小型水庫大壩穩(wěn)定分析計算分析

郭磊

[摘 要] 以某小型水庫為基本研究對象，通過某公司滲流有限元分析法來對壩體進行滲流分析，了解不同工況情況下的單寬滲流量、浸潤線位置、滲透比降等信息，之后采用瑞典圓弧法對壩體進行穩(wěn)定分析，計算出大壩上游、下游的壩坡抗滑安全系數(shù)，使小型水庫大壩穩(wěn)定設計符合相關標準要求。

[關 鍵 詞] 小型水庫；大壩；穩(wěn)定性；分析計算

[中圖分類號] TV62+1 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）02-0141-01

在新的歷史時期怎樣完善小型水庫建設成為相關人員需要思考和解決的問題。在實際的水庫施工建設中，受建筑物級別低、設計標準不符合規(guī)范、實際施工等因素的影響，小型水庫管理建設過程中面臨一些不利因素，小型水庫工程建設發(fā)展安全問題頻發(fā)，影響了水庫發(fā)展建設的總體收益。

一、某小型水庫實際情況

某小型水庫是一座以防洪、灌溉為主要的綜合水利工程，小型水庫大壩是均質(zhì)土壩，上游是干砌塊石護坡，水庫溢洪道布置在大壩的右邊，緊緊靠著大壩，是一種開敞式溢洪道。水庫放水的位置在水庫的右岸口，一共有六個放水孔位，涵管是人工隧道，進出口是漿砌石結(jié)構(gòu)，在應用的時候沒有啟閉設施，經(jīng)過綜合分析比較、權衡之后決定在大壩的上游壩坡上鋪設復合型土工膜，同時做好相應的加固處理。

二、小型水庫大壩滲流分析

（一）基本資料

（1）水文基礎資料。徑流量計算采用新編制的徑流深等值線圖，洪水情況根據(jù)當?shù)睾樗髁拷?jīng)驗公式進行計算。（2）測量資料和地質(zhì)資料。采用當?shù)厮娍睖y設計院的數(shù)據(jù)信息繪制地形圖以及大壩橫斷面圖。

（二）大壩滲流計算工況

按照碾壓式土石壩設計規(guī)范的要求，在進行大壩滲流操作的時候需要對水文組合情況進行復核，具體內(nèi)容包括：（1）正常工作情況下，設計洪水位穩(wěn)定滲流期。（2）正常水位的穩(wěn)定滲流期。（3）非常時期的工作情況，也就是在水位出現(xiàn)突然降低時的非穩(wěn)定滲流期，同時還需要對洪水位穩(wěn)定滲流期進行核實計算。

（三）大壩允許滲透的坡降計算

結(jié)合小型水庫大壩體積、壩基土體的級別配置情況，確定壩體、壩基可能出現(xiàn)的滲漏變形類型，之后結(jié)合壩體、壩基涂料的物理性質(zhì)、各類指標等確定小型水庫大壩臨界水力的坡降，結(jié)合工程特點和工程開展重要性確定相關安全系數(shù)，求解得出能夠被允許的水力坡降，結(jié)合壩體的運行情況計算出下游壩坡出逸點情況，并進行相應的判別操作。

1.判別土地類型

孔隙直徑法判別計算如（1）所示，根據(jù)公式計算之后應用孔隙直徑法判斷得到的管涌類型是滲透變形。

三、小型水庫大壩的穩(wěn)定計算

通過滲流分析之后發(fā)現(xiàn)斷面是小型水庫大壩主要河槽段的最大壩高斷面，小型水庫大壩結(jié)構(gòu)計算斷面圖具體如圖一所示。將小型水庫大壩結(jié)構(gòu)計算斷面圖上的各個計算重要節(jié)點導入相應的軟件中，應用滲流有限元分析法進行計算，具體結(jié)果如下所示：在647.35 m正常水位下穩(wěn)定滲流期水位下的大壩流網(wǎng)圖如圖二所示。根據(jù)圖二發(fā)現(xiàn)，小型水庫大壩的出逸點高程是627.508 m，單寬滲流量是每天0.16097 m3，壩體出逸點的滲透坡降是0.17，壩址區(qū)的滲透坡降是0.1，壩基滲透坡降是0.35.再將這個小型水庫大壩和其他工況比較分析之后發(fā)現(xiàn)，計算得到的水力坡降都要比能夠允許的滲流坡降小，大壩的浸潤線逸出點在棱體排水內(nèi)，壩體和壩基滲流穩(wěn)定情況滿足相關要求。

四、小型水庫大壩的抗滑結(jié)論分析

應用北京理正軟件，按有效應力計算方式對不計塊之間作用力的瑞典圓弧法進行計算，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)壩坡抗滑被允許的安全系數(shù)在正常運用時候的條件是1.25，非常運用條件的情況是1.10。應用碾壓式土石壩設計規(guī)范方法進行計算，假設小型水庫土坡在失穩(wěn)破壞時，滑動面是一個圓弧面，在計算的時候?qū)⒖赡馨l(fā)生滑動面以上的土地劃分為多個鉛直土條，計算出產(chǎn)生滑動的作用力S和抗滑力T，穩(wěn)定安全系數(shù)k=T/S。

綜上所述，應用北京理正軟件分析計算小型水庫大壩穩(wěn)定性是成功的，通過計算為水庫除險加固大壩穩(wěn)定分析計算工況的選擇和確定提供了重要支持，為庫區(qū)淤積下大壩穩(wěn)定分析計算提供了重要支持，提升了工程建設的工作效率。

參考文獻：

[1]張家榮.基于SLOPE/W的某小型水庫初設壩坡穩(wěn)定復核[J].水利與建筑工程學報，2016，14（1）：178-183.

[2]李振偉.東柏澗水庫除險加固設計及方案比選[D].河北工程大學，2015.