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篇1

一）顆粒分析的試驗方法

依據土體的顆粒組成不同，在顆粒分析中采用的方法不同，可分為：篩析法（>0.075mm的土）、密度計法（

二）土體巖性定名

依據土體的粒徑組成，當粒徑大于2mm的顆粒質量超過總質量的50%的土，定名為碎石土；粒徑大于2mm 的顆粒質量不超過總質量的50%，粒徑大于0.075mm 的顆粒質量超過總質量50%的土，應定名為砂土；粒徑大于0.075mm 的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數等于或小于10 的土，應定名為粉土；結合液塑限的成果可能定名粘性土：當塑性指數（Ip）介于10（不含）～17（含）的土定名為粉質粘土，Ip大于17的定名為粘土。

此外除按顆粒級配和塑性指數定名外，土的綜合定名還應有相關的規定。

三）多年凍土

多年凍土是一種特殊性土，在高寒地區普遍存在，是不可回避的一個問題。

土體的顆粒組成不同，巖性不同，凍土的分類、凍脹和融沉分級也不同，總含水量不同，其平均融沉系數、融沉等級、融沉類別不同，最終確定的凍土類型也不同，其物理力學性質的表現也不同，對不同專業的勘察要求也各有側重，對其上的不同各類的建筑物也應根據行業特點區別對待。

四）凍脹性評價

水利水電工程勘察中

工民建勘察中巖性為碎（卵）石、礫、粗、中砂（

粒徑小于0.005mm的顆粒含量大于60%時為不凍脹；碎石類土當充填物大于總質量的40%時，凍脹性按充填物土的類別進行判定；碎石土、礫砂、粗砂、中砂（

五）原位測試儀器的選擇

有些原位測試儀器在適用上條件寬松，只要地點合適，各種土層均可進行；有些儀器適用條件比較苛刻，有的適用于粗粒土而不適用于細粒土，如動探觸探試驗；有的適用于細粒土而不適用于粗粒土，如標準貫入試驗等，特別是十字板剪切試驗、靜力觸探試驗、螺旋板載荷試驗在地下水位高，土層飽水的細粒土層中更能發揮其獨特的作用。

六）土的腐蝕性評價

由于粗粒土的具大孔隙性、強透水性強，毛細水上升高度小，不利于鹽份的富集，一般腐蝕性較小，在工民建的勘察中在有經驗的地區，一般不取樣分析評價，認為其腐蝕性微；細粒土恰恰相反應取樣分析評價。

七）天然密度測定

粗粒土的天然密度采用灌水法或灌砂法；細粒土的測定采用環刀法。

八）土體狀態的確定標準

碎石土的密實度采用重型動力觸探試驗確定其狀態為松散、稍密、中密、密實等；砂土的密實度采用標準貫入試驗確定其狀態為松散、稍密、中密、密實等；粘性土的狀態采用液性指數確定為堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑等。

九）土的類型劃分和剪切波速范圍

土體的類型和土體的剪切波速在沒有進行波速測試時，可通過土體的顆粒分析，確定其定名，在建筑物等級為丙類、丁類時可采用規范推薦的數據進行確定，進而確定場地土類型和場地類別，為設計提供地質依據。

十）地基土抗震承載力調整系數

依據不同的巖性，在進行建筑物設計時，在進行非狀工況計算時，需按照巖土名稱和性狀確定地基土體的抗震承載力調整系數。

十一）地震液化評價

地震液化的評價決定地震發生時建筑物的安全，其危害性和破壞性也是最大的，應當在工程勘察和設計中引起高度重視，在從國家標準和行業標準兩個方面進行表述。

（一）國標《建筑抗震設計規范》（GB50011―2010）的判定方法

飽和的砂土或粉土（不含黃土），在初判時可依據土體中粘粒含量和地震設防烈度判定是否有液化的可能，對可能發生液化的土體依據標準貫入錘擊數和顆粒組成計算臨界錘擊數，通過與實際錘擊數的比較判定其注化的可能性，并可進一步計算鉆孔的液化指數，劃分地基的液化等級，并采取對應的抗液化處理。

（二）《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）判定方法

1）土的液化判定工作可分初判和復判兩個階段。在初判中需通過土體級配曲線確定大于5mm、小于0.005mm的粒徑組含量，再結合地震設防烈度判定其液化的可能性；在復判中也需要確定土體的粘粒含量，依據相關公式計算其臨界值，再做出最終的判定。

十二）滲透變形判定（多用于水利水電專業）

土的滲透變形特征應根據土的顆粒組成、密度和結構狀態等因素綜合分析確定，宜分為流土、管涌、接觸沖刷、接觸流失四種。其中的不均勻系數、粗細顆粒的區分粒徑、接觸沖刷中的D10、d10、接觸流失中：不均勻系數介于0～5（含）時的D15、d85，不均勻介于0～10（含）時的D20、d70、臨界水力比降的確定都是依據土體的級配曲線。

十三）土體滲透系數的粗略估算

在《水利水電工程地質勘察規范》（GB50287-99）中依據土體的級配曲線提供了一個近似計算土體滲透系數的公式： ，這個公式表明土體的滲透性是其固有的性質，主要是由土體的內部結構決定的（此方法在新版的規范中已刪除，但可作參考）。

十四）天然建筑材料

在《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》第二章“術語、符號”中，提出24個術語，多數都是與土體的顆粒分析有關的，在天然建筑材料，更顯出顆粒分析的份量了。

在本規范中按砂礫料、土料、碎（礫）石類土料、槽孔固壁土料、塊石料五大類；不同類型的料的取樣要求不一樣（數量、規格等），取樣數量不一樣、取樣重量不一樣，試驗項目也不一樣，在記錄上要求所記的內容也不一樣，評價的內容和方法也不一樣。

參考文獻

1）《巖土工程勘察規范》

2）《建筑地基基礎設計規范》

3）《土工試驗方法標準》

4）《建筑抗震設計規范》

5）《水利水電工程地質勘察規范》

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1 、工程概況

澮廟節制閘閘位于新楊河上，為原澮廟閘的拆除重建工程，該閘控制規模為中型，工程等別屬Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，抗震設防烈度為7度。

本工程閘組成樞紐工程的主要建筑物有澮廟閘、澮廟閘水下部分、公路橋、橋頭堡、啟閉機房等建筑物及取水建筑物等。

——水下部分：

墊層：閘室、上下游翼墻底板采用100mm厚C10素砼墊層。塊石護坡、護底

采 100mm 厚碎石墊層。

閘室底板：現澆鋼筋砼結構，砼強度等級C25，抗滲等級為W4，抗凍等級為

F50。

閘墩：現澆鋼筋砼結構，砼強度等級C25，抗滲等級W4，抗凍等級為F50。

上下游翼墻：現澆鋼筋砼底板，砼強度等級C25。

護底、護坡：M7.5水泥砂漿砌塊石為300厚，干砌塊石為300厚，回填土

采用壤土回填，應分層填筑、夯實，壓實度不小于0.9。

——公路橋、檢修橋：

公路橋：現澆鋼筋砼閘室頂板砼強度等級C30，設計標準公路-Ⅱ級。公路橋

兩側設鋼筋砼護欄。

公路橋鋪裝層：公路橋鋪裝層為C30防水砼，兩側排水。

檢修橋：現澆鋼筋砼閘室頂板靠上游側設金屬欄桿為´48鋼管焊制。刷防銹漆一度，銀粉漆二度。

——橋頭堡、啟閉機房：

橋頭堡一側為樓梯間，另一側為設備間，上下設備間之間設室內樓梯；現澆

框架結構，梁柱板砼強度等級為C25。

墻身：為填充墻，采用M5.0混合砂漿砌承重粘土空心磚。

樓面：水泥砂漿樓面、樓梯。

屋面：現澆C25防水砼屋面，結構找坡2.5％，坡向上游側，采用有組織排

水，落水管管徑DN100設在上游側。

內墻及頂棚：混合砂漿粉刷，滿批石灰膏，白色乳膠漆二度。

外墻粉刷：混合砂漿底晴雨漆二度，各部位顏色，根據供貨品種與設計人員

協商定。

按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000),有關攔河水閘的等別,應根據其過閘流量確定。下面就來談談各部分建筑物設計要求。根據設計規范來完成。

2、 澮廟閘的設計

2.1閘門形式比較由于地震設防烈度為7度,而且有較深厚的軟弱地基,因此建筑物的選型必須考慮結構簡單,對抗震有利,對減小地基應力有利，洪及控制閘門均為鋼筋砼結構，重約24KN，配QL-50-SD手電兩用螺桿啟閉機。防洪閘門啟閉行程2.1m，控制閘門啟閉行程3.6m。啟閉機應按《水利水電工程啟閉機設計規范》（SL41-93）及《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規（DL/T5019-94）執行。

2.2上部結構布置

澮廟閘布置了公路橋、橋頭堡、啟閉機房等，交通橋除為樞紐運行管理之用外,還考慮與公共交通道路結合，上游護砌段：因考慮交通要求，布置1×6m農用交通橋一座。公路橋兩側設鋼筋砼護欄。

2.3閘頂高程

閘頂高程(交通橋面高程)應按照《水閘設計規范》(SL265-2001)4·2·4,設計洪水位時安全超高的下限值為1.0m,校核洪水位時安全超高下限值為0.7m。按上述要求,考慮到交通橋的梁底應高出校核洪水位0.5m以上及梁高。

3、建筑物設計

涵洞：洞身澆筑前預鋪C10砼墊層100厚，涵洞為C25鋼筋砼結構。泵室

段底板及涵洞底板頂部高程為19.70m。

翼墻：采用M10漿砌塊石重力式擋土墻。

上游護砌段：因考慮交通要求，布置1×6m農用交通橋一座。

進水池：M10漿砌塊石底板300厚，下鋪碎石墊層100厚。

出水池：長5m，M10漿砌塊石底板300厚，下鋪碎石墊層100厚。

下游護砌段：長5m，M7.5漿砌塊石300厚碎石墊層100厚。

啟閉臺：C25鋼筋砼結構。

檢修便橋：面板為C25現澆鋼筋砼150厚，欄桿為鋼管欄桿。

大堤護砌：漿砌塊石300厚，碎石墊層100厚。

廠房及啟閉機房：

（1）建筑部分

設計標高：廠房室內地面標高23.60m；啟閉機房室內地面標高24.88m。

屋面：廠房為結構板上做水泥膨脹珍珠巖1:10最薄處30厚，找2%坡，振搗密實，表面抹光；1:2水泥砂漿找平層20厚；上做二氈三油防水層，撒綠豆砂。

樓面：主廠房及啟閉機房為100厚結構板，20厚水泥砂漿整體面層。

外粉：1:3水泥砂漿打底，白水泥白石屑粉面,檐口貼紫紅色小波瓦。

內粉：墻面及天棚為混合砂漿粉面，乳膠漆二遍。

（2） 結構部分

鋼筋：I級鋼筋用φ表示，II級鋼筋用φ表示。

砼等級：除標明外均為C25砼。

墻身：M5混合砂漿砌Mu10機磚。為保證工程質量和抗震要求：嚴禁干磚

墻和直搓；磚墻轉角和柱與磚墻接觸處每八皮磚設置2φ6拉結鋼筋。

門窗過梁：洞口采用鋼筋砼過梁。 圈梁在轉角、丁字、十字交叉處應設

2φ12拉結筋。

4、設備配套

4.1機組選用2臺350ZLB-1125型軸流泵，葉片安裝角度+2o，n=1470r/min，

配套Y200L-4,30kW,380V,1500r/min立式電機2臺。

4.2主廠房內起吊設備選用1t單軌手動葫蘆1臺。

4.3攔污柵

（1）攔污柵操作運用

攔污柵為排澇進水攔污柵，排澇進水攔污柵設在泵站進水池處；當涵洞處于自流排澇時，攔污柵提起，當泵站抽排時，攔污柵放下攔污。

（2）攔污柵設計

攔污柵所用材料及予埋滑道均為Q235。焊縫二級。工字橫梁與槽鋼立柱連接焊縫高度h×b=6×6㎜，其他為4㎜。

（3）柵體及予埋件外露部分表面均噴鋅防銹，噴鋅厚不小于0.12㎜，外涂厚0.05㎜環氧云鐵防銹漆作封閉涂料，再涂0.08㎜厚氯化橡膠鋁粉漆作面漆。

4.4 排澇攔污柵為二扇。起吊攔污柵選用1T環鏈手拉葫蘆。

5、電氣部分

供電方式：采用10kV架空線路供電，導線規格為LGJ-35。

電氣主接線：電機Y200L-4, 30kW電機兩臺。選用S11-125/10型變壓器作

為主變。高壓側設戶外跌落式熔斷器。電動機電壓母線為單母線接線方式。

防雷接地：在廠房頂裝有避雷帶并利用鋼筋混凝土柱內鋼筋與廠房接地網可

靠連接。本站接地網由廠房鋼筋混凝土底板構成自然接地網，接地電阻值不應

大于4Ω，若滿足不了要求，應另人工敷設接地網。電氣設備的外殼和底座均應

與接地網可靠連接。

照明：廠房采用長壽熒光燈為主光源，四周輔以壁燈照明。

防火:站區地面建筑物、廠房均應設置消火栓；低壓配電室配置手提式鹵代

烷滅火器及其它滅火材料；所有穿越電纜孔洞的電纜，應在孔洞兩側各2m的區

段上，涂刷防火涂料以防止竄燃。防火涂料應按廠家說明書規定使用；所有的

電纜孔洞，包括盤柜下的孔洞，在電纜敷設完畢后，應進行封堵。堵料施工中，

先要用有機堵料DFD裹住電纜，以利電纜的更換和散熱，然后在其周圍塞滿無

機堵料SFD，堵料的厚度不小于10cm。對于較大的電纜孔洞，在滿足以上施工

要求下，空洞的中間部位可配合巖棉使用。

6、控制運用

（1)當外河水位高于內河水位21.80m，防洪閘門關閉，處于防洪狀態。

（2）當外河水位低于21.70m,內河水位高于外河水位，控制段閘門提至上層，

防洪閘門開啟，處于自由排澇狀態。

（3）當外河水位高于21.80m，內河積水不能自流排水時,控制段閘門封閉下

層，防洪閘門開啟，開動機組，處于抽排狀態。

7、工程定位

泵站定位放樣時應由設計單位設計人員參加，以便現場作適當調整。

8、其它

1．因無地質勘探資料，地基承載力標準值暫按150kPa設計，地基開挖后

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1工程等級及標準

1.1工程等級

擬建工程由重力式擋水壩、溢流壩、等組成，水電站總庫容3846.58×104m3，裝機容量24MW，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252－2000)和《防洪標準》(GB50201－94)的規定，該工程規模為中型工程，工程等別為Ⅲ等，擋水壩、溢流壩、河床式電站廠房為3級建筑物。

