24小時咨詢熱線:400-6800558 期刊天空網是可靠的職稱論文發表與期刊論文發表咨詢機構!!!

關于大壩揚壓力及其降低措施的幾點思考

發布時間:2019-06-29所屬分類:科技論文瀏覽:1

摘 要:非洲某碾壓混凝土重力壩最大壩高 120m,壩頂長度 1164m,混凝土總量 353 萬 m3 。該大壩基礎地質情況復雜,河床壩段 壩基為寒武紀輝綠巖,兩岸壩肩為奧陶紀砂巖,地質條件復雜,導致大壩穩定性分析和基礎處理難度均較大。在與國際咨詢工程師討論 大壩

  摘 要:非洲某碾壓混凝土重力壩最大壩高 120m,壩頂長度 1164m,混凝土總量 353 萬 m3 。該大壩基礎地質情況復雜,河床壩段 壩基為寒武紀輝綠巖,兩岸壩肩為奧陶紀砂巖,地質條件復雜,導致大壩穩定性分析和基礎處理難度均較大。在與國際咨詢工程師討論 大壩抗滑穩定性問題過程中,深感雙方在揚壓力及其降低措施等觀念上存在差異。文章重點闡述揚壓力形成的原理和本工程對于不同 地質條件降低揚壓力所采用的措施。

  關鍵詞:滲透壓力;滲透場;重力壩;降低揚壓力措施

水電與新能源

  1 概述

  某工程碾壓混凝土重力壩最大壩高 120m, 壩 長 1164m,自左至右分別是:423.45m 長左岸擋水壩段(17 個 壩段)、97m 長發電引水壩段 (5 個壩段)、60m 長導流底孔 壩段、25m 長泄洪底孔壩段、173.55m 長溢流壩段和 385m 長右岸擋水壩段。 該碾壓混凝土重力壩輝綠巖壩基灌漿帷幕和排水帷 幕的布置:上游灌漿廊道中間設置一道主帷幕,間距 2m; 在主帷幕上游 0.8m 設置一道副帷幕,向上游傾斜 3 度,間 距 2m;主帷幕下游 1m 設置一道壩基排水孔,向下游傾斜 15 度,間距 3m,孔徑 110mm;河床壩段下游交通廊道設置 一排垂直排水孔,間距 3m,孔徑 110mm。 該碾壓混凝土重力壩砂巖壩基灌漿帷幕和排水帷幕 的布置:上游灌漿廊道中間設置一道帷幕灌漿,間距 2m; 灌漿帷幕下游 1m 設置一道排水帷幕,向下游傾斜 15 度, 間距 3m,孔徑 110mm。

  2 大壩揚壓力的形成原理

  揚壓力 (Uplift Pressure):指建筑物及其地基內的滲 水,對某一水平計算截面的浮托力與滲透壓力之和。擋水 建筑物的揚壓力是在上、下游凈水頭作用下形成的滲流場 和浮托力之和,是靜水壓力派生出來的荷載。 浮托力(Buoyant Force):即浮力,根據阿基米德浮力 原理,物體放入水中,排出水的重力即為水給物體的浮力。 大壩浮力公式是 F 浮=ρ 水 gV(V 是指壩體淹沒體積)。滲透壓力(Seepage Pressure,):滲流壓力是指液體在滲 流時所產生的動水壓力(Hydrodynamic pressure)。壩(閘) 基滲流時所產生的滲流壓力分布于整個壩底輪廓上,并與 壩底輪廓垂直,此種滲流壓力對壩的穩定不利。

  實際分布應通過 監測儀器測得。壩基面滲透壓力最大處應在壩踵處,約等 于壩前水頭(210-壩基高程)m。因壩趾處無水頭,壩趾處水 頭為 0m,即滲透壓力為 0m 水頭。壩趾與壩踵之間的滲透 壓力受地質情況影響較大,設計階段計算時一般假設為一 條斜直線。單寬壩段壩基滲透壓力與深色陰影面 積成正比,即壩基面滲透壓力可用 F 滲透=0.5kA(A 為深色 區域面積,k=ρ*g*1 為常數)表示。A 與壩前水位和壩后水 位成正比,即 A=(H 壩前-H 壩后)L,(L 為壩基長度,受揚 壓力作用的壩基長度)。 滲流場(Seepage Field):研究滲流問題時,將壓力相等 的點連成線即等壓線,與等壓線垂直 的線為流線,等壓線和流線所組成的 圖稱為滲流的水動力學場,也可以叫做滲流場。

  實際滲流場受地質情況影響較大。 動水(Moving Water):為什么水會在壩基內運動,而且 是從上游壩前水庫底部向下游運動, 根本動因是因為滲流 場的存在,就像電磁場和引力場,水分子為質點,在滲流場 中從高勢能區域向低勢能區域運動。 無滲透壓力差的情況,即大壩上、下游水位相等(不考慮山體地下水對河床的補充),水會處于靜止狀態。就像在 電磁場中,電子有從勢能高位向低位運動的趨勢,即有勢 能差就會導致運動趨勢。

  應力線之間存在勢差,水分子在滲流場中就會有向下游移 動的趨勢。在水分子運動過程中,受到巖石等的阻力,勢能 逐步降低,直到降低到壩趾處水頭(如無水則為 0m 水頭)。 先有滲流場才有滲流現象的發生,而滲流場是由于上、下 游水位差導致的。 滲透場與電磁場類似。在電磁場中,隨著電子的移動, 勢能會越來越低,直到變為 0。滲流場亦如此,在上游的水 分子的勢能比下游水的勢能高,到了壩址處勢能為 0。但實 際的勢能的遞減跟地質情況密切相關,實際的滲流場難以 量化。 理解大壩揚壓力的關鍵在于理解滲透場和滲透壓力, 揚壓力是滲透壓力和浮托力的和。

