象。④壩體沿壩基面發(fā)生明顯的位移或壩身明顯傾斜。⑤壩基下游消滅隆起現(xiàn)象或兩岸壩肩山體消滅明顯位移現(xiàn)象。⑥壩基發(fā)生明顯的變形或位移。⑦壩基斷層兩側(cè)消滅明顯相對位移。⑧壩基或兩岸消滅大量滲水或涌水現(xiàn)象。⑨當溢流壩泄流時,發(fā)生壩體共振。⑩廊道內(nèi)明顯漏水。僅依據(jù)上述直觀表象可能還難以對大壩結(jié)構平安作出全面精確?????的推斷,但這些現(xiàn)象多為大壩結(jié)構平安事故的先兆,應據(jù)此開展針對性的計算分析論證工作,查明緣由,實行對策。(2)當利用觀測資料對大壩結(jié)構平安作出全面精確?????的推斷,但這些現(xiàn)象多為大壩結(jié)構擔憂全或存在隱患。①位移、變形、應力、裂縫開合度等實測值超過有關規(guī)范或設計試驗規(guī)定的容許值假如觀測值仍在連續(xù)向不利的方向進展,超過容許值的范圍不斷擴大,據(jù)此就可認為大壩結(jié)構擔憂全。②位移、變形、應力、裂縫開合度等在設計或校核條件下的數(shù)學模型推算值超過有關規(guī)范設計試驗規(guī)定的容許值。假如十幾運行中曾經(jīng)達到的最高庫水位與設計洪水位或校核洪水位相差較大,需要對模型推算值(特殊是利用統(tǒng)計模型)的合理性進行分析評價。假如推算是合理可信的,可以認為大壩結(jié)構擔憂全。③位移、變形、應力、裂縫開合度等觀測值作用與荷載、時間、空間等因素的關系突然變化,與以往同樣的狀況對比有較大幅度的增長。假如監(jiān)測量與效應量之間的既有關系突然轉(zhuǎn)變并呈趨勢性增長的變化,應加強監(jiān)測并分析緣由,假如不是觀測儀器本身或認為因素的緣由,可以認為大壩結(jié)構擔憂全。(3)當接受分析計算法進行大壩結(jié)構平安評價時,重力壩的強度與穩(wěn)定符合把握標準應滿足《混凝土大壩平安監(jiān)測技術規(guī)范》(SL319—2005)的要求,均可認為大壩結(jié)構擔憂全或存在平安隱患。①沿建基面穩(wěn)定復核當接受抗剪強度公式時,抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)應不小于表5.3規(guī)定的數(shù)值。當接受抗剪強度公式時,不分工程級別,抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)在基本荷載組合時應不小于3.0;特殊組合是應不小于2.5.荷載組合壩的級別123基本組合1.101.051.05特殊組合非地震狀況1.051.001.00表5.3壩基巖體內(nèi)存在脆弱結(jié)構面、緩傾角裂隙時,應復核沿這些脆弱結(jié)構面和緩傾角裂隙的抗滑穩(wěn)定平安性,即進行壩基深層抗滑穩(wěn)定復核。壩基深層抗滑穩(wěn)定應按抗剪強度公式計算其抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)K,在基本荷載組合時K不小于3.0;特殊組合時K不小于2.5.當K值不能達到上述要求時,可按抗剪強度公式計算壩基深層抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)K,其平安系數(shù)指標不得小于表5.3的規(guī)定,并應有肯定的平安富有,對于單滑面狀況,尤須慎重。②混凝土重力壩壩基面在各種荷載組合狀況下所承受的最大垂直正應力應小于壩基容許正應力(計算時分別計入揚壓力和不計入揚壓力);最小正應力應大于0(計算時應計入揚壓力)③混凝土重力壩壩體應力應滿足以下要求上游面的最小主應力σ(不計入揚壓力)應滿足σ=0.025γH,γ為庫水容重,H為壩面計算點的靜水頭。壩體最大主壓應力應不大于混凝土的容許壓應力值。壩體內(nèi)一般不容許消滅主拉應力。寬縫重力壩離上游面較遠的局部區(qū)域,可容許消滅不超過混凝土容許消滅主拉應力;在配置了鋼筋的溢流堰頂部廊道及其他孔洞周邊可容許消滅拉應力,但需進行配筋驗算。(4)按有限元計算所得的結(jié)果,應沒有特殊不利的應力分布狀態(tài),局部應力數(shù)據(jù)可不受前述應力把握指標的局限。(5)閘墩強度復核在核算縱向強度時,應盡量使墩內(nèi)不產(chǎn)生拉應力,如消滅拉應力,應按小偏心受壓混凝土構件進行配筋驗算;在核算橫向強度時,應將閘墩視為固端的整體構件,依據(jù)拉應力的大小,依據(jù)小偏心受壓的混凝土構件或按偏心受拉的鋼筋混凝土構件進行配筋驗算。