1.2設計標準

1.2.1防洪設計標準

根據《防洪標準》(GB50201－94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252－2000)的規定。對于本工程選定方案擋水重力壩最大壩高為30.8m，上下游水頭差為11.5m。按關于山區、丘陵區的水利樞紐工程的重力壩、溢流壩、河床式電站廠房洪水標準為：校核洪水標準采用500年一遇（P=0.2%），設計洪水標準采用50年一遇（P=2%）；泄水建筑物消能防沖的設計洪水標準為30年一遇（P=3.3%）；變電站、進廠交通等非擋水部分的校核洪水標準為100年一遇（P=1%）；設計洪水標準為50年一遇（P=2%）。

對于比選方案面板堆石壩方案，按關于山區、丘陵區的水利樞紐工程的堆石壩、溢洪道洪水標準為：校核洪水標準采用1000年一遇（P=0.1%），設計洪水標準采用50年一遇（P=2%）；引水式電站廠房校核洪水標準為100年一遇（P=1%）；設計洪水標準為50年一遇（P=2%）；溢洪道消能防沖建筑物的防洪標準與重力壩方案相同。

1.2.2抗震設計標準

根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》（GB18306－2001）和《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》（GB18306－2001），本區地震動峰值加速度值＜0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相應的地震基本烈度小于Ⅵ度。

2擋水建筑物壩頂高程確定

按《水工建筑物抗冰凍設計規范》（GB/T50662-2011）中有關規定，壩頂超高按常規設計。

2.1風速

風速采用項目區所在地區氣象臺測站1957年~1990年4月~11月實測風速進行統計，根據壩軸線走向，分別選取5個風向(WSW、W、WNW、NW、NNW)進行統計。

計算風速：正常運用情況下采用重現期為50年的年最大庫面風速，非正常運用情況采用多年平均年最大風速。壩前風速計算值采用如下：

正常情況：υ=15.94m/s（正常蓄水位和設計洪水位時）；

非常情況：υ=9.35m/s （校核洪水位時）。

2.2風區長度及水域平均深度

庫區水域雖狹長細窄，但庫區水面寬度仍大于12倍波長，因此風區長度采用計算點至對岸的直線距離。

風區內水域平均水深Hm沿風向作出地形剖面圖求得，計算水位與相應設計情況下靜水位一致。

2.3計算公式

根據《混凝土重力壩設計規范》（SL319-2005）中的規定以及本次調洪成果對壩頂高程進行計算，壩頂高程為水庫靜水位與超高之和，即校核洪水位、設計洪水位和正常蓄水位情況下分別加相應的壩頂超高確定壩頂高程。壩頂與水位的高差由下式確定：

Δh=h1%+hz+hc

式中：Δh—— 防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；

h1% —— 波高（m）；

hz—— 波浪中心線至正常或校核洪水位的高差（m）；

hc—— 壩體安全超高（m）；

其中波浪高h的計算采用官廳水庫公式：

式中：υ0 —— 計算工況下的相應風速 (m/s)；

D —— 吹程 (m)；

Lm—— 平均波長 (m)。

波浪中心線至水庫靜水位的高度按下式計算：

式中：H —— 擋水建筑物迎水面前的水深 (m)。

壩頂高程計算成果見表1。

壩頂高程計算成果表

表1單位：m

由計算結果知，壩頂高程由校核洪水位控制，計算壩頂高程為450.46 m。但考慮到溢流壩頂的工作橋凈跨為10.0m，為保證橋體鋼軌下的大梁（估算1.3m高）不影響泄洪，工作橋梁底須高于校核洪水位，由此確定壩頂高程為450.8m。

3 擋水壩設計

擋水建筑物壩型為混凝土重力壩，左岸擋水壩段樁號壩0+000 ~ 壩0+058.95m，右岸擋水壩段樁號為壩0+194.45 m ～壩0+ 212.7m，兩岸擋水壩段總長為77.15m。

擋水壩壩頂高程為450.8m，壩頂不設防浪墻，壩頂寬度為6.0m，最大壩高為29.85m。壩頂路面以1%坡度向上游傾斜，以便排除壩頂集水，考慮到安全因素，壩頂上、下游側設有欄桿。壩體上游面折坡點高程為440.8m，折坡點以上鉛直，折坡點以下壩坡為1：0.2，下游折坡點高程為440.8m，折坡點以上鉛直，折坡點以下壩坡為1：0.6。下游壩腳豎直高度2.0m。

壩底上游壩踵設1.5m深、1.75m底寬的梯形齒槽。壩體內設置帷幕灌漿和排水廊道，廊道為城門洞形，寬3m，高4m。廊道上游壁距上游壩面3m，底板混凝土最小厚度3m，底板高程隨壩基面上升，升至高程442.57m從下游壩面拐出。

為及時排出壩體內的滲透水，在壩體內防滲面板下游每隔3.0m設置一根直徑15cm的豎向排水管，滲透水通至廊道再排出壩體。壩體每隔20m左右設橫縫，縫內設一道橡膠止水。

重力壩混凝土分3區：壩上游表面防滲抗裂Ⅰ區混凝土厚2.0m，強度等級C25，抗凍等級F300；壩內低熱Ⅱ區混凝土及壩基礎低熱抗裂Ⅲ區混凝土（厚2.0m），強度等級C20。

4壩肩處理

由于右壩肩基巖巖面坡度較陡，為了滿足該壩段沿壩軸線方向的穩定要求，壩肩基巖面開挖成臺階狀以增強壩肩的縱向穩定性。

兩壩肩壩頂高程以上進行開挖削坡處理，根據地質勘察成果，土質邊坡削坡的坡度為1：1.75~1：1.5，巖石為1：1~1：0.75。

5壩體抗滑穩定計算

壩體抗滑穩定計算主要核算壩基面滑動穩定，荷載組合分為基本組合和特殊組合兩類，分別采用抗剪公式和抗剪斷公式計算。荷載組合見表2。

擋水壩荷載組合

表2

抗滑穩定采用抗剪強度計算公式：

式中： K—— 抗剪強度計算公式的抗滑穩定安全系數；

∑W —— 作用于壩體上的全部荷載對滑動平面的法向分值；

∑P—— 作用于壩體上的全部荷載對滑動平面的切向分值；

f —— 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數。

抗滑穩定采用抗剪斷強度計算公式：

式中：K′ ——抗剪斷強度計算公式的抗滑穩定安全系數；

f’、C —— 滑動面抗剪斷摩擦系數及抗剪斷凝聚力；

A —— 基礎面受壓部分的計算面積；

ΣW ——作用于壩體上的全部荷載對滑動平面的法向分值；

ΣP ——作用于壩體上的全部荷載對滑動平面的切向分值。

計算斷面選取最大壩高斷面進行計算，抗滑穩定計算成果見表3。

擋水壩抗滑穩定計算成果表

表3

從表中計算結果數值可以看出，擋水壩抗滑穩定滿足規范要求。

6 壩基應力計算

擋水壩壩基地基應力計算采用材料力學公式計算；

式中：∑W —— 作用于單位寬度壩段上所有垂直力的代數和；

∑M —— 所有荷載（外力）對于壩基截面形心的力矩代數和；

B —— 壩底寬度。

計算結果見表4。

擋水壩壩基應力計算成果表

表4

弱風化安山巖地基允許承載力為3.8MPa，由表8.1.4計算結果得出，壩基地基承載力小于允許值，并且大于零，均滿足規范要求。

參考文獻

篇4

隨著計算機的飛速發展和廣泛應用以及有限元理論的日益完善,ANSYS等大型通用有限元分析軟件被日益廣泛地應用到水利水電工程結構設計中。ANSYS軟件作為一個大型通用有限元分析軟件,可以對結構在各種外荷載條件下的受力、變形、穩定性及各種動力特性做出全面分析。

根據《水工建筑物抗震設計規范》 (DL5073-2000) ,設計烈度為7、8、9度的1、2、3級的混凝土重力壩需要進行抗震設計。

云南省水利資源豐富,是水利大省,同時,也是地震多發區,很多電站的壩址區設計地震烈度≥7度,因而在水利工程設計中,抗震設計是不可忽視的部分。

一、結構的地震作用效應的計算方法

目前結構抗震設計規范所提到的結構的地震作用效應的計算方法有動力法和擬靜力法兩類。其中動力計算方法又包括:底部剪力法、振型分解反應譜法及時程動力分析法。

時程動力分析法是將表示地面加速度的地震波a0(t)直接輸入結構的動力方程,求解結構振動時的位移x(t)。時程動力分析法在理論上比較精確,但也比較復雜。特別是目前結構抗震設計規范未對時程動力分析法所得結果的處理以及設計標準做詳細規定。

振型分解反應譜法及底部剪力法都是動力法中的反應譜法,即按標準反應譜、考慮地震時的地面加速度a0(t)所引起的結構自身的加速度動力反應,并以作用在結構上的地震慣性力來表示,把動力問題轉化為靜力問題處理。振型分解反應譜法是綜合考慮了結構在不同振型時的地震反應,而底部剪力法則只考慮結構的第一振型(基本振型)時的反應,是一種簡化計算方法。

擬靜力法是將結構的重力作用、設計地震加速度與重力加速度的比值、給定的動態分布系數三者乘積作為設計地震力的靜力分析方法。在確定地震作用后,將其作為靜力荷載施加于建筑結構,與靜力荷載作用的情況一樣進行結構分析。

根據《水工建筑物抗震設計規范》 (DL5073-2000) ,工程抗震設防類別為甲類(場地基本烈度≥6度的1類壅水建筑物)時,地震作用效應的計算需采用動力法。目前采用振型分解反應譜法進行水工建筑物抗震設計相對簡單易行,是采用最多的動力計算方法。

二、振型分解反應譜法

根據結構動力學的基本求解理論可得多自由度體系的彈性動力方程為:

(1)

對于無阻尼外荷載的自由振動問題,阻尼項和外力均為0,于是,動力方程改為:

(2)

由于彈性體的自由振動總可以分解為一系列的簡諧振動的疊加,為了確定彈性體的自由振動的固有頻率及相應的振型,可以考慮如下的簡諧振動的解:

(3)

其中{g}是位移{x(t)}的振幅列向量,它與時間t無關,?棕是固有頻率,將公式(3)代入公式(2)可得:

(4)

于是,要找如公式(4)的簡諧振動就要轉為?棕2和非零向量{g},使其滿足公式(2)。這就是廣義特征值問題。求得的?棕就是振動的固有頻率,{g}就是給出的相應的振型。

三、振型分解反應譜法在的ANSYS中的實現

根據《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073-2000),除了窄河谷中的土石壩和橫縫經過灌漿的重力壩外,重力壩、水閘、土石壩均可取單位寬度或單個壩(閘)段進行抗震計算。本文以某混凝土重力壩非溢流壩段典型剖面為例,介紹混凝土重力壩振型分解反應譜平面有限元計算過程。本工程基本設計烈度為8度,設計地震加速度為0.2g(重力加速度g=9.81m/s2)。

(一)模型及邊界條件

在ANSYS軟件中,采用振型分解反應譜法進行結構的地震計算時,所有材料的非線性特性均失效,因而對于平面分析,可采用Plan42單元進行計算;另外,除材料自重外,所有外加荷載均不參與計算,因而,計算模型不施加外荷載。

材料參數:采用線彈性模型,需要輸入壩體混凝土及基巖的容重和彈性模量,在此,壩體混凝土的動態彈性模量采用靜態彈性模量的1.3倍,而基巖的動態彈性模量與靜態彈性模量相同。

計算范圍:取壩體上、下游以及底面基巖均取約1.5倍壩高進行計算,基巖僅考慮彈性,因而采用無質量單元。

邊界約束條件:基巖上下游邊界和底部邊界均施加法向約束。

單元類型:壩體采用平面四節點單元(plane42),考慮壩體縱縫不進行灌漿,壩體按平面應力問題進行計算,基巖按平面應變問題進行計算;考慮壩體上游面的動水壓力,采用單質點質量單元(mass21)。

(二)模態分析

根據《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073-2000),一般情況下,水工建筑物可只考慮水平向地震作用,設計烈度為8、9度的1、2級重力壩等壅水建筑物應同時計入水平向和豎向地震作用。當同時計算水平向和豎向地震作用效應時,總的地震作用效應也可將豎向地震作用效益乘以0.5的遇合系數后與水平向地震作用效應直接相加。

1.各階振型和頻率計算。采用ANSYS計算軟件中的模態分析選項:antype,modal。用子空間法提取前10節模態:modopt,subsp,10。求解后用ansys后處理模塊post1即可得出前十階振型和頻率。

