九井岗体形优化报告Word下载.docx
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43.649
210
-8.000
8.918
9.295
9.587
84.949
94.327
39.926
45.024
195
-11.798
11.079
11.314
12.778
66.477
78.879
42.416
45.612
180
-14.232
12.836
12.967
15.625
54.213
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14.109
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17.703
46.067
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-14.193
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16.031
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47.571
38.904
39.978
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14.910
17.705
17.977
34.316
38.686
29.127
26.265
拱厚曲线方程T=Tc+（Ta-Tc）（θ/θa）**3.03
表2拱坝优化方案与原方案比较表（之一）
坝体方量
优化方案
原方案
144965
161799
注：
优化方案与原方案的坝体方量均只计入拱坝基本体形的方量（扣除中间坝段约75m范围内224m高程以上的缺口的方量），未计入右坝肩上部垫座、滑雪道、溢流堰细部等的混凝土方量。
表3拱坝优化方案与原方案比较表（之二）
拱冠梁厚度（m）
左拱端厚度（m）
6.702
8.600
8.100
8.952
12.300
11.900
10.957
15.000
15.300
12.700
16.900
17.900
14.342
18.300
19.600
16.043
19.500
20.400
17.800
20.900
20.300
表4拱坝优化方案与原方案比较表（之三）
高程（m）
左拱端下游侧半弦长（m）
右拱端下游侧半弦长（m）
84.2
82.2
114.2
78.4
77.4
105.4
68.1
67.1
91.0
90.9
56.9
55.9
76.0
47.0
46.0
62.0
62.2
37.9
35.9
48.2
27.2
25.2
33.9
14.8
10.8
15.1
12.1
图1优化方案体形图
图2优化方案拱梁网格图
3左坝肩增稳加固措施
本工程左坝肩断层、节理、裂隙较发育，岸坡陡峭，顺坡的卸荷较强烈，对坝肩及左岸边坡稳定不利。
若单纯依靠加大拱端嵌深以达到坝肩稳定的目的，则需要的嵌深很大，势必会增大坝体工程量并造成左坝肩的高边坡问题。
因此，宜采取适当加大嵌深与坝肩增稳工程措施相结合的手段，以降低工程造价。
3．1左坝肩不利结构面及其组合
本工程的左坝肩受f2、f5、f7、L5、Jn6和Jn8的影响，地质条件较复杂。
左坝肩主要的控制性构造如表5所示。
对左坝肩稳定不利的结构面组合如下：
组合块体K1以断层f2为底滑面、断层f5为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面；
组合块体K2以断层f2为底滑面、断层f7为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面；
组合块体K3以断层f2为底滑面、卸荷节理Jn6为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面；
组合块体K4以卸荷裂隙L5为底滑面、断层f5为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面；
组合块体K5以卸荷裂隙L5为底滑面、断层f7为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面；
