昆明云鼎水利水电勘察设计有限公司 云南昆明 650000
摘要：水利工程与人们之间的关系是密不可分的，而现如今人们的生活质量随着经济建设的稳步推进而日益提升，人们对新式建筑的诉求也在日趋升高，水利工程作为人们生产生活中必不可少的建筑工程因此面临着全新的挑战。为了提升水利工程自身的实际效能，水利工程领域引进了一系列先进的工程理论作为当下工程建设发展的重要理论依据，而碾压混凝土重力坝的修建就是这些先进的理论应用到实际生产生活中的最好例证，所以我们需要对碾压混凝土重力坝的深层抗滑稳定特性有一个全面的了解，以便于对其进行有效地控制和规划。
关键词：混凝土；抗滑稳定；分析
1碾压混凝土重力坝概述
碾压混凝土重力坝是一种以传统的混凝土重力坝为基础，进而对处于常态的混凝土施以一定的重力，使得坝体结构更具稳定性，并结合一定的新时代元素的全新的主流坝体结构。这类坝体的施工较为简单，首先会对工料进行一定的拌和，预制成一定的工料半成品，然后用汽车等运输工具将半成品运送到实际的建筑区域进行进一步的施工，在对工体进行一定的平仓及振捣环节后，碾压混凝土重力坝的初级施工工序就告一段落了。但是在施工时应注意，遇到坝体的解剖面较大的施工对象时，切勿一次性将混凝土都倾倒进工槽，以免因混凝土凝结过快而导致工面的不平整，这种现象一经出现，对其二次修整将会浪费大量的工时和工料，造成工期的拖延，所以在施工过程过中就要对这一现象加以避免。具体可采用分块浇筑，并对接缝施以一定的混凝土浆浇灌，待浆液凝结冷却后，方可为施工的顺利进行提供一种严密的保障。
2实例分析
某水库是一座以防洪为主的水利枢纽工程。水库枢纽工程由拦河大坝、供水发电洞和水电站组成，拦河大坝为混凝土重力坝。根据建库时地质报告，坝址附近发育有F10断层，F10断层走向与坝轴线大致平行，紧临左河床坝段坝趾，斜穿河床，卸荷顺层张裂面在整个坝基连通，河床右侧性状好于左侧，详见图1。
为提高大坝抗滑稳定性，大坝左河床74m范围内坝基下游挖一底宽25m的梯形齿槽，对F10断层进行了跟踪挖除并回填混凝土。根据边界条件的特点及变化，选取了0+073、0+084.4、0+107.6、0+123.2、0+160及0+175六个断面进行坝基抗滑稳定计算，大坝沿软弱层面的抗滑稳定分为单滑动面和双滑动面两种情况。0+073、0+084.4、0+107.6三个断面位于坝趾开挖齿槽且F10断层进行跟踪挖除并回填混凝土的坝段，抗滑稳定计算中需计入下游岩体的抗力作用，简化为双滑动面，按照等安全系数法计算；0+123.2断面位于坝趾增设齿槽但对F10断层未进行挖除处理坝段，0+160、0+175断面位于既未开挖齿槽又对F10断层未进行挖除处理的右河床坝段后两种情况在抗滑稳定计算中均不计下游岩体抗力作用，按单滑面计算。计算简图如图2、图3、图4所示。鉴于新旧规范存在上述不同，因此在除险加固工程中需按现行SL319-2005规范对大坝沿建基面和软弱层面的抗滑稳定进行复核，计算主要包括正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位和地震四种工况。
因未计及岩体的抗力，按照现行规范标准，0+123.2断面大坝抗滑稳定不满足要求，所以要从根本上解决0+123.2断面深层抗滑稳定问题，需要对F10断层进行加固处理。考虑到大坝下游积水、开挖后涌水量可能较大以及大坝受力滑动的滑阻力减小等风险因素，采用F10断层跟踪挖除并填充素混凝土的方案难度较大，故采用的对下游坝趾处F10断层加固处理方案为：在桩号0+120-0+147.2m范围内新增数道C30混凝土连续墙，起点为上游坝体，终点为下游完整新鲜基岩面，墙身穿过F10断层整体镶嵌在基岩内，墙体沿顺水流方向布置，长度为19-22m，垂直于坝轴线及大坝下游边线，使大坝滑动力通过连续墙传递到下游基岩。为了施工便利，综合各影响因素，确定连续墙中心间距为3.0m，墙高6.0m。大坝加固横断面图见图5。