(6)配筋驗算應符合《水工混凝土結(jié)構設計規(guī)范》要求。3.5溢洪道結(jié)構平安評價和泄洪消能平安評價3.5.1溢洪道和消能工病害特點溢洪道結(jié)構形式較多.滋洪道常見的病害問題主要有:(1)應洪道沒有完建,地方工程中,有的只開挖了一段進水渠,泄槽及出口消能段跟本就沒有施工,出口泄流沒有通道。(2)溢洪道把握段結(jié)構單薄,穩(wěn)定、應力不滿足要求。(3)泄槽沒有襯砌,或襯砌不滿足要求,沖刷嚴峻,有的已形成巨大沖坑。(4)泄槽邊墻高度不夠,斷而偏小,不滿足抗滑、抗傾要求。(5)混凝土、砌石結(jié)構質(zhì)量差,老化脫落,結(jié)構斷裂強度低,不滿足結(jié)構及抗沖耐磨要求。(6)溢洪道與上壩連接面垂直,不滿足變形及防滲要求。(7)沒有消能防沖設施。3.5.2評價內(nèi)容溢洪道結(jié)構平安評價內(nèi)容主要為把握段和有關邊墻、擋土墻、導墻等結(jié)構沿基底面的抗滑穩(wěn)定和結(jié)構強度評價以及泄流力量、泄洪消能平安評價。3.5.3滋洪道結(jié)構平安評價方法和標準溢洪道把握段沿建基底面的抗滑穩(wěn)定一般接受抗剪斷強度公式計算,溢洪道邊墻沿建基面的抗滑穩(wěn)定一般接受抗剪斷強度公式進行復核,也可按抗剪強度公式復核。抗剪斷強度公式和抗剪強度公式及荷載組合與重力壩沿建基面抗滑穩(wěn)定類似。當庫水位或下游水位驟降時,可依據(jù)具體狀況考慮是否需要核算進水渠導墻或消力池邊墻的穩(wěn)定。把握段基底面上的垂直正應力,應滿足下列要求:(1)在各種荷載組合狀況下(地震狀況除外),堰(閘)基底面上的最大垂直正應力應小于基巖的允許壓應力(計算時分別計人揚壓力和不計人揚壓力);最小垂直正應力應大于d(大于揚壓力〕。(2)計算雙向受力狀況時,基底面上可容許消滅不大于0.1MPa的垂直拉應力。溢流堰體上游面的鉛垂方向最小正壓應力(計人揚壓力)應大于零。不滿足要求時,應配置鋼筋。邊墻基底面上的垂直正應力,應滿足下列要求:(1)邊墻基底最大垂直正應力不應大于地基容許壓應力(計算時分別計人揚壓力和計、揚壓力)二對于重要部位的邊墻.計及揚壓力時。在基本組合狀況下,基底不應消滅拉應力;在持殊組合狀況下,可允許消滅不大于0.2MPa的拉應力。(2)對次要部位的邊墻,計及揚壓力時.在基本組合狀況下,基底面上合力的偏心距不應大于基底寬的1/4;在特殊組合狀況下,偏心距不應大于基底寬的1/3。計算墻基應力時,開裂部位的揚壓力按受拉面一側(cè)承受全靜水壓強計算。對溢洪道出口應按其消能方式進行消能工復核和評價。挑流消能應對各級流量進行挑流水舌拋距、最大沖坑深度等水力計算。水舌拋距、水舌入水寬度和最大沖坑深度應以不影響鼻坎基礎、兩岸岸坡的穩(wěn)定及保證相鄰建筑物的安全為原則。沖刷坑上游坡度,依據(jù)地質(zhì)條件確定,不應過陡,宜在1:3一1:6之間。同時.還應評價小流量時的貼壁流和跌流的沖刷及其防護措施。底流消能消力池一般接受等寬的矩形斷面,應保證消力池內(nèi)形成低沉沒度穩(wěn)定水躍,并應避開產(chǎn)生兩側(cè)回流。底流消能應對各級流量進行水力計算,確定池底高程、池長及尾坎布置等。消力池兩側(cè)邊墻高度,可依據(jù)躍后水深加適當超高確定。對消力池護坦應進行抗浮穩(wěn)定復核。抗浮穩(wěn)定平安系數(shù)應大于1.0~1.2。3.6評價結(jié)論結(jié)構評價應作出如下明確結(jié)論:(1)大壩抗滑穩(wěn)定是否滿足規(guī)范要求。(2)大壩是否產(chǎn)生危及平安的變形(含裂縫或接縫)。(3)混凝土壩及其他泄水、輸水建筑物的強度是否滿足規(guī)范要求。(4)近壩庫岸是否穩(wěn)定。當上述問題不能滿足要求時,還應分析其緣由和可能產(chǎn)生的危害。3.7結(jié)構平安評價留意的問題結(jié)構平安評價時應留意以下問題:(1)應對水庫樞紐工程影響工程平安的全部建筑物的結(jié)構平安性進行評價,不要有遺漏。(2)評價乎段和方法盡量多樣化。各建筑物的結(jié)構平安評價時應針對建筑物的現(xiàn)狀。依據(jù)現(xiàn)場檢查狀況、有關檢測結(jié)果、平安監(jiān)測資料以及結(jié)構穩(wěn)定和強度分析計算結(jié)果對各建筑物的平安狀況進行綜合評價,切忌僅依據(jù)按肯定模式和設定參數(shù)的結(jié)構計算結(jié)果對結(jié)構平安性作出結(jié)論。