小中甸水利工程副坝坝型比选研究

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我国70%的水力资源均分布在西南地区,主要河流多起源于青藏高原,落差非常大,因此水能资源也很丰富。随着国家对西部资源、能源的加大开发,在云南、贵州等高原地区的水利工程建设也在逐渐增多。小中旬水利枢纽对促进迪庆州少数民族地区的经济社会发展、改善生态环境及稳定藏区社会安定具有重要的作用。工程位于高海拔地区,地震活动频率较高,工程区附近60km范围内共发生大于4.75级地震14次,其中不小于6级地震3次,其副坝的建设直接关系到下游村庄地区的人民生命安全,对小中旬地区有很重要的意义。因此,计算不同坝型在静、动态条件下的安全性,并结合经济、环保等指标进行副坝方案的综合比选,具有较重要的理论和实用价值。  根据该工程的特点,选取土石坝和重力坝两种副坝方案,进行了静态条件下的渗流、稳定分析和地震条件下的抗震稳定分析,根据计算结果以及工程投资等因素,进行了方案比选,其主要内容如下:  (1)对两个比选坝型进行了渗流分析。根据渗流分析的基本原理和计算方法,应用SEEP/W渗流计算软件分别对土石坝方案与重力坝方案进行了渗流计算。得到了土石坝各工况中浸润线形状与位置、渗流量与水力梯度。得到了重力坝地基在正常工况与非正常工况下的渗流量、最大渗流速度、最大水力梯度、最小水力梯度和重力坝基底扬压力水头。  (2)根据渗流分析的结果,运用基于摩尔—库伦强度理论的抗剪断公式和简化Bishop法,进行重力坝与土石坝的抗滑稳定分析,得到了各工况下的稳定安全系数,验证了各工况下大坝抗滑稳定满足规范要求。  (3)对两种坝型进行了基于拟静力法和动力法的大坝抗震稳定分析。采用拟静力法计入地震荷载,与简化Bishop法、抗剪断公式和材料力学法结合,计算土石坝与重力坝在地震工况下的抗震安全系数。动力法采用的是时程分析法,选取合适的地震参数,输入模拟的人工地震波,得到了两种坝型在地震工况下的动态安全系数,验证了各坝抗震稳定性满足规范要求,并得到了结构在地震荷载作用下的位移、加速度、应力等响应情况。  (4)通过综合比较,综合确定坝型方案。根据渗流分析、抗滑稳定分析和抗震稳定分析的成果并结合工程经济投资、地形地质适应性比较、对生态环境的影响和工程施工的比较,可知重力坝工程造价相对高,但安全性较好,技术难度小,更可靠。得出结论,副坝坝型采用重力坝方案更加适宜。
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