组合块体K6以卸荷裂隙L5为底滑面、卸荷节理Jn6为侧滑面、卸荷节理Jn8为坝前的拉裂面。
稳定分析成果表明，左坝肩控制性的滑动破坏模式为：
组合块体K1；
组合块体K4；
以裂隙组L5为底裂面、以陡倾结构面或非结构面为侧裂面的阶梯状的浅层滑动破坏。
表5左坝肩主要控制性构造一览表
名称
编号
产状
揭露位置
地质描述
断层
f2
N65～80°
W
SW∠28～33°
左岸PD1硐内、ZK2孔
近地表断层面以夹泥为主,亦见夹少量岩屑,硐深约9m以后,面夹岩屑及泥，厚0.5～2.0cm。
下盘为厚约20cm的斜长角闪岩夹层。
宽度1～5cm。
f5
N40°
E
NW∠75～80°
左岸PD1、PD3平硐
主要由碎块岩、岩屑组成，沿面充填2～3mm的泥。
宽度5～8cm。
f7
N20～30°
NW∠70°
PD5平硐
主要由碎块岩组成,呈强风化状,蚀变强烈,面夹泥约2～5cm。
下盘影响带宽约1m,岩石弱风化状,同产状裂隙发育,面多夹泥,厚约2～5mm。
宽度40cm。
卸荷（夹泥）裂隙
L3
N50～60°
W
NE∠15～25°
左岸PD1平硐
发育多条，地表面张开约1cm，夹岩屑及少量泥，厚约0.5～1mm。
L4
N50～55°
E
NW∠30～40°
面平直，铁锰质渲染，张开约2～5mm，泥充填，滴水，延伸较长。
L5
N30～40°
NW∠35～50°
左岸岩壁及PD1、PD3、PD5、PD6
张开0.5～1mm,泥充填,发育多条,间距2.5～6.0m
L6
N25°
SE∠20°
左岸PD3平硐
张开0.5～2cm，面夹泥膜,平行发育4条。
L7
NE∠25～35°
坝址左岸下游
发育多条，间距1～1.5m，夹岩屑及少量泥。
L8
N60°
NE∠20°
面平直，铁锰质渲染，延伸长，地表面多微张。
卸荷（夹泥）节理
Jn6
N40～45°
PD1、PD3平硐
面张开1～2mm，平直，泥充填。
Jn7
N15°
SE∠70°
PD3平硐
面夹泥膜，平行发育5条，间距约20cm。
Jn8
SW∠85
面平直光滑，微张夹泥,厚约2～3mm，平行发育3条。
Jn9
N60～70°
NW/SE∠85～90°
左岸下游岩壁、PD5、PD6平硐
面平直，铁锰质渲染，微张夹泥,厚约0.5～1mm，延伸长，平行发育多条。
Jn10
NW∠50～60°
左岸下游岩壁、PD6平硐
面平直，铁锰质渲染，微张夹泥,厚约0.5～1mm，平行发育多条。
3．2传力洞
在147m高程附近、左拱槽偏下游侧处设置#1传力洞，传力洞洞线的方位角为125°
，洞轴线略向下倾斜，倾向SE，倾角10°
，传力洞的水平长度为15m。
传力洞断面尺寸为5×
5m的正方形上接中心角120°
的圆台（图3所示），传力洞靠近坝体附近设渐变段，如图4所示。
#1传力洞可将部分拱推力传递到基岩深部，以减轻卸荷裂隙L5的不利影响。
由于目前的地勘平洞高程均在155m高程以上，左坝肩155m高程以下卸荷裂隙的发育情况还不十分明了。
今后根据拱槽开挖后所揭示的情况，如果左拱端155m高程以下L5卸荷裂隙不发育，则#1传力洞可以取消。
相反，如果左拱端155m高程以下L5卸荷裂隙仍较发育，则保留#1传力洞，必要时还可加大、加深#1传力洞。
在167m高程附近、左拱槽偏下游侧处设置#2传力洞，传力洞洞线的方位角为125°
，洞轴线略向下倾斜，倾向SE，倾角约10°
。
#2传力洞沿着f2断层，穿过f5断层并进入f5下磐的完整基岩3m，传力洞的水平长度约25m。
#2传力洞可将部分拱推力传递到f5断层下磐，同时又可起到阻止沿f2断层滑动的抗剪洞的作用。
#2传力洞洞口位置、中心轴线和倾角的最终确定，以拱槽开挖后揭露的f2断层的位置和产状为准，确定的原则是使#2传力洞中心线尽可能与f2断层重叠。
在传力洞掘进过程中，如果f2断层的产状随洞深有所变化，则应对传力洞的中心线进行微调，使传力洞中心线保持为直线的前提下，中心线仍尽可能与f2断层重叠。
图3#1、#2传力洞断面图（长度单位：
cm）
图4左坝肩增稳加固方案示意图
传力洞开挖之后，用高压水抢冲洗传力洞所穿过区域洞壁以内1m范围内断层、裂隙中的软弱夹层，预埋灌浆管，在回填混凝土水化热基本消散之后，于低温季节采用微膨胀水泥进行回填灌浆处理。
#1传力洞可提高组合块体K4、K5、K6的抗滑稳定。