(3)結(jié)構分析計算時,應盡量在原設計接受的參數(shù)和計算模式的基礎上.綜合工程運行狀況和結(jié)構材料性能衰變特點.按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的方法和標準進行分析計算與評價。第四章滲流平安評價5.1概述大壩的滲流平安問題。在大壩的整體平安中占有重要地位。據(jù)國內(nèi)外大壩失事緣由的調(diào)查統(tǒng)計,因滲流問題而失事的比例僅次于洪水漫頂,高達30%~40%。對土石壩而言,滲透水流除浸濕土體降低其強度指標外,當滲透力大到肯定程度時將導致壩坡滑動、防滲體被擊穿、壩基管涌、流土等重大滲流事故,直接影響大壩的運行平安。5.1.1滲流平安評價需要的基本資料(1)有關滲壓力、滲流量和水質(zhì)的監(jiān)測資料(包含觀測設施的平、剖面布置和各種緣由量的全部觀側(cè)數(shù)據(jù)),滲流特別狀況的檢查報告或記錄。重大滲流事故及其處理狀況。(2)壩址區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察報告和試驗資料。對非巖石壩基,應供應各土層的頤粒組成、滲透系數(shù)、物理指標、接觸關系及其允許滲透比降。對巖石壩基,應供應基巖裂隙、斷層和夾層的產(chǎn)狀及發(fā)育狀況,以及其中松軟充填物的滲透性、可溶性及其允許滲透比降等。(3)工程設計文件。對土石壩,應供應防滲和排水設計及有關說明。壩體縱剖面圖(含壩體及壩基的材料種類分區(qū)及其滲透特性)。防滲體和排水體的型式。細部結(jié)構及其與相鄰材料的接觸過渡關系,設計估計的滲流壓力分布,滲流量和各材料的允許滲透比降,浸潤線位置等。。(4)施工及驗收報告。應供應基礎與岸坡的處理及其實際完成狀況和質(zhì)量,防滲工程與排水設施的實際完成狀況和質(zhì)量。以及施工中發(fā)覺的重大滲流隱患及其處理措施。5.2混凝土壩的滲流平安評價5.2.1混凝土壩的滲流病害特點混凝土壩包括混凝土材料和砌石材料建筑的水工大壩?;炷翂闻c土石壩相比其強度和剛度大大提高,大壩斷面尺寸大大減小,握凝土壩有重力壩、寬縫重力壩、挑壩及連拱壩等多種壩型,不管是哪種壩型.其平安主要由壩基、壩肩穩(wěn)定性及壩體應力把握,其中其壩體及壩基的滲透壓力的大小是其穩(wěn)定和應力主要影響因素。因此,壩體和壩基的滲流平安至關重要。據(jù)統(tǒng)計,從194年起,混凝土壩失事的緣由有70%與壩基有關,只有30%與壩體有關。依據(jù)國際大壩委員會所公布的資料。對82座混凝土壩的失事進行了分類統(tǒng)計得出:由于地基滲透、排水系統(tǒng)失靈和與揚壓力有關的共51例,占62.2%;由于大壩產(chǎn)生裂縫,沿地基滑動和山水流沖刷引起塌方、滑坡的共31例,占37.8%。我國電力部管理的96座大、中型水電站混凝土大壩的重大缺陷和隱患統(tǒng)計顯示:有32座壩(占32)的壩基揚壓力或壩休浸潤線偏高,壩基和壩體滲漏量偏大。有的壩體大量析出鈣質(zhì)。有70座壩(占72.9%)存在壩體裂縫.壩體裂縫破壞大壩的整體性和耐久性。有的裂縫貫穿上、下游滲漏嚴峻,有的裂縫規(guī)模大且所在部位重要,己影響到大壩的強度和穩(wěn)定?;炷翂螇误w一般不會發(fā)生滲流變形問題,但施工和運行過程中簡潔產(chǎn)生裂縫。井引起壩體滲漏問題。壩體滲漏,可能使壩休的滲透壓力增大,并引起壩體結(jié)構受力不滿足要求。更重要的是滲漏水會使混凝土中的氫氧化鈣溶出帶走,在混凝土外部形成白色碳酸鈣結(jié)晶。這樣就破壞了水泥與其他水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的平衡條件。從而引起水化產(chǎn)物的分解。導致混凝土性能的下降。另一方面,滲漏會引起并加速其他病害的發(fā)生與進展。當環(huán)境水對混凝土有浸蝕作用時,由于滲漏會促使環(huán)境水浸蝕向混凝土內(nèi)部進展。從而增加破壞的深度與廣度,在寒冷地區(qū),由于滲漏,會使混凝土的含水量增大。促進混凝土的凍融破壞,對水工鋼筋混凝土結(jié)構。滲漏還會加速鋼筋銹蝕等。依據(jù)混凝土壩的特點及我國混凝土壩的狀況。將混凝土壩的滲流病害分成以下幾類:(1)壩基及壩肩滲漏。