考慮水平向地震時,地震加速度采用設計地震加速度ah,用考慮上游面動水壓力的計算模型(滿庫模型)進行模態分析,提取前十階振型和各階頻率。

考慮豎向地震時,地震加速度采用設計地震加速度的2/3,即av=2an/3,用不考慮上游面動水壓力的計算模型(空庫模型)進行模態分析,提取前十階振型和各階頻率。

2.反應譜譜值計算。《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073-2000)給出的設計反應譜見圖1:

其中,對于混凝土重力壩,?茁max=2.0,一類場地Tg=0.2s。

由上節所述反應譜計算所得各階振型求出前十階周期,查設計反應譜,得出各階反應譜值,作為下一階段反應譜分析的輸入數據。

本算例典型壩段各階自振頻率和反應譜值見表1:

(三)反應譜分析及模態擴展

分別將水平地震作用和豎向地震作用下模態分析得出的壩體各階頻率和反應譜譜值輸入,進行反應譜分析,并進行10階模態擴展,得出各階反應譜分析結果。

設置分析類型為反應譜分析:antype,spectr。

設置地震作用方向:sed,x,y,z;其中x,y,z為分析開關,考慮該方向的地震作用時設置為1,不考慮該方向地震作用時設置為0。

輸入各階頻率:Freq,f1,f2,……,f9;Freq,f10;其中f1～f10為壩體第1～第10階頻率。

輸入各階頻率所對應的反應譜譜值:Sv,0.05,d1,d2,……,d9;Sv,0.05,d10,其中d1～d10為壩體第1～第10階反應譜譜值。

進行模態擴展:expass,on;mxpand,10,yes,0.005

(四)合并模態

對各階模態響應進行平方根組合,得到反應譜分析結果。將豎向地震作用的反應譜分析結果乘以0.5,并與水平地震作用疊加,得壩體動力分析結果。

用平方根法合并模態:srss,0.05,disp。

求解后讀取模態合并結果文件file.mcom。即可得水平向或豎向的反應譜分析結果,又post1后處理模塊可得出壩體各節點應力狀態及位移狀態。

四、計算結果的處理

由于任何水工結構都不可能僅受地震荷載作用,要完整考慮壩體的受力狀態,通常考慮正常運行工況與地震工況的組合。由于振型分解反應譜法計算所得結果僅為壩體內某點在相應地震烈度的作用下的最大可能應力及位移,不計應力和位移的方向,因而需考慮動、靜應力及位移的疊加。本文介紹了目前常用的最不利組合原則和全拉全壓原則兩種目前最常用的原則。

(一)最不利組合原則

按最不利組合原則組合靜態反應和動態反應得到綜合反應。

綜合位移組合原則為:對于壩體同一結點,如果x軸方向(y軸方向和z軸方向相同)靜態位移為正值時,就把x軸方向動態位移作為正值與靜態位移進行疊加;如果x軸方向(y軸方向和z軸方向相同)靜態位移為負值,就把x軸方向動態位移作為負值與靜態位移進行疊加。靜動態荷載作用下的綜合位移,按照此原則進行組合最為不利。

綜合應力組合原則為:對于壩體同一結點,如果靜態某一應力分量為負時,該部位的動態相應應力分量數值小于其靜態應力分量的絕對值時,把動態相應應力分量作為負值與靜態應力分量進行疊加;其他條件下(包括靜態某一應力分量為負時,該部位的動態相應應力分量數值大于其靜態應力分量的絕對值和靜態應力分量為正時兩種情況)把動態應力分量作為正值與相應靜態應力分量進行疊加。靜、動態荷載作用下的綜合應力按照上述原則進行組合對壩體的抗拉和抗壓強隊安全最為不利,在此稱應力組合原則為“強度最不利應力疊加原則”。

最不利組合原則考慮了位移和強度在不同情況下使用不同的組合原則,理論上比較科學。但采用此方法需對結構每個節點的各方向應力及各方向位移一一進行判斷,分別計算,計算較為復雜。

(二)全拉全壓原則

全拉全壓原則先將所用應力均看作是正值(拉)與靜力狀態下各節點的應力進行迭加,得出靜+動的計算結果,然后將所有應力均看作是負值(壓),與靜力狀態下的各結點應力進行迭加,得出靜-動的計算結果,將兩套迭加成果均列出來進行分析比較。同樣,位移也采用同樣的方法進行處理。

全拉全壓原則計算時只需將反應譜計算結果與靜力狀態計算結果直接計算較為簡便。

圖2為由全拉全壓法求得的壩體豎向位移等值線圖,圖3為壩體第一主應力等值線圖。

五、結語

由于地震作用的復雜性和不可預見性,地震高烈度區混凝土重力壩的抗震設計、計算方法仍在實踐中不斷發展。作為設計人員,往往希望采用相對簡單易行、計算成果可以指導設計的計算方法。本文簡要介紹了混凝土重力壩抗震動力分析中最常用的動力計算方法――振型分解反應譜法的分析過程,并以某混凝土重力壩典型非溢流壩段為例,介紹了該計算方法在大型有限元軟件ANSYS中的應用,介紹了計算結果的兩種常用處理方法,對一般大、中型混凝土重力壩進行快速抗震分析有一定的參考價值。

參考文獻

[1]中華人民共和國電力行業標準.水工建筑物抗震設計規范(DL 5073-2000)[S].北京:水利水電出版社,2000.

篇5

電光村水庫位于塘廈鎮林村，屬石馬河支流。水庫于1957年10月動工，1960年2月竣工，按100年一遇洪水設計，1000年一遇洪水位校核，控制集雨面積4.0km2，總庫容306萬m3，為小（1）型水庫，兼有防洪、灌溉和備用供水等綜合功能。水庫正常蓄水位為42.70m（85高程，下同），設計洪水位為45.01m，校核洪水位為45.73m。

樞紐工程主要包括大壩、輸水涵管和溢洪道三部分。

經過五十多年運行及多次維修加固，根據相關規范要求參照《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2000）對工程質量、運行管理、防洪標準、結構安全、滲流安全、金屬結構安全等方面進行復核評價，并在此基礎上進行大壩安全綜合評價。

2、大壩運行管理評價

（1）大壩運行：水庫調度運用合理，水文測報及通信設施完備，各項規章、制度基本落實齊全。

（2）大壩維修：水庫自投入運行以來，經過多次整修加固，主要對主壩及溢洪道進行維修加固。迎水坡、背水坡坡面及輸水涵管現出現不同程度老化，破壞。

（3）大壩安全監測：水庫大壩安全監測設施不完善，無位移、變形、滲流量等監測設施。

（4）綜合評價：水庫大壩及時得到維修，基本處于正常可運行狀態。但大壩檢查觀測設施配備不夠完善，總體上在運行管理方面有不足。

綜上所述，大壩運行管理的綜合評價為較好。

3 、安全分析與評價

3.1 工程質量評價

對大壩的設計、施工、歷次除險加固和地質勘探室內土工實驗等資料的分析，同時結合現場檢查和外觀檢測，對現狀工程質量評價如下：

（1）大壩為均質土壩，壩頂及迎水面采用混凝土護面。壩體整體無變形、位移；壩頂無明顯裂縫、塌陷、異常變形等，防浪墻無破損、錯動、開裂；迎水面砼護坡下部受庫水沖刷、浪蝕剝蝕嚴重，局部出現較大裂縫；壩后草皮護坡，無鼠洞、蟻穴等安全隱患。大壩壩體填土滲透系數平均值為4.5×10-4cm/s，屬弱～中等透水，壩體存在滲漏的可能性較小。壩基土滲透系數平均2.2×10-5cm/s，屬弱～微透水，為壩基滲漏良好隔水層。壩基各巖土層承載力值可滿足要求，大壩存在沉陷的可能性較小。

（2）溢洪道：溢洪道建于大壩右壩肩，現場可見溢洪道整體無傾斜、沉陷，底板無開裂、淤塞及滲水等現象；上下游兩側砌石擋墻無較大變形、松動及坍塌等現象。。

（3）輸水涵管：輸水涵管布置于大壩左端，管徑0.80m，采用鋼筋混凝壓力圓管，進口控制采用塔式結構。控制塔及工作橋外觀效果較好，未見明顯裂縫、傾斜等不安全因素，啟閉設備工作正常。

鑒于上述分析評價，大壩壩體填筑土料基本滿足規范要求，其壓實度較高，發生壩體滲漏的可能性較小。壩底清基情況較理想，為壩體提供了良好的承載，有利于大壩的整體穩定。

大壩工程質量評定為合格。

3.2 防洪標準復核

鑒定時進行庫區水下地形測量及主要建筑物測量。通過復核，水庫防洪標準為100年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核，校核庫水位45.73m，相應庫容萬306.1m3；設計庫水位45.01m，相應庫容269.2萬m3；正常蓄水位42.7m，相應庫容170.5m3；汛期限制水位42.7m，相應庫容170.5m3；死水位35.64m，相應庫容14.3萬m3；調洪庫容135.6萬m3；興利庫容156.2萬m3。

現狀壩頂高程均滿足防洪要求，溢洪道滿足設計泄洪要求。

綜上所述，電光村水庫大壩防洪安全評價為A級。

3.3 大壩滲流安全分析

滲流計算取壩軸線中部實測橫斷面，運用二維有限單元法，將滲流場離散成有限個單元體，根據邊界水頭值，按滲流有限元基本計算方程，求得各點水頭值，從而求得整個滲流場的水頭分布。

（1）計算表明：大壩在正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位驟降至死水位工況下，理論浸潤線較合理，逸出高度低于排水棱體頂部，滲水經下游反濾體由砌石棱體排出，發生滲透破壞的可能性很小。

（2）根據巖土試驗結果判別，壩體填土可能發生的滲透破壞形式為流土，臨界水力坡降Jcr=1.5～1.8，允許水力坡降J允許=1.5/2～1.8/2=0.75～0.9。根據滲流計算結果，校核洪水位形成穩定滲流場的情況下，大壩壩體滲流逸出段最大水力坡降J=0.39

水庫大壩的滲流安全性分級評定為A級。

3.4 土壩穩定分析

水庫已于1960年建成投入使用，鑒定不進行施工期的上、下游壩坡穩定計算。工程區抗震設防烈度為Ⅵ度，可不進行抗震安全復核。大壩結構安全復核主要對大壩進行穩定分析。

結合本水庫運行情況，穩定分析內容包括以下工況：①上游最不利水位38.80m（1/3大壩壩高水位）穩定滲流期的上游壩坡；②上游正常蓄水位42.70m形成穩定滲流期的上、下游壩坡；③上游設計洪水位45.01m形成穩定滲流期的上、下游壩坡；④上游校核洪水位45.73m形成穩定滲流期的下游壩坡；⑤正常蓄水位42.70m降至死水位35.64m時上游壩坡的穩定。壩體滲流場采用滲流計算所獲得的成果。

根據壩坡穩定理論計算結果，大壩在正常、非常運行工況下，壩坡穩定安全系數均大于規范要求值，現場檢查亦未發現明顯裂縫及位移等現象，其結構安全性分級評定均為A級。

3.5 溢洪道結構安全復核

溢洪道底板、頂板無變形、塌陷，兩側漿砌石擋土墻無傾斜、松動及垮塌等現象，局部有開裂及露鋼筋。

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》3.2.4，“山區、丘陵區水利水電工程的永久性建筑物消能防沖設計的洪水標準，可低于泄水建筑物的洪水標準，根據泄水建筑物的級別按表3.2.4確定，并應考慮在低于消能防沖設計洪水標準時可能出現的不利情況。”電光村水庫溢洪道為4級建筑物，消能工程的洪水標準取20年一遇，對應的洪水位為44.44m，下泄流量為19.3m3/s。經計算，溢洪道消力池深度和長度均滿足規范要求，消能工復核滿足規范要求。

溢洪道結構安全性分級評定為A級。

4、結論及意見

4.1 結論

本次電光村水庫大壩安全評價根據《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2000）規定，對水庫大壩及附屬建筑物進行分項安全性等級評定。綜合各項安全性評價結論，水庫大壩工作狀態基本正常，雖然存在一些問題，但可以通過加大維護力度并加強監控的前提下保證大壩安全運行，因此水庫大壩安全性綜合評價為二類壩。

4.2 建議

（1）水庫大壩安全性綜合評價為二類壩，大壩應在加強監控條件下運行，同時應盡早采取措施對水庫大壩存在的問題進行處理。

（2）建議拆除存在裂縫的迎水坡，重新澆筑，縮短坡面分縫距離。為了美化環境和確保壩坡土體的穩定性，建議挖除背水坡的雜草并種上草皮。

（3）對大壩迎水坡下部、溢洪道箱涵、輸水涵管工作橋混凝土碳化不滿足原設計砼抗壓強度標準值的部位進行加固改造，以確保安全。

（4）加強大壩運行管理的規范化、制度化建設。

參考文獻

篇6

一.前言

水閘加固施工技術是水利工程施工中的重要組成部分，加固方案要體現先進性、科學性和經水閘加固濟性的原則，從勘測、設計、施工、管理等各方面，重視采用病險水閘水閘加固除險加固新技術、新方法、新材料、新工藝。 針對水庫除險加固改造工程金屬結構設計進行深入的研究和探討。