#2传力洞对组合块体K1、K2、K3、K4等有较显著的阻滑作用。
#1、#2传力洞对改善以裂隙组L5为底裂面的阶梯状浅层滑动稳定性有良好效果。
3．3抗剪洞
1#抗剪洞：
在150m高程，沿f2断层设置水平向抗剪洞，洞线方位角约107°
，长度25m，断面尺寸为2×
2m的正方形；
1#抗剪洞对组合块体K1、K2、K3等有阻滑作用。
1#抗剪洞洞口位置、中心轴线方位角的最终确定，以左岸150m高程实际出露的f2断层的位置和产状为准，确定的原则是使抗剪洞中心线尽可能与f2断层重叠。
抗剪洞掘进过程中，为了跟踪f2断层的产状，抗剪洞中心线可以跟随断层的产状转弯。
2#抗剪洞：
在165m高程，沿f5断层设置水平向抗剪洞，洞线的方位角约为40°
，长度44m，断面尺寸为2×
2#抗剪洞对组合块体K1、K4等有阻滑作用。
3#抗剪洞：
在190m高程，沿f5断层设置水平向抗剪洞，洞线的方位角约为40°
，长度52m，断面尺寸为2×
3#抗剪洞对组合块体K1、K4等有阻滑作用。
4#抗剪洞：
在215m高程，沿f5断层设置水平向抗剪洞，洞线的方位角约为40°
，长度35m，断面尺寸为2×
4#抗剪洞对组合块体K1、K4等有阻滑作用。
2#、3#、4#抗剪洞洞口位置、中心轴线方位角的最终确定，分别以左岸▽165m、▽190m、▽215m高程实际出露的f5断层的位置和产状为准，确定的原则是使抗剪洞中心线尽可能与f5断层重叠。
抗剪洞掘进过程中，为了跟踪f5断层的产状，抗剪洞中心线可以跟随断层的产状转弯。
抗剪洞开挖之后，用高压水抢冲洗抗剪洞所穿过区域洞壁以内1m范围内断层、裂隙中的软弱夹层，预埋灌浆管，在回填混凝土水化热基本消散之后，于低温季节采用微膨胀水泥进行回填灌浆处理。
3．4坝基固结灌浆与截排水措施
加强左坝肩的坝基固结灌浆工作，赞同原设计将左岸固结灌浆深度拟定为12m的设计方案，以改善左坝肩的整体性。
按常规要求进行帷幕灌浆和坝基、坝后排水工作。
对左坝肩可能形成坝前拉裂面的节理裂隙，加强其截排水措施。
拱槽开挖完成之后，结合左坝肩上游侧永久边坡（开挖边坡较高且存在顺坡的卸荷裂隙）治理的需要，可考虑将拱槽全部或部分回填。
对回填的拱槽同样进行固结灌浆处理。
3．5坝后消能防冲保护
由于组合块体K1的基脚位于坝后的泄洪冲坑附近，而K1的基脚对K1的抗滑稳定起到重要的作用，一旦K1的基脚被冲坑切断，则K1的稳定将得不到保证。
原设计的坝后消能防冲保护的范围还应加强并适度延长，以便保护K1的基脚不受冲刷。
4坝体应力分析
4．1计算参数
4．1．1计算荷载
①自重：
坝体混凝土容重γC=24kN/m3；
②水压力：
水的容重γW=9.8kN/m3；
表6特征水位及下泄流量
建筑物
洪水标准
上游洪水位（m）
相应下游水位（m）
相应下泄流量（m3/s）
拦
河
坝
校核
1000年一遇
232.97
166.82
泄洪表孔
3884
滑雪道式溢洪道
1110
166.28
泄洪隧洞
1544
设计
100年一遇
229.64
163.66
1811
517
163.29
1489
③上游泥沙压力：
上游泥沙淤积高程167.70m；
泥沙浮容重γS=10kN/m3；
泥沙内摩擦角φ=15°
④温度特征值及封拱温度：
多年平均气温+日照影响：
14.5+2℃；
气温年变幅+日照影响：
12.5+1℃（温升）、12.5+1℃（温降）；
设计封拱温度：
14.5℃；
库水恒温层温度：
8℃；
上下游多年平均表面水温+日照影响：
上下游表面水温年变幅+日照影响：
：
12.5+1℃。
2）坝体、坝基岩体物理、力学指标表7、表8。
表7拱坝坝体设计参数
容重（kN/m3）
24.0
弹性模量（104MPa）
2.55（考虑徐变的影响，并参照一般工程的惯用取法，坝体混凝土弹模取20GPa）
泊松比
0.167
线膨胀系数（1/0C）
1.0×
10-5
坝体导温系数（m2/月）
3.00
表8坝基基岩物理力学指标
项目
弹性模量
（GPa）
变形模量
抗剪断强度
岩/混凝土
岩/岩
f
c（MPa）
浅粒岩
弱风化
15
6
0.24
0.9
0.8
0.7
微风化
23
8
0.20
1.0
1.1
1.2
二长
片麻岩
18
7
0.25
29
10
0.23
1.3
结构面
岩块、岩屑型
0.45~0.5
0.1~0.2