由于基巖裂隙發(fā)育或存在順河向斷層穿過壩基,裂隙和斷層未進行防滲處理或防滲處理不完善,致使下游壩腳或下游兩壩肩岸坡不同高程消滅滲漏點?;?qū)е聣位鶕P壓力較高。(2)壩體滲漏。由于大壩施工質(zhì)量差,棍凝上消滅蜂窩或冷縫,砌筑砂漿成為滲水通道,碾壓混凝土透水或?qū)用婵p滲水,或者壩體消滅溫度裂縫;或壩基及壩肩變形過大引起壩體開裂,導致使下游壩坡消滅滲翻,如砌石的砌縫滲漏和裂縫滲漏混凝土的裂縫滲漏、碾壓混凝土的層面縫滲漏等。壩休滲漏會導致壩體揚壓力上升。(3)巖溶滲漏。由于水庫周邊及庫底巖溶未進行防滲處理或處理不完善,致使大消滅巖溶滲漏,導致大壩壩基揚壓力較高,或水庫存水困難。(4)浸蝕性危害。壩基存在可溶成分,地下水浸蝕性使壩基透水性增大。并形成滲漏;或者浸蝕性地下水對混凝土造成浸蝕性破壞。5.2.2混凝土壩的滲流評價內(nèi)容與土石壩相比,混凝土壩的壩體及壩基(一般為巖石)均屬強度較高的材料。除脆弱帶外,一般不會發(fā)生滲透變形破壞.其滲流主要是壩基揚壓力及壩體滲壓力對大壩的受力和穩(wěn)定存在不利影響。因此,其滲流平安評價的內(nèi)容與土石壩也存在肯定的差異。對已建混凝土壩的滲流平安評價,歸納起來也可分為壩基滲流平安評價和壩體滲流平安評價兩個方面,其主要評價內(nèi)容如下:(1)檢查混凝土壩的壩基及兩岸壩肩防滲處理措施是否完善。是否滿足現(xiàn)行有關規(guī)范要求。(2)復核壩基接觸面斷層裂開帶、脆弱夾層和裂隙充填物的抗?jié)B穩(wěn)定性。(3)復核棍凝土壩現(xiàn)狀條件下壩體防滲、壩基防滲及排水設施的滲流平安性,并猜測在將來高水位運行時的滲流平安性。(4)檢查混凝土壩地下水浸蝕性及壩基可溶成分,評價滲流浸蝕性對壩體及壩基平安的影響。檢杳混凝土壩壩基及其庫區(qū)是否存在巖溶滲漏。評價巖溶滲漏對大壩平安的影響。5.2.3混凝土壩的滲流評價方法混凝土壩的滲流平安評價方法與土石壩類似,主要評價方法有現(xiàn)場檢查、監(jiān)測資料分析、計算分析(模型試驗)、閱歷類比及專題爭辯淪證等。1.現(xiàn)場檢查法現(xiàn)場檢查法包括現(xiàn)場觀看及現(xiàn)場鉆孔檢查、檢測等。對砌石壩和混凝土壩的壩體滲漏及溶濾破壞等應接受鉆孔壓水及取芯試驗,通過檢測的滲透參數(shù)和強度評價壩體的防滲性能及其滲流平安,對壩基滲漏及溶毖破壞等應接受鉆孔壓水試驗,通過檢測的滲透參數(shù)、評價壩基的防滲性能及其滲流平安。對工程現(xiàn)場進行檢查,當發(fā)生以下現(xiàn)象時可認為大壩的滲流狀態(tài)擔憂全或存在嚴峻滲流隱患。(1)通過壩基、壩體及兩壩端岸坡的滲流量在相同條件下不斷增大;滲漏水消滅渾濁或可疑物質(zhì);出水位置上升或移動等。(2)壩體與兩壩肩岸坡,輸水管(洞)壁等接合部嚴峻漏水,消滅渾濁。(3)滲流壓力和滲流量同時增大,或突然轉(zhuǎn)變其與庫水位的既往關系,在相同條件下有較大增長。2.監(jiān)測資料分析方法混凝土壩滲流平安評價應首選監(jiān)測資料分析方法,并將其分析結(jié)果與各種設計或試驗給定的允許值(如各種允許比降,揚壓力,平安系數(shù)等)相比較,推斷大壩滲流的平安性。(1)滲流壓力分析評價。依據(jù)觀測資料,復核混凝土壩有關部位實際(包含推算至未來高水位狀況)的滲透比降或揚壓力,與其允許值或設計值相比較。并結(jié)合工程的其休特點和運行工況等作全面淪證。若滲流壓力和滲流量在相同緣由量作用下保持穩(wěn)定或隨時問變小時,可判定滲流狀態(tài)平安。(2)滲流量的分析評價。滲流量分析應著重爭辯其當前觀測值與歷史顯現(xiàn)值的相對變化,滲瀚水的水質(zhì)和攜出物含量及其與庫水相比的變化狀況,結(jié)合滲流壓力分析,綜合評價大壩的滲流平安。若在相同庫水位下滲流量和滲流壓力同時增大,攜出物增多,則表示滲流狀況向不利平安的方向進展。3.計算分析法一般祝凝土壩的滲透比降比土石壩大得多,滲流特征與土石壩存在較大的差別,滲流場較為簡單。一般需要接受數(shù)值分析方法。特殊是壩體及壩基設有排水孔幕的混凝土壩,滲流具有較強三維特征,其滲流計算分析需要接受三維滲流數(shù)值分析方法,計算分析具有較大難度。計算分析方法就是接受模擬各種材料介質(zhì)的滲透特性和各種人滲、排水邊界條件,計算壩休、壩基及兩岸壩肩各種水位條件的滲流場,井且可依據(jù)現(xiàn)狀水位實測滲流場,猜測將來高水位的大壩滲流場,通過計算的滲流場中滲透比降或滲流壓力與允許滲透比降及滲反壓力的比較來評價大壩滲流平安。