二.病險水閘的現狀分析

1.建筑物結構老化損害嚴重。混凝土結構設計強度等級低，配筋量不足，造成大量混凝土碳化、開裂、松散、脫落、鋼筋銹蝕等損害。

2.閘門銹蝕、啟閉設施和電氣設施老化。金屬閘門和金屬結構銹蝕，啟閉設施和電氣設施老化、失靈或超過安全使用年限，無法正常使用。

3.水閘抗震不滿足規范要求。處于地震設防區的水閘，原設計未考慮地震設防或設計烈度偏低，結構不滿足抗震要求。

4.上下游淤積及閘室磨蝕嚴重。多泥沙河流上的部分水閘因選址欠佳或引水沖沙設施設計不當，引起水閘上下游河道嚴重淤積，影響泄水和引水，閘室結構磨蝕現象突出。

5.閘基和兩岸滲流破壞。閘基和兩岸產生管涌、塌坑、冒水、滑坡等現象，發生滲透破壞。

6.管理設施問題。大多數病險水閘存在安全監測設施缺失，難以滿足運行管理需求。 

7.防洪標準偏低。防洪標準偏低造成超標準泄流、閘前水位超高甚至洪水漫溢。 

8.防滲鋪蓋、翼墻、堤岸護坡損壞，管理房年久失修房、防汛道路損壞、缺乏備用電源和通除險加固訊工具等問題。 

9.閘室穩定不滿足規范規定的要求。閘室的抗滑、抗傾、抗浮安全系數以及基底應力不均勻系數不滿足規范要求，沉降、不均勻沉陷超標，導致承載能力不足、基礎破壞，影響整體穩定。

10.閘下消能防沖設施損壞。閘下消能防沖設施損毀嚴重，不適應設計過閘流量的要求，或閘下未設消能防沖設施，危及主體工程安全。 

三.以案例對水庫除險加固改造工程金屬結構設計進行分析

1.黑河三道灣水電站地處甘肅省肅南裕固族自治縣境內，是黑河水能規劃的第六座梯級電站，距張掖市約150km。工程于2005年5月正式開工建設，2009年5月竣工發電。

工程的主要任務是發電，采用引水式開發。本電站由泄洪系統、引水發電系統及發電廠區三部分建筑物組成。電站總裝機容量112MW，單機容量2×45＋22MW。本工程為中型三等工程。 

黑河三道灣水電站在泄洪系統、引水發電系統等建筑物上布置金屬結構設備共計有閘門、攔污柵13扇，閘、柵槽埋件14套，啟閉、檢修設備10臺(套)，金屬結構設備工程量約1556t。

本電站水庫各特征水位分別為：校核洪水位：2372.41m，設計洪水位：2368.21m，正常蓄水位：2370.00m。 

2 泄洪系統金屬結構設計

泄洪系統由1孔正常溢洪洞、1孔非常溢洪洞和1孔泄洪排沙洞組成。在正常溢洪洞前設工作閘門1扇。為運行后維修工作閘門、埋件和水道考慮，工作閘門前設1扇疊梁檢修閘門；在非常溢洪洞前設工作閘門1扇。因非常溢洪洞不經常工作，故不設檢修閘門，如需檢修工作閘門時，將水庫水位放至堰頂以下進行檢修；在泄洪排沙洞進口設工作閘門1扇。為預防工作閘門發生事故時無法閉門，導致水庫放空，在工作閘門前設事故檢修閘門1扇。泄洪系統所有工作閘門均由液壓啟閉機操作，一門一機；正常溢洪洞疊梁檢修閘門由1臺壩頂單向門機配自動抓梁操作；泄洪排沙洞事故檢修閘門由1臺固定卷揚式啟閉機操作。

泄洪系統各閘門均以正常蓄水位2370.00m做為設計荷載進行結構設計。各閘門構件強度計算中考慮了地震動水壓力荷載，以預留不大于20％的強度裕度的方法來保證構件的強度安全。 

3.引水發電系統金屬結構設計 

引水發電系統在大壩右岸，發電洞全長約9316 m，后接發電廠房。在引水進水口的水道上設一道一字排列的3孔潛孔式攔污柵，柵后水道漸收窄，至豎井處設1扇潛孔式事故檢修門。事故檢修門可在洞中有事故時切斷水流，避免事故擴大，在檢修期為檢查、檢修洞身提供條件。

4.金屬結構及電氣設施更新改造 

針對黑河三道灣水庫金屬結構及電氣設施老化嚴重的問題，更換泄洪洞及灌溉洞進、出13共4扇鋼閘門，配合閘門更換，鑿除門槽二期混凝土重新澆筑。更換兩洞進口閘門配電及操作設備，增加兩洞出口閘門配電及操作設備。主要完成10kV架空線路0.7km，安裝75kVA變壓器l臺，低壓配電屏1面，動力配電箱1面，電力電纜(VV1kV3x25+1xlO)20m，電力電纜(VVlkV2xl0)360m，照明電線(BVV0.5kV2x4)150m等。 

5 金屬結構設計總結及評價 

黑河三道灣水電站工程金屬結構設備中的閘門、攔污柵及埋件設計遵循的規范為《水利水電鋼閘門設計規范》(SL74―95)。啟閉機、清污機要求制造廠按照《水利水電工程啟閉機設計規范》(SL41―93)進行設計制造。

承擔該工程所有金屬結構設備的制造廠具有水利水電工程閘門生產許可證并有多年工程使用的實例。

金屬結構設備中的閘門、攔污柵設計已在前面作了介紹，構件設計、校核荷載兩種工況均滿足規范的要求。按平面結構體系的方法進行計算，閘門的結構設計是安全的，經濟合理的。泄洪系統、發電系統的閘門設計考慮了各種泄洪工況，能滿足水工建筑物在泄洪時水道控制的各項要求。按規范要求閘門不得承受靜冰壓力，故泄洪系統的正常溢洪洞、非常溢洪洞工作閘門冬季應采取人工開鑿冰溝的方法，使閘門與冰層隔開。正常溢洪洞疊梁檢修閘門平時隱藏存放在門機交通橋下專設的門庫內，設計構思巧妙、緊湊，節省工程投資。 

四.除險加固的對策 

綜上所述, 為了能進一步了解病險庫的現狀, 為以后的治理提供可靠的依據, 必須抓住西部大開發、國家支助投入這個良好機遇。按國家的統一布置, 做好如下工作: 1.在原始資料方面

主管部門應統攬全局,做好如下幾個方面的工作:認真做好水庫的安全鑒定工作水庫的安全鑒定是水庫除險加固的最基礎的工作, 是水庫進行安全分類的依據。首先, 水庫安全鑒定應符合《大壩安全鑒定》和國家現行有關規范、標準的規定; 其次, 水庫的安全鑒定, 應由水庫管理單位按上述規定和相關的程序進行鑒定并上報備案。

2.做好水庫除險加固規劃編制工作

在水庫安全鑒定的基礎上, 針對水庫存在的主要問題, 按照先急后緩、重點突出的原則, 做好三、四類水庫的除險加固規劃, 做到有計劃、分期分批進行除險加固。

3.積極籌措資金, 分期分批完成除險加固對中、小型水庫進行除險加固, 除積極爭取國家支助投資外, 還應采取“政府投資, 群眾投工, 用足用好水利基金”的方式, 并落實好配套資金。同時, 加強施工管理, 嚴格落實“三制”, 保工程質量。在目前這種情況下, 一方面要抓住機遇,爭取國家支助, 另一方面要加強施工管理, 調動一切盡可能的技術力量, 加大前期工作力度和投入, 建議簡化和壓縮中間的咨詢、審查、審批環節, 為方案實施贏得寶貴的時間。

4.在設計施工方面

應積極采用新技術、新材料、新工藝, 努力提高除險加固科技水平針對攔河壩、溢洪道、放水洞存在的不同問題,采取科學、經濟、合理的方法進行除險加固; 積極采用新技術、新材料、新工藝, 努力提高除險加固科技水平。攔河壩上游護坡翻新時, 建議死水位以下采用拋石護坡, 坡比1∶3.0～1∶4.0; 死水位以上采用鋼砼框格干砌石護坡。

壩體、壩基防滲采用砼、復合土工膜等技術可靠, 防滲效果好的材料和方法防滲。壩體內軟弱夾層含水量高、干容重小、抗剪強度低、承載力小, 對壩體穩定不利; 當軟弱夾層分布范圍不大, 埋藏較淺, 宜全部清除; 當軟弱夾層較薄, 能在短時間內固結的, 可不必清除, 壩坡也不一定放緩; 若軟弱夾層分布范圍較大、埋藏較深, 可用壩體灌水泥粘土漿, 并設置砂井排水, 促使軟弱夾層固結。 

五.結束語

通過對病險水庫進行除險加固，消除了頭屯河水庫運行中的安全隱患，充分發揮了水庫的設計供水效益，為農業生產提供灌溉水源，也為人民生活用水和工業用水提供水源，同時為防御洪水災害發揮了重要作用，為本區域的經濟發展做出了重要貢獻。

參考文獻：

[1]劉志林．小型水庫土石壩的除險加固措施[J]．技術與市場，2011年05期． 

[2]滿廣生.水閘設計及閘室結構設計研究[J].科技資訊，2012. 

[3]李紅斌．淺談如何做好中小型水庫除險加固工程項目建設管理[J]．水利建設與管理，2009年10期．

篇7

隨著土力學、土工試驗及大型土石方施工機械、巖土理論、計算技術的發展，土石壩得到進一步擴大，成為當今世界壩工建設中發展最快的一種壩型。

一. 土石壩簡介

（一）土石壩的特點。

1.土石壩之所以得到如此廣泛的應用和迅速發展，與其自身優勢性密不可分：

（1）土石壩的主要建筑材料的、是土石料，可以就地取材，筑壩材料來源直接、方便；

（2）土石壩適應地基變形的能力較強，在各種壩型中，對地基要求最低；

（3）構造簡單，施工容易掌握，工作可靠，使用年限也比較長；

（4）運用管理和維修加高均較方便；

（5）在交通不便、而當地又有足夠土石料的山區，土石壩往往是一種經濟的壩型。

2.土石壩應用中的特點、缺陷

（1）土石料是透水的，在水庫蓄水后水的壓力及各種荷載下，壩體和壩基將產生滲流。在滲流影響下，易產生滲透變形。滲流也會使浸潤線下土體的有效重量降低，內摩擦力和黏聚力減小。這些對壩體穩定很不利。

（2）在上下游水面附近及其變動區內，壩坡將會受到沖蝕和淘刷，以致產生局部失穩。以外，雨水的沖刷也可能降低壩體的穩定性。

（3）在壩體自重和各種荷載作用下，壩體會產生不同程度的變形（沉降），過大的不均勻沉陷會導致壩體開裂或使防滲體結構遭到破壞。

此外，土石壩極易因氣溫驟變而產生不利的影響，動物（如白蟻）在壩身內筑造洞穴而形成集中滲透通道，地震區的壩體會在地震力作用下產生裂縫和坍滑。

（二）土石壩的類型。

1.土石壩的類型很多。常根據壩高、施工方法、土料的配置及防滲體材料的運用來進行分類。

按土石壩的高度可分為：高壩（壩高大于70m），中壩（壩高在30m至70m之間），低壩（壩高低于30m）

按施工方法可分為：碾壓式土石壩、拋填式土石壩、水力沖填壩、定向爆破堆石壩等，其中碾壓式土石壩應用最廣泛。

按土料在壩體中的配置和防滲體所用的材料又可分為均質壩和非均質壩。

2.這里主要對均質壩和非均質壩進行論述

（1）均質壩的壩體主要由一種材料組成，同時起防滲和穩定作用，不再另設專門的防滲體。均質壩的結構簡單，施工方便，當壩址附近有合適的土料且壩高不高時可優先采用。

（2）非均質壩的壩體各部位是用不同的材料填筑的。

1）心墻壩 壩體的中間部分用透水性的材料做成防滲體（心墻），防滲體的兩側壩體則用透水性較大的材料做成支撐體。心墻位置設在壩體中間的稱為心墻壩，稍向上游傾斜的稱為斜心墻壩。

2）斜墻壩 壩體的上游部分用透水性小的材料做成防滲體，下游的部分用透水性較大的土料填筑。斜墻壩的斜墻支撐在壩體上游面，施工干擾較心墻壩小，但斜墻壩的抗震性能和適應不均勻沉陷的能力不如心墻壩。

3）組合式壩 壩體由多種土料建筑而成。

二、土石壩事故原因的簡要分析

我國已建成的8.6萬座大、中、小型水利水電工程中，水庫大壩90%以上為土石壩。據資料統計，土石壩漫頂和壩體失穩是土石壩失事的兩個主要原因。在大壩失事事故中，土石壩所占比例高達70.5%，而潰壩事故中，土石壩最多。例如1979年水利部統計的資料顯示1959年以來至1979年20年中，土石壩潰壩2925座，堆石壩潰壩17座，而混凝土壩僅有1座潰壩。

（一）漫頂失事事故。

1.潰壩失事原因（漫頂失事占事故總數的51.5%）

（1）由于泄洪能力不足而失事

（2）由于洪水超設防標準而漫頂

2.質量問題失事原因（質量問題失事事故總數的38.5%）

（1）由于壩體滲漏而失事

（2）由于壩體滑坡而失事

（3）由于壩體滑坡而失事

（4）由于溢洪道滲漏而失事

（5）由于輸水洞滲漏或其質量問題而失事

3.管理不當失事原因（管理不當失事占事故總數的4.2%）

（1）由于超蓄而降低防洪標準而失事

（2）由于維護運用不良而失事

（3）由于無人管理而失事

4.其他失事原因占事故總數的4.6%

（二）非潰壩事故類型主要包括裂縫事故、滲漏事故、管涌事故、滑坡塌坑事故、護坡破壞事故、沖刷破壞事故、氣蝕破壞事故及白蟻打洞事故等類型。

（三）土石壩安全現狀。

當前我國土石壩存在的安全問題主要有：工程標準低、質量差、資金投入不足、加固監督遲緩、運行管理不完善、水庫工程效益差，對小型水庫的安全管理重視不夠等幾個方面。

結語：我國是世界上擁有土石壩數量最多的國家之一。已建水庫是提高江河防洪標準，利用水資源和改造環境，發展國民經濟的重要手段。水庫是國家和人民的寶貴財富。我國現有的土石壩在防洪興利方面發揮了重大的作用，對保障經濟建設和人民生命財產安全具有重要意義。另一方面應注意到已建的土石壩還有很多安全問題，時造成大壩事故和失事的潛在根源，應該盡力的予以消除。

