黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计.doc

黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计.doc黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计
摘要:本文结合黄石滩混凝土面板堆石坝的关键设计工作,对坝体分区、坝料选择和断层区趾板基础处理等问题进行了大量研究,力求做到工程安全,结构完善,降低造价,便于施工。
关键词:混凝土面板堆石坝黄石滩坝料设计基础处理
1 工程概况
黄石滩坝址位于汉江支流付家河中游峡谷段,控制流域面积348km2,,水库总库容4177万m3。,,面板混凝土5300m3。明流导流泄洪排沙洞一条,断面尺寸为5××,。开敞式溢洪道一座,溢洪道总长205m。此外还有一座设计流量8~10m3/s的压力输水洞。
工程2001年10月开工, 目前大坝已竣工。枢纽总体布置参见图1。
图1 黄石滩水库枢纽总体布置
2坝体设计
大坝顶宽8m,长210m,最大坝高。河床高程355m,。。坝体填筑料从上游向下游依次为垫层区(包括垫层小区)、过渡区、主堆石区、次堆石区。大坝分区参见图2。垫层区、过渡区、、—闪长岩爆破料;次堆石区料采用主堆石区同种材料,、,两种材料作比较,组成第一、二方案,同时采用瓜园绿泥石片岩筑坝作为第三方案进行不同材料分区的大坝变形、应力比较,大坝填筑主要参数见表1。
表1 大坝填筑料设计参数
填筑分区
岩石性质
最大粒径
(mm)
干密度
(kN/m3)
孔隙率
(%)
填筑厚度
(mm)
洒水量
(%)
18t振动碾碾压遍数
垫层区
碎石河砂混合料
80

19
500
9
8
过渡区
爆破碎石料
300

20
500
10
6
主堆石区
爆破料
800


1000
20
8
次堆石区
爆破料
800


1000
20~25
6~8
垫层小区
碎石河砂混合料
40


400
9
9
垫层区、过渡区填筑料要求为新鲜、坚硬、软化系数大、耐久性强、颗粒级配良好的石料。经碾压密实后,具有低压缩性和半渗透性。垫层区材料渗透系数为10-4~10-3cm/s,粒径小于5mm的含量为35%~45%,<7%。
过渡区材料渗透系数10-3~10-2cm/s,粒径小于5mm的含量为<%,<5%。主堆石区要求石料级配良好,耐久性强,特别是坝体靠上游1/3范围内,岩石软化系数大,饱和抗压强度在100MPa以上。
碾压后材料渗透系数10-2~10-1cm/s,粒径小于5mm的含量为<%,<%。为防止泄洪时河水回流,冲刷大坝下游坡脚,坝脚处砂卵石开挖至基岩,设大块石堆体,顶高程362m,。
图2 黄石滩水库大坝分区图
3筑坝材料性质
坝址附近有筑坝材料两种,它们是:,可开采量324万m3,但无用层剥离量也高达110万m3,系变质岩绿泥石片岩,强度较高但片理发育,%。
另外距坝址12km处的二里料场,一直是当地铁路建设、工业民用建筑业用料的传统采石场,岩性为辉长—闪长岩,,,属硬质堆石料。
表2为三轴压缩试验非线性指标,由指标中看出,瓜园绿泥石压缩模量系数很低,仅为二里辉长岩的1/3。
DuncanE-v模型参数
试样名称
坝料名称
试样状态
ρ
(g/cm3)
C
(kPa)
φ
(º)
K
n
Rf
G
F
D
瓜园料
主堆
干样

173

499


/
/
/
主堆
饱和

21

198





砂砾石
垫层
饱和

97

577





主堆
饱和

22

589





辉长岩
垫层
饱和

120

591





主堆
饱和

134
4