計算分析法也可接受現(xiàn)狀水位實測滲流壓力反演分析壩體防滲性能及滲翻緣由,從而評價大壩滲流平安性。5.2.4混凝土壩的滲流評價標準5.2.4.1壩體防滲標準常規(guī)混凝上重力壩和拱壩為連續(xù)澆筑的大體積混凝土,防滲力量一般不存在問題,其防滲未做特殊要求。砌石壩和碾壓混凝土壩因壩體材料的防滲存在不足,一般要求在上游設計防滲板、防滲心墻或防滲層等。我國《碾壓混凝土壩設計規(guī)范》(SL314-2004)對碾壓混凝土壩壩體防滲面板提出如下把握標準:接受常態(tài)混凝土作為上游壩面防滲層時,其抗?jié)B標號的最小允許值為:(1)水頭H<30m時,S4。(2)水頭H>30~60m時,S6。(3)水頭H=60~120m時,S8。(4)水頭HJ>120m時,應滿足設計要求。防滲層最小有效厚度。一般為壩面水頭的1/30~1/15,但不宜小與1.0m。5.2.4.2壩基防滲標準《混凝土重力壩設計規(guī)范》(SL319-2005)對壩基防滲提出如下把握標準:(1)防滲帷幕的標準和相對隔水層的透水率應滿足下列要求:1)壩高在100m以上,透水率q為1~3Lu。2)壩高在50~100m之間,透水率q為3~5Lu。3)壩高在50m以下,透水率q為5Lu。(2)防滲帷幕的設計深度。應遵守下列規(guī)定:1)封閉式帷幕:當壩基下存在牢靠的相對隔水層,并且埋深較淺時,防滲帷幕應伸人到該巖層內(nèi)3~5m。2)懸掛式帷幕:通常在0.3~0.7倍水頭范圍內(nèi)選擇。(3)兩岸壩頭部位,防滲帷幕伸人山體內(nèi)的長度宜延長到相對隔水層處或正常蓄水位與地下水位相交處,并應與河床部位的帷幕保持連續(xù)性。5.2.4.3壩基排水《混凝土重力壩設計規(guī)范》(SL319-2005)對壩基排水提出如下要求;(1)主排水孔深為帷幕探的0.4~0.6倍;高壩、中壩的壩基主排水孔深應不小于10m;當壩葵內(nèi)存在裂隙承壓水層、深層透水區(qū)時,除加強防滲措施外,主排水孔宜深人此部位。(2)幫助排水孔深可取6~2m。5.2.4.4揚壓力混凝土的壩體和壩基均存在揚壓力,重力壩與拱壩的揚壓力存在肯定的差異?!痘炷林亓卧O計規(guī)范》(SL319-2005)對壩基及壩體揚壓力計算提出如下標準:(1)巖基上各類重力壩底面揚壓力分布圖形按下列三種狀況分別確定:1)當壩基設有防滲帷幕和排水孔,壩底面上游(壩踵)處的揚壓力作用水頭為H1,排水孔中心線處為H2+a(H1-H2),下游(壩趾)處為H2,其間各段依次以直線連接。2)當壩基設有防滲帷幕和上游主排水孔,并設有下游副排水孔及抽排系統(tǒng)時,壩底面上游處的揚壓力作用水頭為H1,主、副排水孔中心線處分別為a1H1,a2H2,下游處為H2,其間各段依次以直線連接。3)當壩基未設防滲帷幕和上游排水孔時,壩底面上游處的揚壓力作用水頭為H..下游處為H2,其間以直線連接。4)滲透壓力折減系數(shù)a、揚壓力折減系數(shù)a,及殘余揚壓力折減系數(shù)a2可按下表接受。第五章現(xiàn)場平安評價5.1現(xiàn)場平安檢查的組織工程現(xiàn)狀主要由現(xiàn)場平安檢查報告、當前的大壩質(zhì)評價及平安監(jiān)測結(jié)舉體現(xiàn),依據(jù)《水庫大壩平安鑒定方法》和《水庫大壩平安評價導則》(SL258一2000)的要求,鑒定組織單位應組織現(xiàn)場平安檢查。在我國的大多數(shù)病險水庫中,尤其是中、小型水庫,平安監(jiān)測設施損毀嚴峻,或根本就未實施平安監(jiān)測項口,平安監(jiān)側(cè)成果的搜集與整理難度較大,因此,在平安鑒定的起始階段,現(xiàn)場平安檢查顯得尤為重要.對下一步的地質(zhì)勘探、現(xiàn)場檢測、分項評價、大壩平安分類有著重要的指導意義。5.2現(xiàn)場平安檢查項目不同的工程或建筑物,現(xiàn)場平安檢查的主要內(nèi)容,也有所不同,主要應包括以下內(nèi)容。5.2.1水庫防洪調(diào)度重點檢查水庫調(diào)度規(guī)程及執(zhí)行狀況、調(diào)度人員崗位職責、操作程序等。5.2.2壩基(1)兩岸壩肩區(qū):繞滲、溶蝕、位移、滑坡。(2)下游壩腳:滲流、滲流水水質(zhì)、壩腳沖刷、淘刷。(3)壩體與岸坡交接處:壩體與兩岸接合部位移、脫離,滲流。(4)其他特別狀況。