[參考文獻]

[1]麻榮永.土石壩風險分析方法及應用.科學出版社.2004.162-174

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1．1鉆探及測試方法《建筑工程地質鉆探技術標準》中針對不同的地質條件對鉆探、取樣方法有確具體的要求。在一些軟土層中，不能直接采用重錘夯擊法．應采用薄壁取土器靜壓取得．否則將會造成原狀土樣的試驗指標相差很大．造成各種物理力學指標對應協調性差。

1．2現場編錄內容不準確各個單位編錄人員的水平參差不齊．有些甚至是沒有任何經驗的個體戶在做現場編錄．造成土層定名，劃分不準確．與靜力觸探等原位測試結果出入很大：鉆桿累計長度不準確，使土層分層界限劃分有誤。

1．3分析與建議從業人員素質過低是上述問題產生的原因．因此勘察單位的人員要熟練掌握不同巖土層適宜的鉆探、取土方法、各種原位測試的設備標準、操作規程．把握住勘察過程中各個環節，從而獲得真實可靠的第一手資料。

2．地層的劃分

查明場地土層的類別、深度和分布是工程地質勘察的重要任務對巖土體的劃分最根本的是把握其性質變化．在變化中區分差異．差異就是巖土層劃分的依據巖土層的定名及類別劃分一般首先考慮按時代、成因劃分，然后按工程特性的差異性劃分．定名則相對是次要的，為巖土的定性分析、定量評價提供依據。

3．地下水的勘察

在工程地質勘察報告中．水文地質條件始終是一個極為重要的問題。地下水是巖土中重要的組成部分．直接影響巖土體的工程特性．同時．場地地下水的變化又會反作用于建筑物。工程地質勘察中關于地下水存在以下幾方面問題。

3．1地下水類型判定勘察報告中應明確場地地下水的類型(上層滯水、潛水、承壓水)，并與周邊場地情況對比參考，分析地下水的影響。例如若將上層滯水誤定為潛水，就會使設計者在深基坑支護中過多的考慮地下水對支護結構的不利影響。

3．2現場試驗現場抽水試驗、注水實驗、壓水試驗、滲水試驗等都是根據各個工程需要和場地條件選擇進行的。重要工程或有特殊要求的工程勘察項目應進行專門的水文地質勘察試驗工作，查明相應水文地質參數。當場地存在多層地下水時．應分層量測水位及水文地質參數。水文地質參數不準確．則進行地基土承載力評價、基坑支護與降水、地下水抗浮等巖土工程設計或驗算時將會出現偏差．導致設計方案或風險過大或偏于保守。3-3腐蝕性在各含水層的水質相差較大或淺部地下水受到污染后．應對建筑材料影響范圍內的水、土分層分片進行腐蝕性一評價，如僅按混合水的水質結果評價，則可能導致腐蝕性評價結果錯誤。

4．地震液化評價

地震液化評價受多種條件限制．如地下水位取值、黏粒含量取值所在不同行業中由于采用不同規范等、最終判定結果往往不同。

4．1判別公式例如《建筑抗震設計規范’中公式與《水利水電工程地質勘察規范>的公式．是兩個完全不同公式，是從各自工程特性給出了判別公式．但在實際工作中，特別是水利工程中若采用‘避筑抗震設計規范》中公式是不正確的。

篇9

中圖分類號： S611 文獻標識碼： A

前言：根據自己多年的工作經驗，本文對水工建筑物的可靠性設計問題進行了深入的探討，

在分項系數極限狀態方法中各分項系數不僅可以區別各類隨機不確定性的不同程度，且引入了表征工程經驗的結構系數yd。因而顯然要比單一安全系數法更為合理。

1結構的可靠性設計

任何工程結構的設計都要辯證地考慮安全和經濟的平衡。其中安全是工程結構設計的首要前提，不安全就無從談經濟了。但安全的評價尺度需要與國情和結構的特性相關聯，是一個相對的概念，涉及到對結構的可靠性估計，這實質上是工程結構的能力在其工作壽命期限內能滿足規定的功能目標要求。工程結構的能力以其對施加于其上的各種作用的抗力表征；而功能目標的需求則以其作用效應表征。但無論是作用及結構的作用效應，或是結構的材料性能和抗力都存在著不確定性，因而設計中結構的能力總要較其需求有一定的安全度。結構通過可靠性設計衡量其能力大于需求的程度。

如所周知，不確定性一般包括隨機性、模糊性和不確知性，相對于隨機性的不確定性，后兩者也可統稱為非隨機不確定性。實際工程結構承受的作用及其材料性能都具有一定的隨機變異性，而從作用到作用效應及從材料性能到結構抗力的了解和認識，是一個不斷深化的過程，存在著相當的非隨機不確定性，是不能統計的。工程界傳統上是以一個總的安全系數來評價工程結構可靠性的。安全系數的內涵是綜合考慮了隨機性和非隨機性的不確定性，主要是依據工程實踐經驗確定其取值的。特別是如大壩這類復雜的水工建筑物，迄今，工程實踐經驗仍是確定其安全系數取值的主要依據。

2可靠度和安全系數

工程結構的極限狀態是區分其是否可靠的標志。與工程結構安全有關的是其承載力的極限狀態。極限狀態是通過功能函數描述的。雖然在實際工程中，功能函數常為復雜的非線性函數，且抗力尺和作用效應5都含有多個隨機變量，可靠度分析的計算相當復雜，為便于對基本概念進行描述，取功能函數最簡單的線性表達式Z=R—S，其中R、S分別為結構的抗力和作用效應。這樣的簡化，并不影響對其本質的闡述。顯然，當Z

基于概率理論的可靠度分析之所以得以興起，主要在于對以隨機不確定性為主的結構，能同時考慮抗力R和作用效應S的發生概率，給出功能函數Z

如前所述，安全系數包含了不可統計的非隨機不確定性因素。諸如，從作用到作用效應的轉換、從試件的強度到結構抗力的轉換、以及可能存在的設計中的人為差錯、地基查勘中未被查明的隱患等，這些因素都只能依據工程經驗確定。所以基于概率理論的可靠度分析對這些不可統計的非隨機不確定性因素是不能適用的。

3單一安全系數向分項系數的“轉軌套改”

3．1兩種分項系數極限狀態方程的本質差異

雖然可靠度設計和轉軌后的多安全系數法都是以分項系數極限狀態方程表征的，但兩者間可歸納如下所列本質差異：

(1)轉軌后的分項系數中引入了考慮非隨機不確定性因素影響的結構系數yd，而可靠度設計中只能考慮抗力和作用效應的隨機不確定性，這是兩者之間最為本質的差異。

(2)轉軌后的抗力和作用效應的分項系數yR和yS是分別針對其以一定分位值表征的標準值和代表值的；而在可靠度分析方法中，作用效應的分項系數yR和yS是針對抗力和作用效應的均值的。在一般情況下，兩種方法中的抗力和作用效應的分項系數是并不相同的。而在一些文獻中，在探討可靠指標和安全系數的關系時，常忽略了兩者所針對的抗力和作用效應值的差異。因此，把以分項系數表征的多安全系數法混同于可靠度分析方法，正是源于上述這些概念上的混淆。在計人結構系數yd的情況下，仍要求按可靠度方法確定抗力和作用效應的分項系數，實際也是難以推行的。

3．2向分項系數“轉軌”的內涵

由于從傳統的單一安全系數K向以分項系數表征的多安全系數轉軌，目前分項系數的取值仍需由安全系數套改，因此，實際上只是將安全系數K拆分為考慮抗力和作用效應從標準值到設計值的隨機變異性的分項系數yR和ys、以及考慮非隨機不確定性因素的結構系數yd三者的乘積。因而就安全標準的設置而言，兩者并無本質差異。但分項系數法4使工程人員更清楚了解安全系數K的內涵中包含的各個因素的性質及其在總的安全裕度中所占有的比重，且能根據不同作用產生的作用效應及構成抗力的不同因素之間隨機變異性的差異，對相應的分項系數進行適當調整。

3．3水工建筑物設計中作用分項系數的特點

在重大的建筑物設計中，作為主要作用的水荷載，其在不同工況下的相應設計水位，就已經考慮了相應的洪水發生概率，可以通過工程具有的控制水位的可靠設施，加以人為調度，因而可以視為定值。另一個主要作用是結構的自重荷載，對大體積壩體而言，其尺寸和容重的隨機變異性也是很小的，同樣可以視為定值。其余的具有一定隨機變異性的作用，如壩基的滲透壓力，由于壩基地質條件的復雜和系統觀測數據資料所限，很難進行概率分布和統計參數的計算分析；又如溫度作用，與氣候條件、人工調度方式、庫水中泥沙含量等因素有關，也很難用統計理論進行分析而提出準確的統計參數。所以，把這些作用作為隨機變量，實際上也是有一定困難的。

3．4《水工建筑物抗震設計規范》中分項系數的取值

《水工建筑物抗震設計規范》涉及到幾乎所有主要的水工建筑物。規范中對其地震作用的地震動峰值加速度的設防水準規定：一般工程應依據《中國地震動參數區劃圖》確定；而對地震基本烈度為6度及6度以上地區的壩高超過200m或庫容大于100億m3的大型工程，以及地震基本烈度為7度及7度以上地區的壩高超過150m的大型工程，應依據專門的場址地震危險性成果評定。在考慮地震作用的偶然設計狀況中，《水工建筑物抗震設計規范》根據已有試驗資料，給出了大壩混凝土的抗壓強度的動態標準值。

4結語

(1)水工建筑物的設計中，從傳統的單一安全系數方法向以分項系數極限狀態方程表達的多安全系數方法的“轉軌”是更為合理、也完全可行的。目前通過兩者的“套改”，在結構安全水準的設置上并無本質差異。

(2)現行的分項系數極限狀態方程方法實質上屬于國際上廣泛采用的多安全系數法，與目前尚不具備條件被采用的可靠度設計方法并不相同。

(3)澄清對現行向分項系數極限狀態方程方法“轉軌套改”中諸多概念上的混淆，有利于其推廣應用和對可靠度設計方法作為工程設計趨勢的發展前景的促進。

(4)各部門對水工建筑物統一采用現行的分項系數極限狀態方程方法，并不存在實質。這樣也有利于我國在國際承擔愈益增多的水利水電工程建設任務。

參考文獻：

[1]吳世偉．結構可靠度分析[M]．北京：人民交通出版社，1986．

篇10

Abstract: Combining with Mengquan reservoir project defects and hidden troubles, the paper puts forward the problems of engineering for reinforcement design scheme. The paper also puts spillway, the tailrace, engineering observation, housing renovation, electrical, metal structure project construction problems reinforcement. The practice proves that this engineering reinforcement effect is good, effective playing their flood control, irrigation, and other comprehensive benefits.

Key Words: reservoir dam, problems, reinforcement, good effect

1. 工程概況

孟圈水庫坐落在青龍縣境內的青龍河支流南河上,壩址位于河北省秦皇島市青龍縣青龍鎮孟家鋪村附近。水庫壩址以上控制流域面積23km2，加固后設計總庫容162.4萬m3，是一座以防洪、灌溉為主兼顧養殖等綜合利用的小（1）型水庫。水庫于1970年8月動工興建，初建時未經設計，直至1973由青龍縣水電局補做設計，1974年水庫主體工程完工投入運用。

水庫樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道和放水洞等組成。攔河壩壩型為圓弧型等半徑漿砌石單曲拱壩，混凝土心墻防滲，壩頂高程121.5m（為假定高程系統，以下同），最大壩高22.5m，壩頂長125.6m，寬2.0m，上游側設有高1.0m的漿砌石防浪墻；壩頂中心線圓弧半徑60m，中心角120°。溢洪道為無閘門控制的壩頂實用溢流堰，位于攔河壩中部主河槽部位，堰頂高程117.0m，進口寬50m。放水洞位于攔河壩左側，為埋設在壩內的φ80cm的鋼管，進口底高程101.5m，出口采用手動閘閥控制，并設閥門室。

2. 工程除險加固前存在問題

孟圈水庫建成運用30年來，在防洪、灌溉及養殖等方面發揮了較為明顯的效益。但由于水庫屬“三邊”工程，存在著影響大壩安全的問題。

（1）滲漏問題

壩體滲漏嚴重，主要原因是施工質量差，漿砌石中水泥砂漿縫隙充填不實，加之反復的凍融破壞，以及壩體內滲透水流的侵蝕，使砂漿與砌體分離，導致砌體之間的縫隙不斷加大，滲漏越來越嚴重，水庫運行存在極大的安全隱患。

（2）右壩肩與山體結合處，巖石開挖不徹底，風化巖沒有清除干凈。

（3）在校核洪水位工況時，拱冠梁上游的拉應力在111.54m、106.54m、101.54m處均超出允許拉應力值（10kg/cm2），不能滿足規范要求。

3. 針對工程地質情況確定處理措施

壩址區內存在的主要工程地質問題：壩基滲漏、壩體滲漏等。

壩基中部及左側基巖透水率均小于5Lu，滲漏性較小，僅在右側MQZ03孔基巖頂部透水率較大，達36.7Lu，屬中等透水，推測該部位壩體漿砌石和基巖接觸面漏水。

大壩壩體為人工砌筑漿砌石，根據鉆孔注水試驗，滲透系數（k）平均值為1.72×10-3cm/s，屬中等透水。根據安全鑒定報告所述，該水庫屬于“三邊”工程，漿砌石砌筑質量差，砌石縫中的砂漿填塞不飽滿，壩體防滲結合面處理不徹底，目前主要是右側壩體滲漏嚴重。

