万家口子拱坝坝肩块体稳定分析.ppt
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万家口子拱坝坝肩块体稳定分析.ppt
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,万家口子水电站碾压混凝土高拱坝坝肩抗滑稳定分析研究,1、研究目的2、研究方法与软件3、可研阶段坝肩抗滑稳定分析4、施工设计阶段坝肩抗滑稳定分析5、主要结论,1研究目的,研究目的,万家口子水电站混凝土双曲拱坝为目前世界上最高的碾压混凝土拱坝。
为了分析坝肩及拱肩槽开挖边坡的稳定性,本项目采用关键块体理论和三维刚体极限平衡等方法,对坝址地形地质条件,包括岩体断层、裂隙、溶槽等主要地质缺陷等进行模拟,抓住影响大坝安全的主要因素,依据岩石力学的参数及结构面参数选用适合本工程的指标进行计算,分析万家口子水电站左、右岸坝肩的抗滑稳定性,以及坝肩开挖边坡在施工期和运行期的稳定性,并对锚固措施的加固效果进行复核,为工程设计和施工提供依据。
2研究方法与计算软件,准确模拟坝肩开挖边坡地形准确模拟滑裂面的空间构造准确计算块体方量可以搜索可移动块体类型考虑渗透水压力及地震荷载判断滑动模式和滑动方向,坝肩抗滑稳定分析软件,坝肩抗滑稳定分析模式Londe模式,坝肩边坡设计标准,据混凝土拱坝设计规范(SL282-2003)的规定,坝肩抗滑稳定分析中安全系数取值应满足下表要求。
表1坝肩抗滑稳定设计安全系数,根据水利水电工程边坡设计规范(SL386-2007)的规定,水利水电工程枢纽工程区边坡设计安全系数不低于表2规定的数值,表2水利水电工程边坡设计安全系数,万家口子坝肩稳定允许最小安全系数,万家口子水电站坝肩抗滑稳定允许最小安全系数如表3所示,表3坝肩抗滑稳定设计安全系数,枢纽工程区边坡允许最小安全系数如表4所示,表4枢纽工程区边坡允许最小安全系数,3可研阶段坝肩抗滑稳定分析,可研阶段两岸坝肩地质条件,左坝肩发育的主要断层有:
岩层不整合面:
产状为280305/SW2835,两岸坝肩发育的节理裂隙主要包括:
层面裂隙,产状为280305/SW2835;切层裂隙,产状为300330/NE6085;左岸卸荷裂隙,产状为520/SW6080。
右岸卸荷裂隙,产状为4060/SW6080。
右坝肩发育的无断层发育,可研阶段两岸坝肩地质条件,EL1320高程地质平切图,可研阶段左坝肩抗滑稳定分析,表5软弱结构面组成及计算参数:
工况1:
正常蓄水位+温升工况工况2:
效核洪水位+温升工况工况3:
正常蓄水位+温升+地震工况,计算工况:
可研阶段左坝肩抗滑稳定分析,计算条件:
渗透压力:
水库正常蓄水位为1450m,电站最低尾水位为1300m,横切面P1水压为计算高程全水头,其后帷幕下游边线位置扬压力折减系数为0.4;地震荷载:
按VII度地震考虑,水平向加速度取为0.1g。
可研阶段左坝肩1#楔形块体:
56万方,抗滑稳定安全系数,注:
(J14,J1)指沿J14,J1的双面滑动,滑动方向倾角向下为正,表6可研阶段左坝肩1#块体运行期各工况安全系数,可研阶段左坝肩2#楔形块体:
72万方,抗滑稳定安全系数,注:
(J14,J1)指沿J14,J1的双面滑动,滑动方向倾角向下为正,表7可研阶段左坝肩2#块体运行期各工况安全系数,可研阶段左坝肩3#楔形块体:
74万方,抗滑稳定安全系数,注:
(J2,J1)指沿J2,J1的双面滑动,滑动方向倾角向下为正,表8可研阶段左坝肩3#块体运行期各工况安全系数,工况1:
正常蓄水位+温升工况工况2:
效核洪水位+温升工况工况3:
正常蓄水位+温升+地震工况,计算工况:
可研阶段右坝肩抗滑稳定分析,计算条件:
渗透压力:
水库正常蓄水位为1450m,电站最低尾水位为1300m,横切面P1水压为计算高程全水头,其后帷幕下游边线位置扬压力折减系数为0.4;地震荷载:
按VII度地震考虑,水平向加速度取为0.1g。
可研阶段右坝肩1#楔形块体:
56万方,抗滑稳定安全系数,注:
(J14,J1)指沿J14,J1的双面滑动,滑动方向倾角向下为正,表9可研阶段右坝肩1#块体运行期各工况安全系数,4施工设计阶段坝肩抗滑稳定分析,施工设计阶段两岸坝肩地质条件,左坝肩发育的主要断层如下表:
两岸坝肩发育的节理裂隙主要包括:
层面裂隙,产状为280305/SW2835;切层裂隙,产状为300330/NE6085;左岸卸荷裂隙,产状为520/SW6080。
右岸卸荷裂隙,产状为4060/SW6080。
施工设计阶段两岸坝肩地质条件,右坝肩发育的主要断层如下表:
施工设计阶段两岸坝肩地质条件,EL1320高程地质平切图,施工设计阶段左坝肩抗滑稳定分析,表11施工设计阶段左岸软弱结构面组成及计算参数:
相对于可研阶段,施工开挖过程中揭露出多条断层及层间错动带,下表为新揭露出的软弱结构面及计算参数列表。
工况1:
正常蓄水位+温升工况工况2:
效核洪水位+温升工况工况3:
正常蓄水位+温升+地震工况,运行期计算工况:
计算条件:
渗透压力:
水库正常蓄水位为1450m,电站最低尾水位为1300m,横切面P1水压为计算高程全水头,其后帷幕下游边线位置扬压力折减系数为0.4;地震荷载:
按VII度地震考虑,水平向加速度取为0.13g。
工况1:
正常工况工况2:
暴雨工况工况3:
地震工况,施工期计算工况:
施工设计阶段左坝肩抗滑稳定分析,施工设计阶段左岸坝肩块体,层面裂隙,卸荷裂隙,卸荷裂隙,fc201,切层裂隙,切层裂隙,卸荷裂隙,fc682,左坝肩3#楔形块体:
12.4万方,抗滑稳定安全系数,注:
(f200,f101)指沿f200,f101的双面滑动,施工期各工况安全系数表,运行期各工况安全系数表,左岸锚索加固方案,左坝肩3#块体在运行期正常及地震工况下的抗滑稳定性安全系数不能满足规范要求。
为保证坝肩边坡运行期的稳定,需要对EL13201345m高程采用锚索加固,设计方案如下,拱坝下游左岸1345m高程以下边坡锚索布置平面图,图4-21315m高程锚索布置平切示意图,1315m高程锚索布置平切示意图,左岸锚索加固后抗滑稳定安全系数,注:
(f200,f101)指沿f200,f101的双面滑动,左岸锚索加固方案优化,采用锚索加固后,左坝肩3#块体在运行期地震工况下的抗滑稳定性安全系数仍不能满足规范要求。
为保证坝肩边坡运行期的稳定,需要对EL13201345m高程锚索方位角局部优化。
锚索方位角对左岸3#楔形体抗滑安全系数的影响,由表可得,当锚索方位角调整为282时,块体在各工况下的安全系数均满足要求,左岸优化方案锚索支护图,为了综合提高坝肩的抗变形能力和抗滑稳定安全系数,左坝肩在EL1320m1345m高程区域锚索方位角总体倾向上游,同时为了满足拱坝在运行期坝肩抗滑稳定要求,由原设计提出的267调整为282,倾角为8,优化方案在1320m高程锚索布置平切图,施工设计阶段右坝肩抗滑稳定分析,结构面组成及材料参数,施工设计阶段右岸坝肩块体,fc700,f698,切层裂隙,卸荷裂隙,fc729,fc700,f301,fc700,切层裂隙,f302,切层裂隙,卸荷裂隙,fc303,f301,层面裂隙,右坝肩1#块体抗滑稳定分析,右坝肩1#块体抗滑稳定安全系数,注:
(fc700,fc303)指沿fc700,fc303的双面滑动,通过计算,右坝肩1#块体施工期各工况下的安全系数如下表所示。
,在拱推力作用下,运行期块体在各工况下的均保持稳定。
右坝肩5#抗滑稳定分析,右坝肩5#块体抗滑稳定安全系数,注:
(卸荷裂隙,fc303)指沿卸荷裂隙,fc303的双面滑动,施工期各工况安全系数,运行期各工况安全系数,右岸锚索支护方案,由于右岸坝肩EL1395高程附近断层、节理裂隙较为发育,有限元计算成果分析表明在拱推力作用下坝肩局部部位进入塑性屈服破坏,如下图所示。
因此设计提出采用锚索加固该区域,正常工况下右岸EL1385高程塑性区及点安全度等值线图,右岸锚索支护方案,设计提出在拱坝下游右岸1384m1405m高程边坡范围内采用锚索加固,加固范围如下图所示。
拱坝下游右岸1384m1405m高程边坡锚索布置平面图,1395m高程锚索布置平切示意图,右岸锚索加固后1#块体抗滑稳定安全系数,1#块体处于右岸锚索加固区域,下表为1#块体加固后施工期各工况下的安全系数。
在拱推力作用下,,5主要结论,主要结论,根据块体理论和三维极限平衡分析,对万家口子水电站左、右岸坝肩存在的可移动块体进行抗滑稳定性分析,得出以下主要结论:
左岸坝肩部位,由定位结构面和不定位结构面组合形成4种类型的楔形体,经计算,1#、2#及4#楔形体在施工期和运行期各工况条件下的安全系数均满足规范要求。
3#块体不能满足坝肩抗滑稳定要求。
采用锚索加固后,该块体在运行期地震工况下的安全系数仍不能满足规范要求。
通过对锚索方位角优化计算分析,当锚索方位角为282时3#块体在运行期各工况下的安全系数均满足规范要求,主要结论,右岸坝肩部位,6个块体在施工期和运行期各工况条件下的安全系数,均能满足规范要求。
右岸EL13851405m高程部位断层发育,有限元计算分析表明在拱推力作用下这部分岩体变形较大,断层也大部分进入塑性屈服。
为保证坝肩边坡在运行期的变形稳定和抗滑稳定,对该部位坝肩岩体进行了锚索加固。
采用设计提出的锚索加固方案后,块体安全系数得到进一步的提高,,
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