5.2.3大現(xiàn)壩體通過現(xiàn)場查助和座談了解水庫大壩施工及運行狀況,認真檢查存在的主要問頤?;炷翂危?)壩頂:壩而及防浪墻裂縫、錯動;壩體變形、相鄰兩壩段之間不均勻變形;仲縮縫開介狀況、止水破壞或失效。(2)上游面:裂縫、剝蝕、膨脹、伸縮縫開合。(3)下游面:松軟、脫落、剝蝕、裂縫、滲漏、雜草生長、滕脹、溶蝕、鈣質(zhì)離析,凍融破壞。(4)廊道:裂縫、漏水,伸縮縫開合狀況。(5)排水系統(tǒng):排水是否暢通、淤塞、排水量變化。(6)其他特別狀況。5.2.4溢(泄)洪設施(1)溢流堰、閘室、閘墩、泄洪洞;混凝土裂縫、變形、剝蝕。(2)大路橋、啟閉機排架;混凝土剝蝕、露筋、裂縫。(3)消能設施:護坦、挑流鼻坎是否破壞、下游淘刷狀況。(4)閘門:銹蝕、變形、裂縫、焊縫開裂、油漆剝落、銹蝕、鋼絲繩銹蝕、磨損、斷裂、止水損壞、老化、漏水、閘門振動、空蝕。(5)把握設備:變形、裂紋、螺(鉚)釘松動、焊縫開裂、銹蝕、潤滑、磨損、電、汕、水系統(tǒng)故障、操作運行狀況。(6)其他特別現(xiàn)象。5.2.5大壩平安監(jiān)測(1)大壩平安監(jiān)測規(guī)程、平安監(jiān)測人員配備。(2)監(jiān)測項目、精度、資料整編狀況。5.2.6防之代大路(1)路面。(2)路基。(3)大路兩側(cè)邊坡。(4)排水溝。5.2.7水庫(1)水庫:滲漏、地下水位波動值、冒泡現(xiàn)象、庫水流失、新的泉水。(2)近壩庫區(qū):四周地區(qū)滲水坑、地槽、四周山地植物生長狀況、大路及建筑物的沉陷、與大壩在同一地質(zhì)構造上其他建筑物的反應;原地面剝蝕、淤積。(3)塌方滑坡:庫區(qū)滑坡規(guī)模、方位及對水庫的影響和進展狀況。(4)其他特別狀況。在進行現(xiàn)場平安檢查時,可接受填寫表格的方式進行。5.3平安檢查中應留意的問題水庫大壩現(xiàn)場平安檢查一般由水庫大壩主管單位組織,平安評價單位、水庫管理等單位參與,對狀況比較簡單的水庫大壩可依據(jù)狀況邀請相關專業(yè)的專家指導。現(xiàn)場平安檢查一般應支配在平安鑒定工作初期進行,以便更好地指導下步平安評價工作?,F(xiàn)場平安檢查應留意以下問題:(1)現(xiàn)場平安檢查報告應對地質(zhì)勘探、混凝土及金屬結(jié)構檢測提出意見,對各分項評價工作重點提出建議。(2)水庫大壩現(xiàn)場平安檢查應全面。應包括各主要永久建筑物,以及防汛大路、平安檢測設施、水庫防汛調(diào)度等。水庫大壩現(xiàn)場平安檢查應重點突出,應針對相關建筑物存在的病險、缺陷等問題進行重點檢查。第六章應力計算6.材料力學法應力計算6.1工程概況QW水庫位于遼寧省遼陽境內(nèi)太子河干流上,壩址以上流域面積6175km2,年徑流量24.5億m3,是一座以防洪為主,兼顧澆灌、工業(yè)用水,并結(jié)合供水進行發(fā)電等綜合利用的大(Ⅱ)型水利樞紐。最大庫容7.91億m3。水庫按100年一遇洪水設計,1000年一遇洪水校核,相應水位為101.80m及102.00m。上游觀音閣水庫建成后,QW水庫設計標準由100年一遇提高到300年一遇,相應水位為100.80m;校核標準由1000年一遇提高到10000年一遇洪水,最高水位仍保持102.00m。水庫下游45km為遼陽市、50km為長大鐵路和沈大高速大路,共計愛護人口140萬人,耕地164萬畝。水庫建成后,遼陽市防洪標準由20年一遇提高到100年(現(xiàn)接近200年一遇)。農(nóng)田防洪標準由5年一遇提高到20年(現(xiàn)增加到50年一遇);有效澆灌面積122萬畝;工業(yè)供水1.12億m3,年發(fā)電量8000萬kW·h。QW水庫工程1970年11月開工,1972年11月基本建成并投入運行,1974年10月30日移交水庫管理處。大壩為混凝土重力壩,由擋水壩段、溢流壩段、電站壩段三部分組成,大壩全長532m,共31個壩段,其中:1~3#(右側(cè))和22~31#(左側(cè))壩段為擋水壩段,長217.3m;4~18#為溢流壩段,長274.2m;19~21#為電站壩段,長40.5m。壩頂高程103.50m,最大壩高50.3m。溢流壩段位于主河床,堰頂高程84.80m,設14個溢流表孔,由14扇12m×12m弧形鋼閘門把握。堰面頂部接受克-奧非真空曲線,70.93m高程與1:0.9直線段連接,67.74m高程與反弧段連接,反弧半徑18.1m,挑坎高程66.00m,挑射角40°;在閘墩中間隔布置6個泄流底孔,孔口尺寸為3.5m×8.0m,接受平板鋼閘門把握。