針對上述問題，本次除險加固主體工程為壩基、壩體防滲處理，處理方案采用上游面澆筑混凝土防滲面板。

4、工程設計標準

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）劃分，屬小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物按4級設計。根據《防洪標準》（GB50201-94）,確定水庫的設計標準為50年一遇洪水，校核標準為300年一遇洪水。孟圈水庫庫區地震動峰值加速度為0.05g，相當于地震基本烈度Ⅵ度區，根據《水工建筑物抗震設計規范》（SL5073-2000）,建筑物的地震設計烈度為6度。

5、工程的除險加固設計

5.1 攔河壩加固設計。

攔河壩為圓弧形等半徑漿砌石單曲拱壩，壩頂上游側設漿砌石防浪墻，防滲體為混凝土心墻，攔河壩中部主河槽部位為壩頂式溢流堰，堰上無交通設施。攔河壩加固主要項目包括上游混凝土防滲面板和壩頂改建。

（1）上游混凝土防滲面板

首先將攔河壩上游壩腳處覆蓋土和基巖進行開挖，并對壩體上游面進行清縫、鑿毛，沖刷干凈后進行混凝土面板澆筑。混凝土面板在壩頂處厚50cm，壩基處厚1.5m，面板基礎深入弱風化巖深度不少于1.0m；非溢流壩段面板坡度為1:0.294，溢流壩段1:0.127。面板與原壩體間采用Φ20錨筋連接，錨筋間距1.0m，梅花型布設，錨筋與面板鋼筋網焊接。溢流壩段結合溢流堰混凝土拆除重建，將上游混凝土防滲面板與新建溢流堰混凝土一起澆筑形成整體。上游面板混凝土等級為C25W6F200，采用聚丙烯纖維混凝土；混凝土面板分塊澆筑，共設置橫縫5道，橫縫采用預留寬縫形式，內設插筋，待面板混凝土達到穩定溫度后，進行寬縫二期混凝土澆筑，二期混凝土采用微膨脹混凝土。

（2）壩頂改建

壩頂澆筑厚10cm的混凝土護面，并對防浪墻采用厚2cm水泥砂漿抹面處理；壩頂下游側增設鋼管欄桿。

壩頂護面混凝土澆筑前，首先對表面進行鑿毛清理，再澆筑厚10cm的混凝土（C20F200）路面，采用單側向下游排水，坡度1.5%。

5.2 溢洪道工程。

工程主要包括堰面混凝土拆除重建、壩頂增設人行便橋和下游防沖刷處理。

（1）溢流堰改建

首先將現有溢洪道堰面鑿除，露出原漿砌石壩體；在結合面上布設φ20錨筋，單根長2.0m，間距0.75m，梅花型布置；將浮渣清理后用水沖洗干凈，再澆筑混凝土堰面，堰面混凝土采用聚丙稀纖維混凝土，等級C25W6F200，聚丙烯纖維摻加量為1kg/m3；將新建溢流堰混凝土與上游貼面混凝土澆筑成整體。

改建后溢洪道仍為開敞式實用堰，堰面曲線段采用WES冪曲線。

（2）堰頂人行便橋

為便于工程管理，在溢洪道頂增設人行便橋，為保證泄洪安全，橋底按高于校核洪水位不小于0.75m考慮。新建人行便橋中心線位于半徑60.5m的圓弧上，分5跨布置，上部結構采用5×9.92m普通鋼筋混凝土連續空心板，橋面總寬為2.2m。連續空心板采用滿堂支架現澆方式進行施工，連續板混凝土強度等級為C30，板厚0.5m，采用一板四孔，開孔直徑均為0.34m。便橋共設2道改性瀝青伸縮縫，分別設置在橋臺處。橋面采用C40W4混凝土鋪裝，鋪裝內設Φ8間距10cm鋼筋網，橋梁兩側設置鋼管欄桿。支座采用GYZ 150×35mm板式橡膠支座和GYZF4 150×37mm四氟滑板支座兩種形式。

（3）壩體下游防沖處理

目前溢洪道下游壩體防沖面板下部掏刷嚴重，形成部分臨空面，為保證壩體安全，對掏空部位進行清淤并開挖至基巖，再采用M7.5漿砌石回填密實。

5.3 放水洞工程。

主要配合金屬結構更新改造，將出口閥門室和閘閥支墩拆除重建，拆建閥門室面積20m2，其基礎和新建閘閥支墩形成整體，采用混凝土結構，混凝土等級C20F200。

5.4工程觀測。

觀測項目主要包括：攔河壩壩頂垂直和水平位移觀測、攔河壩壩基滲流壓力觀測、繞壩滲流觀測以及庫水位觀測。

滲流壓力觀測采用測壓管，在斷面樁號分別為0+30和0+90下游壩基處，各布設1個壩基滲流壓力觀測點，并在左右壩肩下游各設兩個繞壩滲流測點。攔河壩壩頂垂直位移觀測采用水準測量，在溢洪道兩側臺階和中墩各設置1個垂直位移測點，攔河壩兩端各設1個起測基點，埋設在穩固的基巖上；壩頂水平位移觀測采用前方交會法測量，測點布設同垂直位移測點，工作基點設兩個，校核基點設一個，布置在壩體下游兩岸岸坡基巖上；水位觀測采用水尺，分別在溢洪道左、右兩側各布置1個測點。

5.5房屋建筑工程。包括水庫管理用房及放水洞出口閥門室。

放水洞出口閥門室建筑面積20m2，采用坡屋頂，新建管理用房建筑面積90m2，兼做防汛值班室。結構類型為一層磚混結構，基礎為條形基礎，屋頂為油氈瓦混凝土現澆坡屋頂，墻體材料為承重頁巖磚，外飾面采用米黃和橙色的外墻涂料。

5.6電氣改造設計要點。為滿足防洪度汛需要，針對水庫電氣設施存在的問題，對新建管理房、放水洞出口閥門室和攔河壩壩頂進行配電照明設計，防雷接地及過電壓保護系統設計，以滿足防洪度汛需要。

（1）照明設計

對于工程管理用房、閥門室和壩頂增設照明設計, 壩頂和閥門室照明電源引自距管理處200m的0.4kV線路處引接至新建管理用房照明箱，再從照明箱以0.4KV的電纜埋管線路引至壩上照明、以220V的電纜埋管線路引至閥門室。

（2）防雷接地及過電壓保護設計

為防止雷電對電氣設備及對人身危害，在管理用房頂設防雷帶。為防護感應雷進襲波，在進線終端桿上裝設氧化鋅避雷器。在管理用房等設有用電設備的建筑物內，按照規程規范要求均作必要的室內接地網，接地電阻不應大于4Ω，應滿足規范要求。

5.7金屬結構改造設計要點

改建后的放水洞結合攔河壩壩上游混凝土貼面，進口埋設鋼管，將放水洞延長，鋼管前端設攔污網，出口設置 1個暗桿手動閘閥，閘閥直徑￠800mm，手動操作，密封面材料為銅合金，閘閥自重1797kg。閘閥前端通過伸縮節、鋼管和放水洞原有鋼管相連，閘閥后通過伸縮節與一段鋼管相連，鋼管末端即為放水洞出口。鋼管總長3.3m，直徑￠800mm，鋼管重約1.3t。

閘閥采用噴鋅+涂料進行防腐，涂料采用環氧云鐵防銹底漆，面漆采用超厚漿型環氧瀝青防銹漆，以達到長效防腐目的，防腐面積20m2。

6. 結論

通過分析該工程的隱患所在,依據規范對大壩壩坡穩定、滲透穩定性進行了分析，在攔河南工程、溢洪道工程、放水洞工程施工中嚴格按施工填筑參數控制壓實質量、鋪筑厚度、材質級配等各項指標。工程加固后至今運行良好,故實踐證明其所采取的除險加固措施取得了較好效果，值得推廣。

參考文獻

篇11

1、工程概況

煙崗水電站工程位于四川省涼山州木里縣境內，是雅礱江中游右岸一級支流――鴨嘴河水電梯級的第二級水電站。首部樞紐工程位于煙崗峽谷進口處，距木里縣公路里程76km，距西昌市公路里程330km，其上游約8km處為該河段水電梯級的第一級水電站―布西水電站。煙崗水電站廠房位于鴨嘴河河口上游的雅礱江的右岸山坡2515m高程處，其尾水接第三級水電站―跑馬坪水電站的前池，煙崗廠房距首部樞紐公路里程12km。本工程開發任務為發電，兼顧環境生態用水。

工程由首部樞紐、引水發電洞、壓力埋管、電站廠房及尾水渠等主要建筑物組成。總工期36個月。工程靜態總投資82311.61萬元，總投資91721.61萬元。

煙崗水電站采用引水式開發，裝機容量120MW，多年平均發電量5.32億kW.h。

電站主廠房全長54.76m，寬21m，最大高度20.4m。廠房與開關站結合地形條件布置，左側為安裝間，與主機間同寬；主廠房內2臺發電機組呈一字形排列。電站于2012年10月正式并網發電。

2、主廠房屋頂設計方案比選

2.1鋼網架結構方案

鋼網架結構的特點是，施工速度快，安裝、維修容易，安全系數高，且可以解決機電安裝急需保溫的困難。鋼網結構比較固定，一般由三部分組成：廠頂網架、網架支撐以及屋面。在材料選擇上，屋面采用彩鋼夾芯板，檁條采用冷彎溥壁型鋼。

2.2鋼筋混凝土方案

鋼筋混凝土結構在工業與民用建筑中得到了廣泛的應用，其主要優點是作為承重構件，其承載力大，施工技術成熟，抗震和防火等方面的性能優越。采用鋼筋混凝士框架結構，穩定性可以得到很好的保證。鋼筋混凝土梁板結構經歷了兩個階段，傳統的做法是薄腹梁或混凝土屋架加大型槽型板，后來隨著預應力技術的成熟，一些技術公司開發出雁型板項目。值得強調的是屋面板要有保溫層、防水以及保護等功能。

2.3房屋方案的比選

為了選出更為合理的方案，應對兩種方案的優缺點進行比較。筆者根據工程 的實際情況，主要對以下幾個方面做了比較：

施工工期：鋼網結構施工工期短，且不受天氣的影響，即使是在寒冷的冬季，混凝土無法施工的情況下，鋼網仍可進行。且預制構件的施工周期長，養護周期長。

施工人員費用：鋼網結構主要的構件廠家已經事先設計好了，電站只需要安裝即可，施工時間大大縮短，因此，施工人員費用也比混凝土結構便宜。

工程造價：施工以及裝修等工作完成以后，按實際的覆蓋廠房面積，經過計算知鋼網結構每平米綜合造價比混凝土結構節省投資30-40%。

構件制作：鋼網結構所需的鋼管、螺栓、錐頭、板材以及檁條等構件均由設計廠家按要求制作，只需將構件運到現場安裝即可完成；混凝土結構方案需要澆注梁以及面板，為了保證預制施工質量，需要事先平整夯實及硬化預制場地[2]，特別是在場地受限的水電站工程中，場地條件有時無法保證。

影響因素：鋼網架結構施工非常簡便，吊裝安全并且工作量小，混凝土用量也很少，質量控制比較容易。混凝土結構材料較多，施工受外界條件影響大，尤其冬季施工，加大了施工難度，混凝土質量因而不能很好的保障，準備工作量也非常大。

綜合以上幾個重要因素的考慮，鋼網結構優勢非常明顯，同時為避免梁板吊裝對機電安裝造成較大的干擾，確保機組可以按期投產發電，設計最終采用空間鋼網架結構方案。

3、鋼網結構設計

3.1 結構形式

鋼網結構采用正放四角錐網架。支撐形式：下弦支承。節點類型：螺栓球節點網架。平面尺寸大小為38.42m×17m，投影面積共計653.14m2。

3.2 設計依據

荷載標準值：上弦恒載為0.30kN/ m2，上弦活載為0.50k N/ m2，下弦恒載為0.1kN/ m2，基本風壓為0.35kN kN/ m2，抗雪壓載荷為0.50k N/ m2。設防抗震烈度為6度，場地屬于Ⅱ類建筑場地。

3.3 材料選擇

選用Q235B鋼制作的鋼管，采用高頻焊接鋼管的焊接方式。螺栓螺釘選用40Cr鋼，材質應符合《合金結構鋼技術條件》GB3077要求，高強螺栓應滿足《鋼結構用高強度大六角頭螺栓》GB1288的規定，其性能等級為10.90s。選用45號鋼制作的螺栓球，材質應符合《優質碳素結構鋼鋼號及一般技術條件》GB699的規定。選用Q235B鋼制作的封板錐頭，鋼管直徑超過76時必須采用錐頭，連接焊縫海外錐頭的任意截面與連接的鋼管強度要等同，厚度應保證變形以及強度的要求。選用Q235鋼制作的套筒，桿件與截面等同。選用E43焊條對Q235鋼與Q235鋼進行焊接，選用E50焊條對Q235鋼與45號鋼進行焊接。采用75mm厚彩鋼夾芯板作為屋面板材，采用冷彎薄壁型鋼制作檁條。

3.4 加工技術要求

網架桿件需要對氧化皮以及銹蝕等污物進行清除后才可加工。網架的構件（包括桿件、螺栓球、、支座高強螺栓等）需要在專業的廠家定制，并且還得有檢驗合格證明，對于球以及螺栓的加工，則由廠家按機械行業標準選購或自行加工，但要滿足受力和材質要求。焊縫需滿足規定標準，構件焊接要達到同等強度，。

