顺溪水库坝肩断层处理措施

顺溪水库坝肩断层处理措施

李敏陈崇潮娄绍撑

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州310002)

【摘要】顺溪水库工程拱坝左岸坝肩165.00m高程存在F1断层， 本文阐述了该部位坝肩稳定复核成果及该部位断层技术处理的方法，通过对监测数据分析，表明该处理措施满足大坝安全运行要求。

【关键词】顺溪水库；断层；处理；措施

中图分类号：TV698.1

Treatment measures of dam abutment fault in Shunxi Reservoir

LI Min, CHEN Chongchao, LOU Shaocheng

(ZhejiangDesignInstituteofWaterConservancy&HydroelectricPower,Hangzhou310002,China)

Abstract:Shunxi Reservoir Project arch dam left bank dam abutment is provided with F1 fault in elevation 165.00 m. In the paper, dam abutment stability review results in the part and fault technical treatment methods in the part are described. It is obvious that the treatment measures can meet requirements of dam safety operation through analyzing monitoring data.

Key words: Shunxi Reservoir; fault; treatment; measures

1工程概况

顺溪水库工程位于鳌江北港支流上，坝址距平阳县城约54.5km，坝址以上集水面积92.3km2，由大坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、发电厂等组成。大坝为抛物线形常态混凝土双曲变厚拱坝，坝底高程94.00m，坝顶高程195.00m，最大坝高101m，设计洪水位(P=1%)192.82m，校核洪水位(P=0.1%)194.59m，正常蓄水位175.00m，台汛期限制水位160.00m。大坝为2级建筑物，工程等别为Ⅲ等，电站装机2×0.50MW，总库容4265万m3。顺溪水库是一座以防洪、供水、灌溉为主，兼顾发电功能的中型水库工程。

2坝址区工程地质

顺溪水库坝址位于峡谷地段，河谷底高程96.00～99.00m，宽约35m，常见巨石分布。左岸谷坡35°～45°，右岸谷坡40°～48°。两岸陡崖，高度一般为5～40m。F103、F104区域性断裂通过坝址区，F103距右坝头约300m，F104距右坝头约150m，性状较好，对坝址两岸岩体稳定无影响。坝址近东西向小断层发育。坝址区断层除F1、F3延伸较长、宽度较稳定外，其余均规模较小，延伸较短。

通过左岸探洞、钻孔，揭示了F1断层规模和走向。拱槽开挖后F1断层基本出露(见图1)，方向和165.00m高程拱座基本平行，断层宽度0.50~ 1.50m，断层内充填泥状物。F1断层埋深至3号探洞。

F1断层：280°~300°，SW∠73°～90°，宽50~150cm，由断层泥、糜棱岩、压碎岩等组成，局部糜棱岩带宽20~30cm，可见斜冲擦痕。Jn315：N30°W，NE∠16°，Jn317：EW，S∠23°，由于表部已挖除，下部趋闭合，取f′=0.70，c′=0.60MPa。两岸地基倾向河床的缓倾角节理较发育,结构面经互相切割组合，底部不利结构面，微风化—新鲜岩石内综合抗剪断强度[1]：f′=0.70，c′=0.60MPa。侧向切割面F1：f′=0.30～0.40，c′=0.02MPa；F1断层，破碎带性质差，易产生压缩变形，E0=(0.05～0.10)×104MPa。

图1　拱槽地质剖面

3断层不利结构面组合稳定分析

根据开挖后的拱槽地质剖面图和地质参数，对F1断层及缓倾Jn315、Jn317节理面进行组合。一般如果无不利结构面情况下，通常按平面法对拱座进行稳定分析计算。

由于存在对稳定不利的结构面组合，因此，需进行空间稳定分析计算。稳定计算采用刚体极限平衡法，按6种工况情况分别进行稳定计算。

3.1稳定计算

稳定计算采用抗剪断公式[2-3]：

假设滑裂面由竖直面与水平面组合，对于单位高程拱圈，稳定条件可简化为

式中HA——单位拱圈高程拱端切向推力，kN；

VA——单位拱圈高程拱端径向推力，kN；

Vz——单位拱圈高程拱端竖向力，kN；

φ——岸坡角，(°)；

θ——不利滑裂面与拱端径向的交角，(°)。

经过计算，工况一(正常蓄水位+温降) K=7.12；工况二(校核洪水位+温升) K=4.11。工况一和工况二为不利结构面组合稳定的控制性工况(见图2)。

图2　坝肩稳定示意图 (以xoy坐标系为基准，逆时针为正)

3.2压缩变形量计算

156.00m高程位置断层压缩变形量计算：

式中VA——单位拱圈高程拱端径向推力，kN；

L——单位拱圈高程拱端推力作用宽度，m；

σ——拱端应力，kN/m2；

δ——断层处的压缩变形，m；

t——断层的宽度，m。

经过计算，工况一(正常蓄水位+温降)δ=0.47mm，工况二(校核洪水位+温升)δ=0.91mm。

通过上面计算可知，在未经特别处理时，断层处的压缩变形量不超过0.91cm，变形较小。该不利结构面组合稳定安全系数仍能满足规范要求(基本荷载组合下拱肩稳定安全系数为2.75，除地震荷载外的特殊荷载组合安全系数为3.00)。

4F1断层技术处理方法

考虑到地质情况的复杂性、不可确定性，要防止F1断层成为水库渗漏通道，需要对F1断层进行必要的技术处理。

图3　F 1断层技术处理示意图(尺寸单位：cm)

5F1断层监测

为了解、掌握F1断层技术处理效果，按规范要求在断层附近坝段设置了必要的监测仪器。在5号坝段布置了扬压力监测孔及正垂孔，在6号坝段布置了3个测点基岩多点位移计(测点间距为5m) ，同时设置了测缝计。

6处理效果分析

2014年5月，顺溪水库下闸蓄水。监测仪器测得的拱坝左岸坝肩扬压力系数为0.33， 6号坝段基岩多点位移计监测值为0.90mm。通过对监测数据进行分析，认为[4]：扬压力处于规范允许范围内，6号坝段基岩位移变形微小，说明拱坝运行基本正常，断层处理方案基本满足大坝安全运行要求。

7结语

对顺溪水库拱坝左岸坝肩F1断层不利结构面组合进行计算后，该不利组合稳定安全系数满足规范要求。为防止F1断层成为渗漏通道，对F1断层设置了抗裂钢筋网，进行了灌浆等技术处理。仪器监测结果表明：该断层处理方案可行，可为类似工程提供参考。

参考文献

[1]GB 50487—2008水利水电工程地质勘察规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2]陈祖煜.土质边坡稳定分析:原理·方法·程序[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3]SL 282—2003混凝土拱坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2003.

[4]SL 601—2013混凝土坝安全监测技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2013.