黄石滩水库混凝土面板堆石坝设计(1)程力学毕

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，多年平均径流量1.1亿m³,水库总库容4177万m³。面板坝高75.6m,面板面积1.75万m²，面板混凝土5300m³。明流导流泄洪排沙洞一条,断面尺寸为5×6.5m至5×7.1m,洞长322.3m。 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，坝顶高程423.6m。坝体填筑总方量为68.5万m³。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、主堆石区筑坝料采用饱和抗压强度为98.2mpa、软化系数为0.65的辉长—闪长岩爆破料；次堆石区料采用主堆石区同种材料，或用饱和抗压强度为76.9mpa、软化系数为0.52的绿泥石片岩，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

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%，粒径小于0.1mm的含量<7%。

过渡区材料渗透系数10^-3~10^-2cm/s，粒径小于5mm的含量为<16.5%,粒径小于0.1mm的含量<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<11.4%,粒径小于0.1mm的含量<3.5%。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，高出下游最高水位1.2m。 

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：距坝址0.7km的瓜园料场,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，碾压试验其破碎率高达13.6%。

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，饱和抗压强度高达98.2mpa，软化系数0.65，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。

  表2.1 duncane-v模型参数

表2.2    duncane-b模型参数

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