電站裝機5臺,總裝機容量4.444×104kW。6.2計算理論材料力學法是應用最廣,最簡便,也是重力壩設計規(guī)范中規(guī)定接受的計算方法。材料力學法不考慮地基的影響,假定水平截面上的正應力σy按直線分布,使計算結(jié)果在地基四周約1/3壩高范圍內(nèi),與實際狀況不符。但這個方法有長期的實踐閱歷。多年的工程實踐證明,對于中等高度的壩,應用這一方法,并按規(guī)定的指標進行設計,是可以保證工程平安的,對于較高的壩,特殊是在地基條件比較簡單的狀況下,還應當同時接受其他方法進行應力分析。6.2.1基本假定材料力學方法基本假定是:(1)壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。(2)視壩段為固接于地基上的懸臂梁,不考慮地基變形對壩體應力的影響,并認為各壩段獨立工作,橫縫不傳力。(3)假定壩體水平截面上的正應力σy按直線分布,不考慮廊道等對壩體應力的影響。6.2.2計算條件(a)計算壩段:依據(jù)大華僑水電站的工程布置,選擇最高非溢流壩段剖面進行分析,非溢流段壩高最高為50.30m,地板高程53.20m,壩頂高程103.50m。其剖面圖如下圖所示。本次接受計算工況如下:(b)計算參數(shù):①自重:混凝土容重按24KN/m3計算。②水重及靜水壓力:清水重度按γw=10.0kN/m3考慮。③揚壓力:壩體內(nèi)上、下游設有防滲帷幕及主排水幕,中部設有副排水幕。揚壓力折減系數(shù):QUOTEQUOTEα=0.3。④材料強度允許值結(jié)合工程實際狀況及規(guī)范《混凝土重力壩設計規(guī)范》(DL5108-1999),取基巖允許抗壓強度為60MPa,大壩碾壓混凝土的軸心抗壓強度為19.6Mpa,壩體填筑材料的軸心抗拉強度為2.3MPa。⑤水位:校核洪水位:102.60m,相應下游水位0m;設計洪水位:101.95m,相應下游水位0m;正常蓄水位:96.60m,相應下游水位0m。⑨計算工況:本次接受計算工況如下表2-1:表2-1計算工況表工況荷載基本組合1(長久工況)自重+水重+正常蓄水位水壓力+相應的揚壓力基本組合2(長久工況)自重+水重+設計洪水位水壓力+相應的揚壓力特殊組合(偶然工況)自重+水重+校核洪水位水壓力+相應的揚壓力6.3計算方法與計算內(nèi)容6.3.1重力壩荷載計算(1)計算方法作用荷載主要考慮壩體自重、靜水壓力、揚壓力、浪壓力、泥沙壓力。(a)壩體自重壩體自重的計算公式:式中:—壩體體積,m3;由于取1m壩長,可以用斷面面積代替;—混凝土容重,為24KN/m3。(b)靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載,計算時常分解為水平壓力和垂直水壓力兩種。水平水壓力計算公式為:式中:—計算點處的作用水頭,m;—水的重度,?。保発N/m3;垂直水壓力按水重計算。(c)揚壓力壩基面揚壓力折減系數(shù):QUOTEα=0.3QUOTE。(2)計算成果具體荷載計算見下表2-2、2-3、2-4。垂直力向下為正,水平力向右為正,彎矩以使上游產(chǎn)生壓應力為正。表6-2重力壩荷載計算表(工況1)計算高程55.5m;上游水位96.6m;下游無水荷載計算式垂直力(KN/m)(向下為正)水平力(KN/m)(向右為正)對截面形心力臂(m)力矩(逆時針為正)自重W124×1/2×1.38×13.8228.528×2/34233.712775W224×6×50.37243.2109681.4598W324×1/2×47.23×33.06118737.6523631086.0151∑W26209.38036145001.1877垂直水壓力G110×11.5×1.15/266.1251250.380548G210×29.6×1.15340.46371.498272∑G406.5257621.87882水平水壓力P110×41.1×41.1/28446.0541.1/3-115710.885∑P8446.05-115710.885揚壓力U1123.3×7.13636-879.913188-13836.19492U21/2×287.7×7.13636-1026.565386-17363.21744U31/2×123.3×31.451-1938.9541531.451×2/3-19.29268-3