3.5 安裝以及涂裝技術

要求支承面預埋鋼板必須保持水平，安裝位置準確。，相鄰支座高差不超過5mm，最高與最低高差不超過10mm，位移量不超過5mm。對所有構件須都需要作防銹處理，出廠前以及安裝后都要涂灰色防銹漆。為了保證使用年限，涂裝前需要進行除銹，除銹參考《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等極》GB8923中的Sa2等級，不能低于這個除銹等級。涂裝時的環境濕度以及溫度，除其產品的特殊要求外，相對濕度不應超過85%，溫度應在5D38℃之間。不應在涂裝構件的表面出現結露，涂裝后4小時內應避免雨淋。荷載必須作用在節點（螺栓球）上，嚴禁在桿件上懸掛重物，桿件不承受橫向荷載。

4、結束語

網架結構的組成比較規則，施工起來方便，廠房屋面結構采用鋼網架比采用鋼筋混凝土梁、板結構費用小，建設工期短，質量更易于控制，并且對周圍環境影響小。因此，在水電站工程中應大力推廣應用。

參考文獻

篇12

0前言

隨著我國綜合國力的不斷提升，經濟建設的日益繁榮，對電力資源的需求日趨緊張，中小型水電資源的開發利用，對緩解我國電力資源的需求緊張局面起到了不可替帶的重要作用。為此加強對水電工程建設的地質災害危險性評估工作，更加科學、合理、有效地開發利用水利資源，更好地保護人類生存環境，有著至關重要的作用。本文以遼寧省鳳城市石橋水電站工程建設地質災害危險性評估為例，淺談一下地質災害危險性評估在水電工程建設中的應用。

1工程建設概況

石橋水電站工程是一座無調節的徑流式水電站，采用水力自控翻板閘壩型，壩址以上控制流域面積為4839km2，水電站正常蓄水位46m，總庫容4001萬m3，電站總裝機容量9600kW，電站多年平均發電量為2136萬kw.h，年利用小時數為2225h，工程建設永久占地8.1095hm2。工程樞紐建筑物由左岸電站廠房、沖沙閘、水力自控翻板閘等組成。樞紐工程等別為Ⅲ等，永久性水工主要建筑物（攔河壩、沖沙閘、電站廠房等）的級別為3級，永久次要水工建筑物級別為4級，臨時性水工建筑物級別為5級，屬較重要建設項目。

2　工程建設區地質環境條件

2.1水文氣象

工程建設區氣候屬北溫帶濕潤的季風型大陸性氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。所處愛河流域多年平均氣溫8.1℃，12月至翌年2月平均氣溫在0℃以下，1月最冷。區內降水量充沛，多年平均降水量1021.3mm，降水量年際變化較大，降雨量在年內分配極不均勻，雨量多集中在夏季7、8兩月，占全年57%左右。流域內多年平均蒸發量1237.2mm，5月份相對濕度小，氣溫上升快，風速大，是蒸發量最大時期，11-3月為結冰期，蒸發量最小。流域內冬季受西伯利亞冷空氣南下及地形影響，最多風向為NNW，初霜期一般在9月下旬，終霜期一般在5月上旬。流域內降雪期長，初雪期最早在10月21日，最晚終雪日在4月29日。流域內累年極端最高地面溫度63.7℃，累年極端最低地面溫度-37.5℃，最大凍土深度為138cm。

壩址區多年平均徑流總量為25.35億m3，多年平均流量為80.38m3/s。20年一遇設計洪峰流量為11400　m3/s，100年一遇校核洪峰流量為16700　m3/s。

愛河流域植被覆蓋情況較好，上游森林覆蓋率達80%以上，水土保持狀況良好，是遼寧省的少沙河流，年均入庫泥沙體積為63.7萬立方米。

2.2地形地貌

工程建設區地貌屬遼東低山丘陵區，壩址位于草河與愛河匯合口下游2.6km左右峽谷段上，周圍山丘高程均在300m以下，地形坡度一般在17°左右。左岸地形較完整，山丘多北東向展布，最高丘頂約為230m～262m，右岸地形較破碎，除近岸地段見有293m兩山丘連綿成帳外，其它地帶最高僅121m，多為高50m～70m，寬3km～4km的破碎分水嶺。兩河匯合處地表平坦開闊，階地有兩級，漫灘多存留于堆積岸，其后為丘陵，兩側山體多北東向延展（見照片1）。

2.3地層巖性

工程建設區內地層除新生界第四系外，侵入巖大面積分布，是構成庫區與壩址區的唯一地層。

第四系主要分布于水系兩側、山間洼地和山麓地帶，呈條帶狀展布，厚度不等，主要有砂卵石、粉質土、耕植土及局部崩積物等；侵入巖主要有前震旦紀輝長巖、燕山晚期二長花崗巖、晚侏羅系花崗斑巖及晚侏羅系花崗巖。前震旦紀輝長巖主要分布于壩址兩側壩端；燕山晚期二長花崗巖主要分布于庫區上游右岸處；晚侏羅系花崗斑巖主要分布于庫區上游右岸處；晚侏羅系花崗巖主要分布于庫區上游。

2.4構造

工程建設區主要構造為新華夏系壓性斷裂，大部分在早元古代混合巖、印支期花崗巖及燕山期花崗巖中通過，總體走向北東約20°～30°，傾向南東。總體上工程建設區從區域上看庫區及壩址區沒有大的斷裂構造通過，從斷裂的走向看，局部斷裂構造從深部有可能通過庫區，因此工程建設區內地質構造不甚發育，未見有大的斷裂構造存在，工程建設區內地質構造較簡單。

2.5地震

工程建設區地震區劃屬華北地震區，海城-丹東-朝鮮西海岸北西向地震帶和鴨綠江北東向次級地震帶交匯處，重力梯度和地殼厚度有一定變化，區域地震活動主要受鴨綠江斷裂帶活動影響。據現有地震資料記載，工程建設區內沒有發生過破壞性地震，地震活動性微弱。工程建設區基本地震加速度值為0.05g，動反應譜特征周期為0.35s，抗震設防烈度為Ⅵ度，區域地殼穩定性較好，屬于區域相對穩定的地區。

2.6水文地質特征

工程建設區地表水系較發育，根據區內地下水的賦存形式和運移特點等因素，將工程建設區內地下水分為兩種類型，即第四系松散層類孔隙水和基巖裂隙水。

第四系松散層類孔隙水，主要分布于河谷、漫灘、坡麓及溝谷地帶，賦存于第四紀松散堆積物中，受大氣降水及地表水的補給，徑流、排泄條件好，水交替作用強烈。地下水位隨季節變化及大氣降水變化顯著，含水層厚度不均變化較大，由坡頂至溝谷厚度逐漸增大。

基巖裂隙水，主要賦存于燕山晚期二長花崗巖及晚侏羅系花崗斑巖和花崗巖等基巖裂隙和風化裂隙中，其含水性受巖石的風化程度及成巖時的孔隙、裂隙的空間大小所控制，主要受季節性降水及松散含水層補給，含水性較弱，富水性不均，受出露部位、地形切割程度的影響，往往以短途徑流、點狀泉等方式排匯。

2.7巖土工程地質特征

工程建設區內巖土工程地質特征主要按庫區、壩址工程區、電廠尾水渠工程區進行說明。

（1）庫區工程地質特征

石橋水電站庫區河谷成U字型，兩側階地有兩級，山體多南北向延展。左岸壩址線地勢陡峭，巖石面積較大；右岸壩址線為低緩丘陵區，植被發育，覆蓋層較厚。

庫區基巖均為侵入巖，其中二長花崗巖主要分布于壩址兩端；花崗斑巖主要分布于庫區上游右岸處；花崗巖主要分布于庫區上游右側低山處；少量輝長巖分布于壩址兩側壩端。

庫區第四系地層以粉土、粉細砂、砂卵石為主，主要分布于河床兩側河漫灘與溝谷及Ⅰ、Ⅱ級階地上。砂卵石厚度一般為5.0m左右；粉細砂一般在3.0-4.0m左右。

庫區內未發現較大的斷裂構造，右岸及左岸均未見通往庫外的斷層。

庫區兩岸，新鮮巖石堅硬完整穩固，但溝谷沖蝕地帶及表層巖石風化較強烈，其承載力相對較低，巖土體工程參數與壩址工程區基本一致。

（2）壩址工程區工程地質特征

壩址區第四系松散堆積物分為耕植土層，分布于右壩端；細砂層分布于河床左側與左岸山丘之間的臺地上；卵石層主要分布于河床右側河漫灘，巖石成分為花崗巖、石英巖等，磨圓度較好。

壩址區基巖均為侵入巖，主要為二長花崗巖，分兩期侵入，廣泛出露于壩址區，是壩基的主要巖體。壩址區未見斷層通過，壩基巖體二長花崗巖發育有三組節理，節理面大多閉合-微張，泥質-巖屑充填，結構面起伏粗糙。

壩址區強風化巖層較薄，多為弱風化巖石，兩岸壩端巖層風化淺，河漫灘處風化較深。第四系以下基巖頂面為強風化巖，其中最大厚度2.3m，最小厚度0.5m。壩址左壩端巖石為弱透水，河漫灘段巖石為中等透水，右壩端巖石透水性為弱透水-中等透水，應對整個壩基巖體尤其河漫灘段壩基基礎進行帷幕防滲處理。

（3）電廠、尾水渠工程區工程地質特征

電廠區第四系主要為沖洪積細砂和山麓堆積物，電廠廠基巖性有輝長巖和二長花崗巖，強風化巖體破碎，弱風化巖體較為完整，廠區內無斷層，地基承載力為3000～1000KPa；尾水渠區第四系主要為沖洪積細砂，基巖有輝長巖和二長花崗巖，上游段有弱風化巖，下游段有強風化巖。整個電廠、尾水渠巖體透水性均為弱透水。

2.8人為工程活動的影響

工程建設區原始地貌保持較好，地表植被較發育，人為工程活動主要表現為河谷區Ⅰ、Ⅱ級階地的農業種植，縣鄉間便道的建設、引水工程的建設、村居民區建設及小規模的采石、采砂活動，人類工程活動對地質環境的影響較小，工程建設區人為工程活動一般。

3　地質災害危險性現狀

經實地調查，工程建設區內潛在地質災害類型主要有崩塌、滑塌、滑坡、泥石流。

3.1崩塌、滑塌

在庫區左岸壩址工程區、電廠尾水渠工程區邊坡多見巖體，坡腳見有倒石堆及崩落塊石，由于地形坡度較陡，巖體長期遭受自然風化剝蝕，在強降水入滲、地震、人工不合理削坡等激發因素的作用下或某一主導因素的作用下，均存在傾倒式或滑落式崩塌的危險隱患，其危險性小。

3.2滑坡、泥石流

在庫區兩岸邊坡地帶，小型溪流溝谷較為發育，河谷階地及山坡農業耕作地帶植被破壞較重，坡面水土流失現象較多，加上區內其它工程建設切坡擾動土體現象，使得本區在雨季特別是暴雨季節，沿河兩岸部分溝谷、斜坡地段有小型滑坡、泥石流的發生，給工程建設帶來潛在危險，因此，在豐水期洪水的沖擊下，區內有滑坡、泥石流的危險隱患，其危險性小。

4　地質災害危險性預測

工程的建設和運營，將對庫區及周邊地帶內的地質環境條件產生影響，特別是水文地質條件、巖土體原有的力學平衡狀態將發生改變，可能引發或加劇的地質災害，主要表現為崩塌、滑坡、泥石流、庫岸坍塌、滑塌、浸沒、水庫滲漏、壩基壩肩滲漏等問題。

4.1樞紐建筑區

（1）崩塌、滑塌

在壩址左右兩岸的樞紐建筑工程區，由于工程建設人工開挖邊坡，形成高陡邊坡，尤其在左側壩肩樞紐工程切坡地帶可能引發小型巖土體崩塌、滑塌，給工程建設帶來危險，并對本區地質環境條件和自然生態環境造成不同程度的破壞，隨著工程建設的實施，人類工程活動的增強，在自然及人為等因素激發下，兩側邊坡及人工切坡地帶均有可能發生小面積的崩塌、滑塌，其發生的可能性和危險性中等。

（2）壩基滲漏、壩肩繞壩滲漏

在壩址區，由于壩基巖體透水率多以中等透水為主，局部巖段較為破碎，巖體完整性較差，可能發生壩基滲漏；在右壩肩由于工程地質條件、地形、地貌相對左岸較差，可能發生壩肩繞壩滲漏，應根據壩基及壩肩透水性分帶特征及基巖透水性特點，在大壩施工過程中，應對壩基深厚覆蓋層及下伏巖體做防滲墻和防滲帷幕，否則水庫蓄水后易產生壩基滲漏、壩肩繞壩滲漏，其發生的可能性和危險性中等。

4.2庫區

（1）庫岸坍塌、滑坡

水庫蓄水后，水位抬升，水文地質條件發生改變，地表及地下水徑流條件發生變化，并對庫區兩岸邊坡地帶的巖土體進行浸潤，在靜水壓力、動水壓力、坡體自重應力、強降水等自然和人為工程活動因素的作用下，庫區兩岸邊坡地帶可能發生庫岸坍塌、滑坡，其發生的可能性和危險性中等。

（2）泥石流

庫區所處流域水系較發育，庫區周邊有多條溪流溝谷、沖溝存在，溝谷、坡麓及坡谷地帶多為農業耕地，對地表植被造成一定破壞，尤其在庫區左岸壩肩上游有一較大沖溝存在，溝內有人工擾動土體及多處水塘存在，該溝區亦是工程建設的砂石骨料加工區，工程施工勢必加大對溝內巖土體的擾動，增加松散物源，在雨季強降水入滲、沖溝水流的沖刷及自身重力和暴雨突發引發山洪等人為和自然因素的激發作用下，在溝谷中均可能引發小型坡面泥石流和溪溝泥石流，其發生的可能性和危險性中等。

