(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川 德陽，618000)

1 工程概況

桐梓水庫(kù)混凝土重力壩為常態(tài)混凝土重力壩，壩頂高程453.80m，寬8.0m，壩軸線長(zhǎng)170.0m，其中溢流壩段長(zhǎng)40.00m，非溢流壩段長(zhǎng)130.00m。

2 壩基面抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算分析

該重力壩河床段及左壩肩段壩基為溜狀泥質(zhì)灰?guī)r，僅右壩肩部分為頁(yè)巖、粉砂夾泥頁(yè)巖，壩基巖體質(zhì)量大部分B Ⅳ類，少量C Ⅳ類，壩基巖體質(zhì)量較好[1]，本文選取溢流壩段、左岸坡非溢流壩段、右岸坡頁(yè)巖地基段三個(gè)斷面為研究對(duì)象，擬采用抗剪斷公式分別進(jìn)行正常蓄水情況、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位[2]三種不同荷載組合情況的壩基面滑動(dòng)穩(wěn)定進(jìn)行了簡(jiǎn)要的計(jì)算分析。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 壩基面抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

抗剪斷計(jì)算公式如下：

式中：K′——按照抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。

垂直正應(yīng)力計(jì)算公式如下：

式中：σy——壩基面垂直正應(yīng)力，kPa。

大壩建基面穩(wěn)定安全系數(shù)及壩踵、壩趾地基應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見表1和表2。

表1建基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

表2壩基面垂直正應(yīng)力(拉應(yīng)力為負(fù))

從以上兩個(gè)表中的結(jié)果可以看出，該重力壩壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在各種工況下均滿足規(guī)定的最小安全系數(shù)要求；壩基面上的最大垂直正應(yīng)力小于砌體容許壓應(yīng)力和地基承載力，最小垂直正應(yīng)力為壓應(yīng)力；運(yùn)行期壩踵沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，施工期壩趾也未出現(xiàn)拉應(yīng)力，符合規(guī)范要求。

3 深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算

3.1 壩基地質(zhì)條件

壩基巖體中發(fā)育的順層傾向上游的巖屑夾泥型軟弱夾層Rx④-3，位于重力壩壩基中，與傾向下游的L1-L3裂隙組合構(gòu)成楔形巖體(見圖2)。

圖2 壩基穩(wěn)定分析

壩址下游附近無深潭、深溝分布，壩址下游不存在自然陡立臨空面，從偏安全的角度考慮，本文根據(jù)各類結(jié)構(gòu)面的抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，為重力壩壩體優(yōu)化及壩基工程處理措施提供可靠的依據(jù)。

3.2 壩基深層抗滑穩(wěn)定分析

本工程大壩地基穩(wěn)定分析主要是對(duì)軟弱夾層Rx④-3和節(jié)理裂隙L3組成的楔形體ABC進(jìn)行分析計(jì)算，來判定壩體是否會(huì)沿BC方向滑動(dòng)失穩(wěn)。計(jì)算分析簡(jiǎn)圖見圖3。

圖3 大壩壩基深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)化

因?yàn)閴位炷梁蛶r基面抗滑穩(wěn)定計(jì)算滿足規(guī)范要求，所以壩體和ABC巖體構(gòu)成剛體，只能做整體運(yùn)動(dòng)。若壩體及ABC巖體沿BC方向滑動(dòng)，則可假設(shè)AB面為臨空面，AB面上游側(cè)的基巖不會(huì)對(duì)ABC巖體提供反力，剛體承受的荷載只有壩前水壓力P、壩體自重G1、G2，巖體自重W、巖基面揚(yáng)壓力U1及U2，以上荷載沿BC方向上的分力∑FBC須大于沿CB方向上的分力∑FCB，也就是說，在校核洪水位工況下，如果∑FBC<∑FCB，則大壩地基抗滑穩(wěn)定就不存在問題。

從偏安全考慮，本文根據(jù)潘家錚[4]剛體轉(zhuǎn)動(dòng)假定，分別對(duì)AB、BC兩個(gè)滑面進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。根據(jù)地質(zhì)情況軟弱夾層面AB、BC面抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)見表3?！艶BC、∑FCB計(jì)算結(jié)果見表4。

表3壩體深層抗滑穩(wěn)定指標(biāo)(按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算)

滑動(dòng)面編號(hào)主滑面摩擦系數(shù)f1凝聚力C2(MPa)與水平方向夾角β(°)軟弱夾層AB0.400.0645°構(gòu)造裂隙BC0.600.1243°

表4∑FBC、∑FCB計(jì)算成果

從上表看出∑FBC-∑FCB=-5967(kN)，故壩體地基不會(huì)沿BC方向滑動(dòng)，表明該重力壩地基不存在深層抗滑穩(wěn)定問題，且安全富裕度較大，有利于對(duì)壩體進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)論及建議

本文根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)重力壩壩基面抗滑穩(wěn)定及垂直應(yīng)力進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算分析，該重力壩抗滑穩(wěn)定及垂直應(yīng)力計(jì)算均滿足規(guī)范要求。為進(jìn)一步確定壩體深層抗滑穩(wěn)定，假定深層滑動(dòng)的楔形體為轉(zhuǎn)動(dòng)剛體，對(duì)沿滑裂面進(jìn)行受力計(jì)算分析，結(jié)果表明該重力壩不會(huì)發(fā)生深層滑動(dòng)，由此可以進(jìn)一步優(yōu)化壩體，減少壩體穩(wěn)定處理措施，節(jié)約成本，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。