首页 > 新闻速递

辛集市域道路交通体系存在问题及对策

西津电厂大坝第三次安全定检报告总结论“存在问题与处理要求”中提出了#5、#6及#16、#17溢流坝宽缝排水腔堵塞必须处理的问题,另外,#6溢流坝检查廊道不连通,2008年12月对#6溢流坝检查廊道的开挖和#5、#6及#16、#17溢流坝宽缝排水腔的疏通的提出了技术措施及施工方案。文章主要就#6溢流坝进行结构安全计算。 关键词安全计算;溢流坝;廊道;宽缝排水腔;西津水电站 1.工程概况 西津水电站位于广西横县郁江干流的中上游河段,上游距南宁市167km,下游距广西横县5km,是一座以发电为主兼顾航运、灌溉效益的水利枢纽工程。水库原设计正常蓄水位为63.0m(后改为61.5m),校核水位68.7m,死水位59.0m,相应水库库容分别为14亿m3、30亿m3和8亿m3。 坝址花岗岩属三迭系—侏罗系之后,白垩系前的侵入体,岩石均一,质地坚硬。河床基岩透水性一般不大。 枢纽主要建筑物有河床式厂房、混凝土宽缝溢流坝、右岸混凝土心墙土坝、均质土坝、船闸和左岸重力坝、开关站等。坝轴线总长833.47m。左岸河床式厂房长132.1m,宽58.35m,最大高度为60.88m,内装四台轴流转桨式机组,电站总装机容量24.22万千瓦。宽缝重力溢流坝设置于右河床,全长299.7m,堰顶高程51.0m,坝顶高程71.0m,最大坝高41.0m。枢纽照片如图1。 图1西津水电站枢纽照片 西津水电站由广西电力工业勘察设计研究院设计,1958年底开工,1961年土建部分基本完成并于当年4月份开始蓄水,1964年10月第1台机正式并网发电。电站枢纽建筑物已运行约48年,分别在1989年、1998和2008年经过三次安全定期检查,至今运行正常。 2.#6溢流坝检查廊道处理 #6溢流坝为I型坝,由于施工时在该坝段布置了混凝土纵向施工围堰,拆除时保留了坝体部分,又没有开挖出检查廊道,致使#6溢流坝没有形成检查廊道,共17m长,四十多年左右岸检查廊道不连通,给运行管理带来极大不便。为了解决此问题,需在#6溢流坝坝体内开挖廊道。为确保坝体结构安全,根据原设计和第三次安全定检资料,对#6溢流坝(为I型坝,设有廊道)进行结构安全计算。 3.#6溢流坝结构安全计算 地质资料表明各混凝土坝段所处的基础均为完好的花岗岩,不存在可能导致沿岩体内部滑动的深层软弱结构面。因此,溢流坝的稳定复核仅考虑沿建基面进行。 #6溢流坝为I型坝,没有布置扬压力观测孔,但建基面高程与#5溢流坝相差不大,距离较近,扬压力应该比较接近,因此#6溢流坝扬压力采用#5坝段测值。 (1)基本资料 1)水文气象 a)特征水位 特征水位采用2008年第三次安全定检水文计算成果。 正常蓄水位上游水位61.5m,相应的下游水位59.4m,最低尾水位41.3m。由于西津下游的贵港水电站水库正常蓄水位42.5m,死水位42.0m,回水至西津下游水位为43.5m~43.0m,偏于安全计算,取最低下游水位43.0m; 设计洪水位上游水位63.83m,相应的下游水位60.30m; 校核洪水位上游水位65.82m,相应的下游水位62.13m。 b)风速及吹程 正常情况和设计情况采用多年平均最大风速的1.5倍,校核情况采用多年平均风速17.1m/s,吹程为12km。 c)泥沙 泥沙淤积高程48.5m,淤沙浮容重10kN/m3,淤沙内摩擦角25°。 2)地质 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数f′=0.9,坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力C′=800kPa,坝基容许压应力〔σ〕=109/20=5.45MPa。 3)扬压力实测数值(运行情况) 根据西津水力发电厂《第三次大坝安全定检检查报告》,#5溢流坝沿闸墩中心线共布置3个观测孔P5-1、P5-2、P5-3,分别距离坝踵2.8m、6.7m、12.9m。坝基扬压力系数计算公式如下 α=(Hp-Hx)/(Hs-Hx) 式中Hp——测压孔水位(m); Hs——上游库水位(m); Hx——下游水位(m)。 