岩屑夹泥型
0.4~0.45
0.05~0.1
泥质薄膜冲填
节理、裂隙
铁锰质渲染或
无冲填（微张）
0.50~0.60
0.10~0.15
坝基综合变模取9GPa（▽230高程以上的坝基综合变模取6GPa）。
4．1．2计算荷载组合
计算荷载包括上、下游水压力、淤砂压力、坝体自重和温度荷载。
考虑的荷载组合主要有以下12组，其中组合1~5为基本荷载组合，组合6~12为特殊荷载组合。
荷载组合1：
正常蓄水位224m的水压力+泥沙压力+自重+温降；
荷载组合2：
正常蓄水位224m的水压力+泥沙压力+自重+温升；
荷载组合3：
设计洪水位229.64m的水压力+泥沙压力+自重+温升；
荷载组合4：
运行最低水位200.0m的水压力+泥沙压力+自重+温升；
荷载组合5：
运行最低水位200.0m的水压力+泥沙压力+自重+温降；
荷载组合6：
校核洪水位232.97m的水压力+泥沙压力+自重+温升；
荷载组合7：
施工期203.7m高程以下独立坝段自重（施工期，第1期横缝灌浆之前）；
荷载组合8：
施工期176.5~233m高程独立坝段自重（施工期，第1期横缝灌浆之后）；
荷载组合9：
施工期第1汛期165.1m高程洪水压力+自重（施工期，最低浇筑高程173.7m，横缝灌浆前）；
荷载组合10：
施工期第2汛期空库+自重+温升（施工期，第1期横缝灌浆之后）；
荷载组合11：
施工期第2汛期175.6m高程洪水压力+自重+温升（施工期，第1期横缝灌浆之后）；
荷载组合12：
自重+温降（施工期，坝体浇筑完成、第一期横缝灌浆之后）。
4．1．3坝体允许应力
按多拱梁分载法计算的坝体主拉应力和主压应力应不大于表9中所列的控制指标。
表9坝体应力控制指标
主拉应力（MPa）
基本荷载组合
特殊荷载组合（非地震）
1.5
特殊荷载组合（横缝灌浆前）
0.5
主压应力（MPa）
5.75
6.57
4．2坝体应力分析成果
4．2．1运行期（荷载组合1~6）坝体应力分析
运行期坝体应力分析成果如表10所示，坝体应力满足设计规范要求。
表10运行期坝体应力成果
荷载
组合
上游坝面最大主应力（MPa）
下游坝面最大主应力（MPa）
最大主拉
应力值
位置
最大主压
1
-0.92
[1R7C]
3.60
[5R1C]
-1.16
[7R0C]
4.44
[8R0C]
2
-1.09
[7R2C]
2.69
[2R2C]
[3R4C]
4.52
3
-1.17
3.72
-0.68
[3R-5C]
4.93
4
-0.79
2.32
-0.96
[3R6C]
2.63
5
-1.14
2.25
[7R-1C]
-0.75
[1R3C]
2.85
-1.21
4.33
-0.58
[3R1C]
5.17
表中最大应力位置×
R×
C代表×
拱×
梁的交叉点。
拱号以顶拱为#1拱，向下依序编排；
梁号以拱冠梁为#0梁，向左岸侧为负、向右岸侧为正依序编排；
应力正值为压应力，负值为拉应力。
4．2．2施工期（荷载组合7~12）坝体应力分析
4．2．2．1荷载组合7
施工期203.7m高程以下独立坝段自重（该荷载工况出现在第1期横缝灌浆之前）
表11荷载组合7（施工期203.7m高程以下独立坝段）坝段自重应力成果
浇筑
0.00
0.51
0.18
[8R-1C]
1.31
0.27
2.10
-0.21
[8R1C]
0.46
2.70
-0.39
0.84
[6R0C]
203.7
2.90
-0.42
1.19
4．2．2．2荷载组合8
施工期176.5~233m高程独立坝段自重（该荷载工况出现在第1期横缝灌浆之后）
表12荷载组合8（施工期176.5～233m高程独立坝段）坝段自重应力成果
1.33
[6R-1C]
1.28
-0.25
[5R0C]
1.88
-0.14
[5R-2C]
2.08
2.05
-0.26
[4R3C]
拱号以顶拱为#1拱，向下依序编排（本表中#6拱的高程为176.5m）；
4．2．2．3荷载组合9
施工期第1汛期165.1m高程洪水压力+自重（该荷载工况出现在第1期横缝灌浆之前，坝体混凝土浇筑高程按较不利的最低浇筑高程173.7m计算）
表13荷载组合9（施工期第1汛期坝段自重+度汛水压力）坝段应力成果
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