梅金水电站大坝稳定性分析gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

本文对梅金水电站主、副大坝的坝体(断面、渗流和边坡)进行了稳定性分析。根据坝体结构设计结果，采用数值方法在土石坝滑坡体稳定性分析软件(STAB)上进行了坝体渗流和边坡稳定性计算。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

稳定性分析，渗流稳定性，边坡稳定性，数值方法。gydF4y2Ba

简介gydF4y2Ba

Mekin水电站位于喀麦隆南部地区，位于Dja河、lobo河和Sabe河汇合处，建成后发电量为15兆瓦。主坝和辅坝构成了一个约11010公里的水库gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba体积约为2×10gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba［gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］gydF4y2Ba

大坝的所有者和操作和维护人员必须了解可能导致大坝故障的潜在问题。这些人定期查看结构，因此，需要能够识别潜在的问题，以避免故障。如果及早发现问题，可以联系在大坝设计、施工和检查方面有经验的专家，建议采取纠正措施，这些措施就可以实施。雷竞技网页版及时采取行动，可避免可能发生的大坝溃坝及其对下游地区造成的灾难性影响[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

由于通常只能对大坝进行表面检查，因此业主和维护人员必须了解大坝的主要故障类型及其明显迹象。土坝的破坏可分为三类。gydF4y2Ba

它们分别是:超顶破坏、渗流破坏和结构破坏[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

溢流破坏是水对路堤的侵蚀作用造成的。侵蚀是由于不受控制的水流在大坝上，周围和附近。土方堤防的设计不允许被盖过，因此特别容易受到侵蚀。一旦侵蚀在漫灌期间开始，就几乎不可能停止[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

一个植被良好的土堤可以承受有限的溢流，如果它的顶部是水平的，水从顶部和向下流动，作为一个均匀分布的片面而不集中。在严重暴雨期间，业主应密切监察水塘水位[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

所有的土坝都有渗水现象，这是由于水缓慢地渗过土坝的地基。然而，渗流必须在速度和数量上加以控制。如果不加控制，它会逐渐侵蚀堤坝或地基上的土壤，导致大坝迅速破坏。土壤侵蚀开始于堤岸的下游，无论是大坝本身还是地基，逐渐向水库发展，最终形成一个“管道”或直接通往水库的管道。这种现象被称为“管道”。管道的作用可以通过渗流速率的增加、泥水或变色水的排放、路堤上或附近的天坑以及水库中的漩涡来识别。一旦在水库表面观察到漩涡，大坝就可能完全破坏。与溢顶一样，完全开发的管道几乎不可能控制，并可能导致故障[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

渗流可以通过在土壤孔隙中产生高压或使边坡饱和而导致边坡破坏。一个变得饱和并发生滑坡的斜坡可能显示出过高的渗流压力的迹象。gydF4y2Ba

结构破坏既可能发生在路堤上，也可能发生在溢洪道等附属设施上。溢洪道、湖泊排水管或其他附属设施的结构失效可能导致路堤的失效。开裂、沉降和滑坡是堤防结构破坏较常见的迹象[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

前面描述的三种类型的故障通常以复杂的方式相互关联。gydF4y2Ba

土坝设计给出了坝体的分区，坝体的尺寸。本工作的目的是对坝体结构进行计算分析，保证坝体在渗流、边坡和沉降方面的稳定和安全。gydF4y2Ba

坝体计算与分析gydF4y2Ba

截面计算gydF4y2Ba

主、副坝各位置坝体及坝基必须平稳变化，基本不发生突变。坝体计算时，以各自的最大坝高为典型计算断面。gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba无花果gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba1gydF4y2Ba计算主坝截面，计算桩号。MainSta0+ 300.000，计算桩号辅助坝Aux.Sta0+15万。gydF4y2Ba

渗流计算gydF4y2Ba

(1)计算模型gydF4y2Ba

根据主、副坝地质条件，截槽基岩岩体表面渗流比约为5.00 Lu，可视为不透水河流[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

采用下游无排水模型的有限渗透地基进行渗流计算。gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba1gydF4y2Ba主、副坝体渗流计算参数gydF4y2Ba

(2)坝体渗流设计运行状态gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba2gydF4y2Ba用于主坝、副坝的设计运行状态。gydF4y2Ba

(3)用于计算的程序gydF4y2Ba

采用数值方法计算了2级大坝的所有渗流因子。采用水利水电工程土石坝设计软件中的双向稳定失稳渗流计算程序作为渗流计算程序。gydF4y2Ba

二维渗流方程[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

(Eq 1)gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba_xgydF4y2BaKgydF4y2Ba_ygydF4y2Bax、y方向渗透系数;gydF4y2Ba

H-渗流场中某一点的渗流压头，m。gydF4y2Ba

4)计算结果与结论gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba为渗流计算结果。gydF4y2Ba

根据渗流计算结果，坝体正常库位主坝总渗流7.80m/day，副坝正常库位总渗流0.60m/day，两坝总渗流8.40m/day，年渗流约3065.00m，水库年平均入库率为19.74，因此坝体在坝体正常库位渗流所占比例极小。gydF4y2Ba

渗流稳定性计算gydF4y2Ba

描述并计算了坝基和坝体各种填充物断面的渗流破坏类型和允许水力梯度。防渗体变形类型的判别依据《水利水电工程地质勘察技术规范》(GB50287-99 [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

