深厚覆盖层上土石围堰渗流及边坡稳定性研究(4)

乌东德水电站上游土石围堰填筑于60m厚的覆盖层上,堰体及基坑开挖后形成了高达150m的复合边坡。针对围堰采用的塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜的防渗型式,采用有限单元法对其正常运行条件和局部破损情况下的渗流场进行了计算分析,并采用非线性强度参数对各运行条件下的上下游边坡稳定性进行了复核。研究表明,采用塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜的防渗方案是合理的,其防渗效果显著;围堰断面的安全性可以得到保障。

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　　人　民　长　江２０１４年　

１２］强度具有明显的非线性特性［，其稳定性分析应采用

－２００４）和《水电水利工程围堰设计导则》（ＤＬ／Ｔ５０８７非线性抗剪强度理论。

３．１　非线性强度参数

堆石料在高应力状态下，会产生破碎从而引起堆石体的摩擦角减小，导致其抗剪强度具有明显的非线性。《碾压式土石坝设计规范》（ＤＬ５３９５－２００７）对混凝土面板堆石坝抗滑稳定计算中应采用的非线性抗剪强度指标有所规定，其非线性强度指标如式（１）所示。

φ＝φ０

－Δφｌｇσ３

ｐ）（１）

ａ

式中，φ为土体滑动面的摩擦角；φ０为一个大气压下的摩擦角；Δφ为σ３增加一个对数周期下的减小值；σ３为土体滑动面的小主应力；ｐａ为标准大气压值。

３．２　计算工况及计算参数

根据围堰实际运行情况，选择其坝坡稳定性分析工况如下，相应计算参数如表４所示。工况１，上游水位８３１．１１ｍ，下游水位８２５．６２ｍ，该工况为围堰填筑完成，而基坑未开挖。工况２，上游水位８７３．４ｍ，下游水位７

２３．０ｍ，该工况为围堰运行期时，基坑已开挖完成。工况３，上游水位８７３．４～８３１．１１ｍ，下游水位７２３．０ｍ，该工况为围堰运行期上游水位骤降。

表４　围堰填料及覆盖层物理力学参数

材料容重／（ｋＮ·ｍ－３

）强度指标／（°）湿容重饱和容重φ０Δφ截流堤料２３．０２４．０５３．０１２．０砂砾石料２０．０２１．０４２．５７．０混合料２０．０２１．０４５．０７．６石渣混合料２１．０２１．５４９．０８．０第Ⅲ层覆盖层２２．４２３．０４７．７７．６第Ⅱ层覆盖层２２．４２３．５４４．８７．９第Ⅰ层覆盖层

２２．７

２３．８

４７．７

７．６

３．３　计算结果分析

采用简化毕肖普方法对乌东德水电站上游土石围堰的坝坡进行了分析，基于非线性强度参数对施工期和正常运行期内的围堰坝坡及基坑边坡进行了稳定性计算，其各工况的计算结果如表５所示。

表５　围堰及基坑边坡稳定计算成果

工况部位围堰抗滑安全系数

基坑抗滑安全系数

１上游坡１．４７６－下游坡１．９８３－２下游坡２．０９４２．３４２３

上游坡

１．２９７

－

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（ＳＬ３０３

－１９９９）相关规定，３级围堰边坡稳定安全系数不小于１．２。从各工况计算结果来看，利用非线性抗剪强度参数计算的围堰及基坑边坡的稳定性满足规范要求。

４　结论

（１）乌东德水电站上游土石围堰所采用的混凝土防渗墙上接复合土工膜的防渗方案，其防渗效果较为明显，防渗方案是合理可行的。

（２）防渗墙与土工膜水平搭接处全部拉开时，浸润线升高较大，渗流量也较大，因此防渗墙和复合土工膜的搭接部位是防渗的薄弱部位，在施工过程中，应加强对该部位质量的管理与监督。同时，在围堰运行期内，要布置合适的观测点加强监测，尤其是监测汛期内的渗透水头和渗流量。

（

３）对施工期和正常运行期内的堰体－堰基的复合边坡所进行的稳定性分析表明，各运行工况下围堰及基坑的边坡的稳定性满足规范要求，围堰断面安全性是有保障的。参考文献：

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（编辑：郑毅）

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