247.07603∑U-3845.432724-34446.48839∑22770.472648446.05=0.65×(26615.91+3845.43)/8446.05=1.7524∑M=36912.18(不計揚壓力)∑W=26615.91(不計揚壓力)=0.65×(26615.91+8518.05/3+3845.43)/(8446.05+8518.05)=0.9813∑M=2465.693(計揚壓力)∑W=22770.47264(計揚壓力)表6-2重力壩荷載計算表(工況2)計算高程55.5m;上游水位101.95m;下游無水荷載計算式垂直力(KN/m)(向下為正)水平力(KN/m)(向右為正)對截面形心力臂(m)力矩(逆時針為正)自重W124×1/2×1.38×13.8228.528×2/34233.712775W224×6×50.37243.2109681.4598W324×1/2×47.23×33.06118737.6523631086.0151∑W26209.38036145001.1877垂直水壓力G110×11.5×1.15/266.1251250.380548G210×34.95×1.15401.9257523.103534∑G468.058773.484082水平水壓力P110×46.45×46.45/210788.0146.45/3-167034.3935∑P10788.01-167034.3935揚壓力U1139.35×7.13636-994.451766-15637.25679U21/2×325.15×7.13636-1160.193727-19623.39294U31/2×139.35×31.451-2191.34842531.451×2/3-19.29268-3669.748944∑U-4345.993918-38930.39868∑22331.4364410788.01∑M=-13259.7(不計揚壓力)∑W=26677.43(不計揚壓力)=0.65×(26677.43+4345.994)/10788.01=1.3455∑M=-52190.1(計揚壓力)∑W=22331.43644(計揚壓力)表6-2重力壩荷載計算表(工況2)計算高程55.5m;上游水位102.6m;下游無水荷載計算式垂直力(KN/m)(向下為正)水平力(KN/m)(向右為正)對截面形心力臂(m)力矩(逆時針為正)自重W124×1/2×1.38×13.8228.528×2/34233.712775W224×6×50.37243.2109681.4598W324×1/2×47.23×33.06118737.6523631086.0151∑W26209.38036145001.1877垂直水壓力G110×11.5×1.15/266.1251250.380548G210×35.6×1.15409.47663.018192∑G475.5258913.39874水平水壓力P110×47.1×47.1/211092.0547.1/3-174145.185∑P11092.05-174145.185揚壓力U1141.3×7.13636-1008.367668-15856.0774U21/2×329.7×7.13636-1176.428946-19897.99371U31/2×141.3×31.451-2222.0131531.451×2/3-19.29268-3721.101728∑U-4406.809764-39475.17283∑22278.095611092.05∑M=-20230.6(不計揚壓力)∑W=26684.91(不計揚壓力)=0.65×(26684.91+4406.81)/11092.05=1.3055∑M=-59705.8(計揚壓力)∑W=22278.0956(計揚壓力)6.3.2重力壩抗滑穩(wěn)定計算6穩(wěn)定計算公式剛體極限平衡法其中:地震總慣性力按下式計算。式中參數(shù)含義同前,為地震慣性力系數(shù),由于QW水庫大壩高48m,=1.3,該壩地震烈度為7度。則αh=0.1g=0.1×10=1.0m/s2,ξ為計算系數(shù),用擬靜力法計算時取0.25。=1.0*0.25*1.3*26209.38=8518.05KN/m本工程穩(wěn)定復核計算時,摩擦系數(shù)。穩(wěn)定分析計算工況(接受抗剪強度公式)(1)正常蓄水
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