对以下土壤和管道的细颗粒进行鉴别:gydF4y2Ba

(Eq 2)gydF4y2Ba

地点:dgydF4y2Ba_70gydF4y2BadgydF4y2Ba_10gydF4y2Ba−小于该直径且含量占土壤总重量的百分比(mm)的颗粒的直径。我们有这些参数值[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

dgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba= 0.245, PgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba= 45gydF4y2Ba

(Eq 3)gydF4y2Ba

GgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba= 2.76;w = 19 ' %gydF4y2Ba

n = 0.825gydF4y2Ba

设计空隙比:gydF4y2Ba

(Eq 4)gydF4y2Ba

式中:n=空隙比。gydF4y2Ba

砂砾土防渗体的破坏类型主要为管道破坏。gydF4y2Ba

防渗体管道临界水力梯度:gydF4y2Ba

(Eq 5)gydF4y2Ba

JgydF4y2Ba_crgydF4y2Ba= 0.675gydF4y2Ba

容许梯度:gydF4y2Ba

(Eq 6)gydF4y2Ba

J = 0.34gydF4y2Ba

在JgydF4y2Ba_crgydF4y2Ba-土壤临界水力梯度。gydF4y2Ba

K-安全系数，2.0是根据工作的重要性选择的。gydF4y2Ba

根据坝基地质条件，坝体填料主要采用壤土和砂砾壤土。中列出了防渗体、坝体、坝基各土层的破坏类型和允许水力梯度gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba4gydF4y2Ba通过渗流计算，渗流稳定性计算结果列于gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

根据渗流计算结果:gydF4y2Ba

-坝体各位置的最大坡度小于相应的允许坡度;gydF4y2Ba

-坝基下游擒纵点的渗流梯度小于坝基允许渗流梯度gydF4y2Ba
坝体渗流稳定、安全。gydF4y2Ba

大坝边坡稳定性计算gydF4y2Ba

(1)设计运行状态:gydF4y2Ba

正常储库水位稳定渗流期(612.00m)(正常)gydF4y2Ba

设计洪水位稳定渗流期(613.45m)(正常)gydF4y2Ba

检查水位稳定渗流期(613.80m)(异常)gydF4y2Ba

(2)用于计算的程序gydF4y2Ba

利用水利水电工程土石坝设计软件中的土石坝边坡稳定性分析(STAB)，进行了坝体边坡稳定小圈计算。计算采用了考虑条块间作用力的简化bishop法。gydF4y2Ba

(Eq 7)gydF4y2Ba

式中:W-土条重量gydF4y2Ba

作用于土条纹底面的μ-孔隙压力;gydF4y2Ba

α-条纹块重力线与穿过条纹块底面中心点的半径之间的夹角;gydF4y2Ba

b-土条宽度;gydF4y2Ba

C′，ψ′-土条纹底面有效应力剪切强度指标。gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba5gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba6gydF4y2Ba为坝体边坡稳定性计算参数。gydF4y2Ba

计算结果与结论gydF4y2Ba

看到gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba7gydF4y2Ba为坝体边坡稳定性计算结果。gydF4y2Ba

根据边坡稳定性计算结果，在所有运行状态下，上下游边坡的稳定性都是安全的。gydF4y2Ba

沉降计算gydF4y2Ba

(1)计算程序:gydF4y2Ba

按照黏聚土沉降计算公式为[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]、[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

(Eq 8)gydF4y2Ba

地点:gydF4y2Ba

年代gydF4y2Ba_∞gydF4y2Ba-坝体或坝基最终沉降:gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba-计算土层i中坝体荷载产生的竖向应力:gydF4y2Ba

EgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba-计算土层变形模量i:gydF4y2Ba

hgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba-计算土层厚度i:gydF4y2Ba

采用单位面积以上的土柱重量作为主坝和副坝体任意一点自重引起的总垂直应力。gydF4y2Ba

主坝和副坝坝基可压缩流厚度与坝基宽度之比均小于0.25。根据规范建议，附加应力的计算采用以下公式[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

(Eq 9)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba

计算地层最大竖向应力;gydF4y2Ba

R-坝体自重合力gydF4y2Ba

B-坝底宽度gydF4y2Ba

y-计算点坝基深度。gydF4y2Ba

(2)计算结果与分析gydF4y2Ba

通过计算，主坝和副坝两个典型断面的坝体和坝基沉降计算结果如图所示gydF4y2Ba表格gydF4y2Ba1gydF4y2Ba-gydF4y2Ba8gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

备注:施工期间淤积占总淤积的80%。gydF4y2Ba

经计算，主坝和副坝坝体沉降均小于坝高的1%，满足规范要求。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

这项工作的目的是对坝体进行计算和分析，以确保安全稳定。gydF4y2Ba

本研究采用的模型和计算均基于国际标准。并在大坝施工现场实施，取得了具体成效。利用土石坝边坡稳定性分析软件(STAB)对坝体渗流和边坡稳定性进行了详细计算。gydF4y2Ba

最后，我们可以说:gydF4y2Ba

-在大坝正常蓄水量下，大坝渗流所占比例极小。坝体渗流稳定、安全。gydF4y2Ba

-在所有运行状态下，上游和下游边坡的稳定性都是安全的。gydF4y2Ba

—主坝和副坝坝体沉降均满足规范要求。gydF4y2Ba

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