根据《第三次大坝安全定检检查报告》实测资料,坝基扬压力系数统计见下表 表1坝基扬压力系数α计算表 测孔 UP5-1 UP5-2 UP5-3 最大值 0.96 0.92 0.32 最小值 0.78 0.06 -0.15 平均值 0.91 0.37 0.05 4)稳定应力判断依据 抗滑稳定安全系数基本组合不应小于3.0,特殊组合不应小于2.5; 抗浮稳定安全系数基本组合不应小于1.10,特殊组合不应小于1.05; 应力 a)运行期在各种荷载组合情况下,坝基面所承受的最大垂直正应力σymax应小于坝基容许压应力,最小垂直正应力σymin应大于0。 b)施工期下游坝面允许有不大于0.1Mpa的拉应力。 (2)荷载 1)基本组合 A1——坝体混凝土自重,不计闸门重、坝顶机械及桥面的荷载; A2——正常水位时上游面的静水压力,下游面为最不利水位时的静水压力(同时考虑相应的堰面水重); A3——设计洪水位时上、下游面的静水压力(同时考虑相应的堰面水重); A4——泥沙压力(包括淤沙重); A5——相应于正常水位或设计水位的风浪压力; A6——相应于正常水位或设计水位时的扬压力(包括浮托力和渗透压力)。 2)特殊组合 A7——校核洪水位时上、下游的水压力(同时考虑相应的堰面水重); A8——校核洪水位时的风浪压力; A9——校核洪水位时的扬压力。 (3)计算工况 1)正常工况即宽缝缝腔排水有效,宽缝内水位同下游水位,两侧工作门挡水的工况; 2)设计工况即上下游取设计洪水位,敞开闸门泄洪的工况; 3)校核工况即上下游取校核洪水位,敞开闸门泄洪的工况。 (4)计算公式 1)抗滑稳定计算公式 (1) 式中——分别为计算坝段纵向和横向的总水平荷载; ——作用在坝段上全部荷载对滑动平面的法向分力; f′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数; C′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力(kN/m2); A——坝基面截面积(m2); K′——按抗剪断公式计算的抗滑稳定安全系数。 2)抗浮稳定计算公式 (2) 式中Kf——坝段抗浮稳定安全系数; ——作用在坝段上全部向下的铅直力之和(kN); ——作用在坝段基底面上的扬压力(kN)。 3)应力计算公式 主要复核溢流坝上下游面的垂直正应力。计算方法为平面问题的材料力学法,公式如下 (3) 式中——作用在坝段上全部荷载在坝基截面上的法向力总和; ——作用在坝段上全部荷载对通过坝基面形心x轴的总力矩; ——作用在坝段上全部荷载对通过坝基面形心y轴的总力矩; ——计算截面对X轴的惯性矩; ——计算截面对Y轴的惯性矩; A——坝基面截面积(m2); x——坝基截面上应力计算点到形心y轴的距离; y——坝基截面上应力计算点到形心x轴的距离。 (5)计算成果及计算简图 1)稳定和应力计算成果 表2溢流坝稳定和应力计算成果表 计算工况 复核坝段 抗滑稳定安全系数K′ 抗浮稳定安全系数Kf 上游σyu(Mpa) 下游σyd(Mpa) 正常蓄水位工况 #6溢流坝段 16.72 2.49 2.17 3.42 设计工况 #6溢流坝段 17.11 1.96 2.29 4.31 校核工况 #6溢流坝段 16.84 1.85 2.01 3.23 2)计算简图 图2 4.结论 因为处理检查廊道不连通问题的同时,要处理宽缝排水腔堵塞问题,所以本次按#6溢流坝段宽缝缝腔排水有效的情况分别计算正常蓄水位工况、设计工况及校核工况,经过计算,得出以下结论 1)抗滑及抗浮稳定计算各种工况下的抗滑稳定安全系数K’>6.30,抗浮稳定安全系数Kf>1.31,均满足现行规范要求; 2)应力计算各工况均不产生拉应力,且最大压应力4.31MPa小于地基的允许承载力5.45MPa,满足规范要求,大坝结构稳定。 参考资料 [1]夏毓常.关于溢流坝坝面流速系数的计算[J].水利学报,1980,(04) [2]童振标.古田双口渡水电站整体水工模型试验研究[J].福州大学学报(自然科学版),2005,(S1) [3]张志昌,曾东洋,刘亚菲.台阶式溢洪道滑行水流水面线和消能效果的试验研究[J].应用力学学报,2005,(01) [4]王长春,周晓军.地下水对隧道衬砌结构力学行为影响的研究[J].四川建筑,2004,(06) 注文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

卧龙亭