（3）水庫滲漏

庫區巖性單一，均為侵入巖，沒有碳酸鹽巖分布，巖體透水性弱，水庫兩側與鄰谷分水嶺山體寬厚，無低矮單薄分水嶺和低鄰谷，地下水分水嶺高程遠大于正常蓄水位，無穿越庫區分水嶺通向庫外的斷裂構造，水庫封閉條件較好，不存在向鄰谷產生永久性滲漏問題，故水庫滲漏發生的可能性和危險性小。

（4）水庫泥沙淤積

庫區所處流域植被覆蓋情況較好，上游森林覆蓋率達到80%以上，水土保持狀況良好，但流域懸移質輸沙量年際間變化較大，年內分配極不均勻，主要集中在汛期，約占全年的99%。由于庫區所處流域上游，山地面積大，流域內山高坡陡，河道比降較大，屬于少沙河流中推移質沙量高產區，因此推移質及庫區塌岸和泥石流等所產生沙量占懸移質的比值較一般地區高，年均入庫泥沙體積約為63.7萬m3，故水庫發生泥沙淤積可能性和危險性中等。

（5）水庫淹沒及浸沒

電站正常蓄水后，庫區及周邊地下水位抬高，對位于正常蓄水位附近的第四系松散堆積層如一、二級階地等，可能產生浸沒問題，但因庫區周邊松散堆積物質多為砂土、碎塊石土、卵礫石土等，透水性較好，庫區周邊階地上的耕地，因庫水抬升受毛細管作用，局部可能產生浸沒現象，但分布范圍較小，受水庫浸沒影響不大，庫區發生淹沒及浸沒的可能性和危險性中等。

（6）水庫誘發地震

工程建設區地震活動微弱，庫區及周邊無可溶巖分布，不存在規模宏大的活動性斷裂構造，局部斷裂未與庫區發生直接的水力聯系，電站水庫蓄水后存在水庫誘發地震的可能性和危險性小，但應對壩址工程區進行監測設置，確保壩體等樞紐工程與水庫的安全。

5　地質災害防治措施

5.1崩塌、危巖、落石等災害防治措施

工程建設中應采取如繞避、刷坡清除、鑲補勾縫、加固支檔、修筑攔石墻、排水溝、預應力錨索、架設安全防護網、采用安全坡率法施工等有效安全防護措施，應嚴格控制爆破用藥量，采取預爆破措施來保護基巖不受損害，發現危石應及時清除或支撐加固，對影響斜坡穩定性的巖體空洞、裂隙應及時進行鑲補勾縫，要攔截疏導斜坡地表水和地下水，作好邊坡及其以外集水面積內的排水和防滲體系。對區內的永久性邊坡地帶，尤其是左岸樞紐工程區的巖質邊坡，必須修筑永久性安全防護治理設施，保證邊坡安全穩定，雨季應加強坡體穩定監測，及時發現隱患，采取科學防護措施，保證人員和財產不受損失。

5.2邊坡失穩、滑坡的防治措施

工程建設中及工程建成后，區內高邊坡段應采用臺階及適當放緩邊坡坡度、全斷面邊坡防護，或采用下擋上護措施，必要時可采用預應力錨索加固手段；低邊坡段，可采用坡面防護，下設擋墻、腳墻的防護措施；同時上述地段尚應做好防、排水工程，避免地表水滲入巖土體內。斜坡地帶，在坡積層上填方加載時，可能會導致坡積層沿下伏基巖面滑動，可采取路堤擋土墻、路肩墻進行防治，擋墻基礎宜置于基巖中一定深度，確保坡體穩定而不危害工程，并做好坡體穩定的監測和預警工作。

5.3泥石流災害防護措施

加強對區內溝谷溪流、河流的綜合治理，工程建設所需砂石料要科學合理堆放，禁止隨意亂堆亂棄，特別是嚴禁在主溝槽內堆積存放，盡量少占壓河床，并加強導流工程設施建設，采用恰當的工程防護措施如固穩、擋儲、排導等，生物防治措施如封山育林等方法，控制地表徑流，防止坡面侵蝕，消除泥石流災害的發生，在雨季強降水期應加強對可能發生泥石流溝谷的監測和預警工作。

5.4水庫坍岸的防護措施

石橋水電站蓄水后，將對庫區兩岸分布的巖土質坡體及松散坡積物堆積體產生浸潤剝蝕，在邊坡防護中，應采用干砌片石護坡、擋墻、拋石或干砌片石與擋墻相結合的庫岸防護或路基防護措施，同時對抬高農田分布的地段采取永久防護堤等工程措施和種草、植樹等生物措施，嚴格禁止一切破壞岸坡的人類工程活動。

5.5壩基滲漏、壩肩繞壩滲漏的防治措施

壩基工程建設基面為弱風化二長花崗巖，對壩址、壩肩區引起壩基滲漏、壩肩繞壩滲漏的透水巖段，建議采用帷幕灌漿至隔水巖層的方式處理，確保壩基及樞紐工程的絕對安全。

6　結論與建議

6.1結論

工程建設區地質環境條件復雜程度中等。現狀條件下的地質災害類型有崩塌、滑塌、滑坡、泥石流。人類工程活動一般，對本區自然地質及生態環境造成的破壞程度較小。現狀條件下地質災害的發育程度屬弱發育，危險性小。

隨著工程建設區樞紐工程、庫區等各項人為工程活動的實施及自然激發因素的影響下，將破壞該區現有巖土體的穩定平衡條件及地表植被等自然生態環境，可能引發崩塌、滑塌、滑坡、泥石流等地質災害，其發生的可能性中等，危險性中等。工程建設本身可能遭受崩塌、滑塌、滑坡、泥石流等地質災害的危險性中等。

6.2建議

（1）加強地質災害的監測、預警和防治，科學合理規劃，提高思想認識，做到以預防為主，"防"、"治"相結合的方針，加強地質環境保護，盡量減輕工程建設對地質環境的不利影響，盡可能避免引發和加劇地質災害的發生。

（2）壩基及邊坡開挖中要注意施工方法，做好安全防護，邊坡要控制在安全坡角內，全面進行壩基及壩肩防滲帷幕灌漿，施工時應盡量避開雨季，以防突發性地質災害的發生。

（3）電站主體工程施工開挖，要采取工程防護措施，在壩基、壩肩高邊坡開挖地段，應確定合理的開挖坡比，進行邊坡防護及布設截排水設施等，防止邊坡發生滲透變形與滑塌，保證施工安全，同時布置必要的邊坡變形監測措施。

（4）工程建設過程中，應采取工程措施和生物措施相結合的原則，做好施工區、庫區及周邊地區的水土流失防治工程，對庫區及沖溝、河道進行治理，避免滑坡、泥石流等地質災害的發生，對庫區及周邊地區要進行綠化、美化工作。

（5）工程建設及運營期，應"統一規劃，合理布局"，體現人與自然的和諧統一，最大限度地減少對自然生態環境的破壞和影響，堅決做到"誰開發誰保護，誰破壞誰治理"，最終實現經濟效益、社會效益與環境效益的和諧統一。

7結束語

隨著我國電力事業的快速蓬勃發展，我們更應著力強地質災害評估工作在電力工程建設中的應用，確保電力工程建設安全可靠運行，保證國家和人民生命財產不受損失，做到人與自然環境的和諧統一。因此，在進行地質災害危險性評估時，要有充分的前瞻性，既要認識歷史災害過程，又要充分考慮地質災害的潛在危險。

參考文獻

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［2］《關于加強地質災害危險性評估工作的通知》[S]，中華人民共和國國土資源部令[2004]69號.

［3］《關于加強地質災害危險性評估工作的通知》[S]，遼寧省國土資源廳發[2004]198號.

［4］《遼寧省建設項目地質災害危險性評估技術要求》[S]，遼寧省國土資源廳發[2004]198號附件

［5］《地質災害災情評估理論與實踐》[M]，中國建筑設計研究院專業技術培訓資料，2006.

［6］《遼寧省建設項目地質災害危險性評估管理辦法》[S]，遼省國土資源廳發[2007]42號.

［7］《鳳城市石橋水電站工程可行性研究報告》[R]，遼寧省水利水電勘測設計研究院，2011.

篇13

根據統計，我國450個城市中有3/4處于地震區，而其中大中城市的4/5以上均在地震區。以此，為了抗御和減輕地震災害，有必要進行建筑結構的抗震分析與設計。我國《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中明確規定：抗震設防烈度為6度及以上地區的建筑，必須進行抗震設計。

地震時由于地面運動使原來處于靜止狀態的結構受到動力作用，產生強迫震動。我們將地震時地面加速度振動在結構上產生的慣性力稱為結構的地震作用。結構的地震反應是一種動力反應，其大小不僅與地面運動有關，還與結構自身動力特性如：自振周期、振型和阻尼等有關。結構動力學著重研究結構對于動荷載的響應（如速度、位移、加速度、內力等時間的歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據。因此，在房屋抗震減震方面，結構動力學既是抗震設計的基礎，又是減震隔振的理論依據。

一、結構抗震驗算

各類建筑結構的抗震計算應遵循以下原則：

1. 一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各個方向的水平地震作用應由該方向的抗側力構件承擔；

2. 有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15°時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用；

3. 質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，其他情況，可采用調整地震作用效應的方法考慮扭轉影響；

4. 8度和9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑，應計算豎向地震作用。

為了貫徹實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準設防目標，抗震規范規定進行下列內容的抗震驗算：

1. 對各類鋼筋混凝土結構和鋼結構進行多遇地震作用下的彈性變形驗算；

2. 對絕大多數結構進行多遇地震下強度驗算，以防止結構構件破壞。

3. 對甲類建筑、位于高烈度區和場地條件較差的建筑、超過一定高度的高層建筑、特別不規則建筑、采用隔震消能減震設計的結構等進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。

在多遇地震作用下，滿足抗震承載力要求的結構一般處于彈性工作階段，不受損壞，但如果彈性變形過大，將會導致非結構構件的破壞。因此，規范對除砌體結構、廠房外的各類鋼筋混凝土結構和鋼結構要求進行多遇地政作用下的彈性變形驗算，對其樓層間的最大彈性層間位移要求符合下式：

式中

――多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移；計算時，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結構整體彎曲變形；應計入扭轉變形；鋼筋混凝土結構構件的截面剛度可采用彈性剛度；

h――計算樓層層高；

――彈性層間位移角限值。

除部分符合條件的單廠建筑、6度區的建筑（建造于IV類場地上較高的高層建筑除外）記憶生土房屋和木結構房屋外，其他建筑結構都要進行結構構件承載力的抗震驗算。驗算公式為：

式中

S――結構構件內力組合的設計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值；

R――結構構件承載力設計值；

γRE――承載力抗震調整系數。

在罕遇地震作用下，地面運動加速度峰值是多遇地震的4～6倍。因此，多遇地震下處于彈性階段的結構，在罕遇地震烈度下將進入彈塑性階段，結構構件接近或達到屈服，此時，結構已沒有足夠的強度儲備。為抵抗地震的持續作用，要求結構有較好的延性，通過發展塑性變形來消耗地震能量。因此，對某些處于特殊條件下的結構，還需要驗算其在罕遇地震作用下的彈塑性變形。

二、多層和高層鋼筋混凝土房屋的抗震

多層和高層鋼筋混凝土房屋是我國工業和民用建筑中最常用的結構形式，根據建筑功能要求不同，其常用的結構體系有框架結構、抗震墻結構、框架抗震墻結構和筒體結構等形式。與砌體結構相比，鋼筋混凝土結構一般具有較好的抗震性能。

多層和高層鋼筋混凝土建筑不同的抗震結構體系具有不同的性能特點，在確定結構方案時，應根據建筑使用功能要求和抗震要求進行合理選擇。一般來說，結構抗側移剛度是選擇抗震結構體系要考慮的重要因素，特別是高層建筑的設計，這一點往往起控制作用。

框架―抗震墻結構體系的特點是克服了純框架結構剛度小和純抗震墻結構自重大的缺點，發揮了各自的優點長處。具有抗側剛度較大，自重較輕，結構布置較靈活，結構的水平位移較小的優點，抗震性能較好。該結構適用于辦公寫字樓、賓館、高層住宅等。抗震墻結構體系的特點是自重大，側向剛度大，地震作用大，空間整體性好，但布置不靈活。抗震墻結構適合于住宅等建筑。

三、多層砌體結構抗震

砌體結構的主要承重及抗側力構件是墻體，砌體結構的承重體系應優先選用橫墻或縱橫墻共同承重方案。結構承重體系中縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續，同一軸線上窗間墻寬度宜均勻。房屋的平、立面布置應盡量簡單、規則，避免由于不規則使結構各部分的質量和剛度分布不均是質量中心與剛度中心不重合而導致震害加重。

多層砌體建筑隨著層數和高度的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加。因此對房屋的層數和總高度都有規范限制。房屋高寬比指房屋總高度與建筑平面最小總寬度之比，隨著高寬比的增大，房屋易發生整體彎曲破壞。多層砌體結構房屋不作整體彎曲驗算。因此，對于房屋的高寬比也應根據規范設計，還有砌體抗震橫墻的間距，房屋局部尺寸以及結構材料都要符合規范。

四、小結

《建筑抗震設計規范》適用于抗震設防烈度為6、7、8、9度地區的建筑工程的抗震設計及隔震消能減震設計，目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而且根據建筑物使用功能的不同，建筑物的結構不同，多層和高層鋼筋混凝土結構、多層砌體結構等，對建筑物的抗震設防類別及其設防標準進行了劃分。但設計規范的科學依據只能是現有的經驗和資料，目前對地震規律性的認識還很不足，隨著科學水平的提高，地震可能不再是威脅。■

參考文獻

[1] 祝英杰，谷偉.《結構抗震設計》. 北京大學出版社. 北京，2009.10

[2] 張耀軍，莊金釗.《建筑結構抗震設計》. 中國水利水電出版社. 北京，2013