根据《混凝土重力坝设计规范》6.4.1条中，第4款规定：坝基岩体内存在软弱结构面、缓倾角裂隙时，坝基深层抗滑稳定安全系数按附录E计算。根据地质资料，该滑动面为单滑面，假设地下连续墙所提供的抗力R方向为水平指向上游，计算简图见图6。参考《水工设计手册》（第二版）第五卷混凝土坝第1.4.2.1节中与其他建筑物联合作用的单滑面公式1.4-22计算，公式如下：
3分析方法
3.1 沿坝基面的抗滑稳定分析
由于坝体和岩体的接触面是两种材料的结合面，而且受施工条件限制，其抗剪强度往往较低，坝体所受的水平推力也较大。因此，在重力坝设计中，都要验算沿坝基面的抗滑稳定性，并必须满足规范中关于抗滑稳定安全度的要求。分析方法也比较明确，计算坝基面抗滑稳定安全系数规范中已给出了抗剪公式和抗剪断公式。抗剪公式的基本观点是把滑动面看成是一种接触面，而不是胶结面，滑动面上的阻滑力只计摩擦力，不计凝聚力；而抗剪断公式认为坝体与基岩胶结良好，滑动面上的阻滑力包括摩擦力和凝聚力。
3.2深层抗滑稳定分析
当坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水平荷载作用下，坝体有可能连同部分基岩沿软弱结构面产生滑移，即所谓的深层滑动。目前重力坝坝基深层抗滑稳定分析方法大致有三种：刚体极限平衡法，有限单元法和地质力学模型试验法。刚体极限平衡法概念清楚，计算简便；有限单元法可以算出地基受力后的应力场和位移场；地质力学模型试验法能够较好地模拟基岩的结构、强度和变形特性，但由于模拟内容还不够全面和完善，目前还不能够完全依靠它来定量地解决问题，以下仅介绍目前工程中采用较多的，基于刚体极限平衡原理的被动抗力法和等安全系数法。我国在上世纪八九十年代国民经济飞速发展，水利建设进步迅速，在这期间兴建了不少混凝土重力坝，由于《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21-78）（试行）及补充规定与现行《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）关于重力坝的稳定计算主要是在深层抗滑稳定的计算方法及安全系数和扬压力折减系数两个方面有所不同。原 SDJ21-78 规范对深层抗滑稳定计算公式及其安全系数均没有明确规定。而现行 SL319-2005 明确了深层抗滑稳定的计算方法及安全系数，即计算方法采用等安全系数法、安全系数同建基面安全系数。
结语
近年来大水库、大水电和高坝在逐年增多，重力坝的建设也得到了长足的发展，随着水利水电工程建设的发展，结合大规模水利水电建设中积累的丰富经验，水利水电建设的法律、法规、规程、规范和建设规划也在不断制定和完善）。论文结合实际工程，分析重力坝抗滑稳定性的特点，然后针对性研究旧规范设计建造的重力坝在按现行规范除险加固时提高重力坝稳定的措施，得到了实际工程的验证，满足了设计要求。
参考文献：
[1]李跃光,刘爽.碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定研究[J].黑龙江科技信息,2013（01）：78-80.
[2]庞俊蕊.重力坝深层抗滑稳定有限元超载降强综合法运用研究[D].太原：太原理工大学,2015（01）：99-101.
论文作者:杨站林,丁银先
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/27
标签：重力坝论文; 混凝土论文; 稳定论文; 坝基论文; 安全系数论文; 断层论文; 大坝论文; 《基层建设》2017年第10期论文;