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1、黃石灘水庫(kù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)摘要：本文結(jié)合黃石灘混凝土面板堆石壩的關(guān)鍵設(shè)計(jì)工作，對(duì)壩體分區(qū)、壩料選擇和斷層區(qū)趾板基礎(chǔ)處理等問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，力求做到工程安全，結(jié)構(gòu)完善，降低造價(jià)，便于施工。關(guān)鍵詞：混凝土面板堆石壩黃石灘壩料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)處理1工程概況黃石灘壩址位于漢江支流付家河中游峽谷段，控制流域面積348km2，多年平均徑流量1.1億m3,水庫(kù)總庫(kù)容4177萬(wàn)m3。面板壩高75.6m,面板面積1.75萬(wàn)m2，面板混凝土5300m3。明流導(dǎo)流泄洪排沙洞一條,斷面尺寸為5×6.5m至5×7.1m,洞長(zhǎng)322.3m。開(kāi)敞式溢洪道一座，溢洪道總長(zhǎng)205m。此外還有一座設(shè)計(jì)流量
2、8~10m3/s的壓力輸水洞。工程2001年10月開(kāi)工，目前大壩已竣工。樞紐總體布置參見(jiàn)圖1。圖1黃石灘水庫(kù)樞紐總體布置2壩體設(shè)計(jì)大壩頂寬8m，長(zhǎng)210m，最大壩高。河床高程355m，壩頂高程423.6m。壩體填筑總方量為68.5萬(wàn)m3。壩體填筑料從上游向下游依次為墊層區(qū)(包括墊層小區(qū))、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)。大壩分區(qū)參見(jiàn)圖2。墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)筑壩料采用飽和抗壓強(qiáng)度為98.2MPa、軟化系數(shù)為0.65的輝長(zhǎng)—閃長(zhǎng)巖爆破料；次堆石區(qū)料采用主堆石區(qū)同種材料，或用飽和抗壓強(qiáng)度為76.9MPa、軟化系數(shù)為0.52的綠泥石片巖，兩種材料作比較,組成第一、二方案，同
3、時(shí)采用瓜園綠泥石片巖筑壩作為第三方案進(jìn)行不同材料分區(qū)的大壩變形、應(yīng)力比較，大壩填筑主要參數(shù)見(jiàn)表1。表1大壩填筑料設(shè)計(jì)參數(shù)填筑分區(qū)巖石性質(zhì)最大粒徑(mm)干密度(kN/m3)孔隙率(%)填筑厚度(mm)灑水量(%)18t振動(dòng)碾碾壓遍數(shù)墊層區(qū)碎石河砂混合料8021.41950098過(guò)渡區(qū)爆破碎石料30021.1220500106主堆石區(qū)爆破料80020.7221.51000208次堆石區(qū)爆破料80023.123.5100020~256~8墊層小區(qū)碎石河砂混合料4022.0416.540099墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)填筑料要求為新鮮、堅(jiān)硬、軟化系數(shù)大、耐久性強(qiáng)、顆粒級(jí)配良好的石料。經(jīng)
4、碾壓密實(shí)后，具有低壓縮性和半滲透性。墊層區(qū)材料滲透系數(shù)為10-4~10-3cm/s，粒徑小于5mm的含量為35%~45%，粒徑小于0.1mm的含量<7%。過(guò)渡區(qū)材料滲透系數(shù)10-3~10-2cm/s，粒徑小于5mm的含量為<16.5%,粒徑小于0.1mm的含量<5%。主堆石區(qū)要求石料級(jí)配良好,耐久性強(qiáng),特別是壩體靠上游1/3范圍內(nèi),巖石軟化系數(shù)大,飽和抗壓強(qiáng)度在100MPa以上。碾壓后材料滲透系數(shù)10-2~10-1cm/s，粒徑小于5mm的含量為<11.4%,粒徑小于0.1mm的含量<3.5%。為防止泄洪時(shí)河水回流，沖刷大壩下游坡腳，壩腳
5、處砂卵石開(kāi)挖至基巖，設(shè)大塊石堆體，頂高程362m，高出下游最高水位1.2m。圖2黃石灘水庫(kù)大壩分區(qū)圖3筑壩材料性質(zhì)壩址附近有筑壩材料兩種，它們是：距壩址0.7km的瓜園料場(chǎng),可開(kāi)采量324萬(wàn)m3，但無(wú)用層剝離量也高達(dá)110萬(wàn)m3，系變質(zhì)巖綠泥石片巖，強(qiáng)度較高但片理發(fā)育，碾壓試驗(yàn)其破碎率高達(dá)13.6%。另外距壩址12km處的二里料場(chǎng),一直是當(dāng)?shù)罔F路建設(shè)、工業(yè)民用建筑業(yè)用料的傳統(tǒng)采石場(chǎng)，巖性為輝長(zhǎng)—閃長(zhǎng)巖，飽和抗壓強(qiáng)度高達(dá)98.2MPa，軟化系數(shù)0.65，屬硬質(zhì)堆石料。表2為三軸壓縮試驗(yàn)非線性指標(biāo)，由指標(biāo)中看出，瓜園綠泥石壓縮模量系數(shù)很低，僅為二里輝長(zhǎng)巖的1/3。表2.1
6、DuncanE-v模型參數(shù)試樣名稱壩料名稱試樣狀態(tài)ρ(g/cm3)C(kPa)φ(º)KnRfGFD瓜園料主堆干樣2.3117333.924990.080.80///主堆飽和2.312138.101980.320.740.220.204.67砂礫石墊層飽和2.169740.245770.680.810.360.050.36主堆飽和20.32239.215890.210.830.300.073.644輝長(zhǎng)巖墊層飽和2.1312043.865910.530.730.330.095.32主堆飽和2.0013440.196220.340.850.260.114.45
7、表2.2DuncanE-B模型參數(shù)試樣名稱壩料名稱試樣狀態(tài)ρ(g/cm3)φ(º)Δφ(º)KnRfKbm瓜園料主堆干樣2.3157.2116.004990.080.80//主堆飽和2.3140.822.411980.320.74980.23砂礫石墊層飽和2.1650.248.745770.680.813430.41主堆飽和23.049.2310.375890.210.832480.21輝長(zhǎng)巖墊層飽和2.1353.577.535910.530.733040.46主堆飽和2.0052.059.606220.340.851530.34