  3 降低揚壓力的措施

  設計人員為了降低大壩壩基滲透量和揚壓力,一般在 壩基布置灌漿帷幕和排水帷幕。一般認為灌漿帷幕和排水帷幕組合作用是降低滲流量和揚壓力,“一般”表示針對不 同的地質情況,作用會有所不同,下面將詳細解釋。 灌漿帷幕:在大壩基巖中建造一道連續、完整的、比大 壩基巖滲透性低、平面上呈條帶狀、立面上形似舞臺上的 帷幕的防滲結構。一般要達到一定滲透標準,本工程河床 壩段帷幕合格標準是 3lu,岸坡壩段一般為 5lu。

  在巖石上筑壩,為了防止壩基滲漏,多采用灌漿方案 建造防滲帷幕,簡稱“灌漿帷幕”,利用這種防滲措施并結 合排水是減少大壩基巖滲漏、降低揚壓力的主要的和有效 的方法。 灌漿和排水帷幕設計的基本原則是先灌漿以防滲,后 排水以降壓。這種措施一般可分為四種情況:

  (1)透水性強的地區,灌漿帷幕防滲效果一般均較顯 著,宜采用以“阻”為主,結合排水的措施。透水性強的地質 條件,帷幕灌漿吸漿量一般較大,灌漿效果好的情況下滲 水量會明顯降低,可防止大壩基巖被長期沖刷破壞。

  (2)透水性微弱的地區,灌漿帷幕防滲效果一般不會 很顯著,因滲漏量不很大,故宜采用以“排”為主,結合帷幕 灌漿的措施。對于吸漿量很小的地質條件,應重點加強排 水。在透水性較弱的地質條件下,壩基揚壓力通過帷幕灌 漿降低幅度會非常有限,所以一般考慮采用排水的方式降 低揚壓力。壩體排水孔的設置也是依據此項原則。

  (3)一般透水性的地區則多采用“阻”“排”結合的技術 措施。

  (4)特殊地質條件地區,例如斷層、擠壓破碎帶、泥化 夾層等,有時巖石透水性雖然不大,但為了防止管涌,確保 基巖的滲透穩定,仍采用“阻”“排”并重,或以“阻”為主,結 合排水的措施。同時在排水孔中,應采取專門措施,以防止 細顆粒流出。此項措施也是為了防止大壩基礎被沖刷破 壞,在砂巖壩段,基礎排水孔內需要布置防護套管,防止砂 巖層間泥化夾層顆粒被滲水帶出。 為了降低壩基滲透壓力,一般壩基均設置灌漿和排水 帷幕。

  水庫中的水從壩基下部通過帷幕后,壩基滲 透壓力值就會衰減。至排水孔處滲 透壓力又有衰減,通常用 H2/H=α2 表示。α1 一般取 0.45- 0.6,α2 一般取 0.25-0.3。本工程大壩河床壩段揚壓力折減系數取 0.25,岸坡波 段揚壓力折減系數取 0.35,均是在排水孔處進行折減。

  4 結束語

  根據分析,對于裂隙發育少,吸漿量較低的地質條件, 應重點加強大壩排水帷幕的布置,以有效降低壩基揚壓 力。本工程大壩兩岸砂巖基礎存在多條水平軟弱夾層,且 基礎灌漿吸漿量普遍偏小,因此應重點關注砂巖壩段基礎 排水孔的布置,不僅是壩基面,還要關注基礎下部軟弱夾 層面的排水和揚壓力折減。

  本工程大壩地質情況復雜,針對不同的地質情況,降 低揚壓力的措施應有所側重。對于輝綠巖大壩基礎,應重 點加強帷幕灌漿的布置,在主帷幕的基礎上,上游增設一 排副帷幕;對于砂巖大壩基礎,因帷幕灌漿吸漿量有限,在 盡量做好帷幕灌漿施工的前提下,應更加注重排水帷幕的 設計,比如增加護壁保護管防止砂巖層間泥化夾 層顆粒被滲水帶出。

  參考文獻:

  [1]范德教,敖圣鋒,張正良.朝陽寺大壩壩基揚壓力監測資料分析 [J].水電與新能源,2018(07).

  [2]肖小玲,萬磊,施玉群.范厝水電站廠房壩段異常揚壓力分析[J]. 水電與新能源,2016(09).

  相關刊物推薦:《水電與新能源》主辦: 湖北省水力發電工程學會;湖北能源集團股份有限公司,周期: 月刊,出版地:湖北省武漢市,語種: 中文;,開本: 16開,國家刊號:ISSN1671-3354,國內刊號:CN42-1800/TV,復合影響因子: 0.091,綜合影響因子: 0.045,創刊時間:1987。

  

投稿方式: ·郵箱: [email protected]投稿時郵件主題請寫明文章名稱+作者+作者聯系電話
·電話: 24小時熱線400-6800558
期刊天空網 專業提供職稱論文發表的平臺 400-6800558 論文發表咨詢

最新教育職稱論文

最新工程師職稱論文

最新醫學職稱論文

最新建筑師職稱論文

最新計算機職稱論文

最新護理職稱論文

科技職稱論文發表常識

推薦期刊雜志

合作期刊

免费老时时彩彩票软件