乐昌峡水利枢纽（精选4篇）
乐昌峡水利枢纽 篇1
1 引言
广东省乐昌峡水利枢纽工程是我省最大的水利枢纽工程, 为Ⅱ等大 (2) 型工程, 集以防洪、发电为主, 兼顾航运、灌溉等功能。坝址位于广东省韶关乐昌市境内的北江一级支流武水乐昌河段内, 集雨面积4988km2, 总库容3.44亿m3, 电站装机容量132MW, 年发电量4.08亿度。为实现建设“优质工程”、“精品工程”、“阳光工程”、“和谐工程”、争创“鲁班奖”的总目标, 乐昌峡水利枢纽工程第一次在我省实行工程质量100%第三方检测, 广东省水利水电工程质量检测中心站按照有关规程规范对工程所用原材料、中间成品及工程实体进行第三方质量检测。该检测机构具备独立法人资格和甲级水利工程检测资质, 有能力对乐昌峡水利枢纽实行全程检测, 有效避免施工单位弄虚作假, 确保该工程高标准高质量完成。
2 水利工程质量检测的类型与现状
水利工程质量检测是指水利工程质量检测单位依据国家有关法律、法规和标准, 对水利工程实体以及用于水利工程的原材料、中间产品、金属结构和机电设备等进行的检查、测量、试验或者度量, 并将结果与有关标准、要求进行比较以确定工程质量是否合格所进行的活动。目前, 我国水利水电行业工程质量检测机构大体上分两种类型:一类是具有独立法人资格的第三方检测单位;第二类是不具备独立法人资格单位, 普遍存在的类型有施工单位的试验室和科研机构、大专院校试验室。由于现行市场环境不够成熟、准入机制不够完善、竞争程序不够规范, 致使一些检测机构鱼龙混杂、检测能力参差不齐, 导致出现检测数据虚假、报告出具不真实等情况。
市场上现行检测机构存在的问题:
(1) 一些检测机构非独立法人, 难以对其出具虚假报告的行为追究法律责任;
(2) 有些检测机构检测能力、从业人员及设备等比较落后, 存在无资质承揽检测项目, 严重影响了检测结果的真实性;
(3) 施工单位的试验室一方面与施工单位存在隶属关系, 往往会受到上级干预, 因此这样的单位出具的检测报告无法作为验收的依据。另一方面因其施工企业自身人员素质不高, 部分施工企业质量意识不强, 存在以资料应付质量的现象, 而有些试验室设备和条件简陋, 如试块养护条件不达标, 往往造成检测数据不准备;
(4) 从客观上来讲, 我国水利行业检测机制不够完善, 存在一定的法律空洞, 各方检测机构在水利工程项目检测上无法做到完全公平和公正。
为确保检测机构的公正性、透明性、可信性, 有效提高我国水利工程质量检测水准, 鉴于上述检测行业普遍存的问题, 我认为, 水利工程质量检测的主要形式应具有明确的法律地位, 即具有独立法人资格或法人授权形式的第三方检测机构。可见, 第三方检测模式的施行, 势在必行。
3 100%第三方检测优点
顾名思义, 水利工程100%第三方质量检测, 是指站在水利行业第三方公正立场, 依据国家质量监督条例和国家技术标准、规程及相关设计文件等, 对水利工程施工过程中, 施工单位的施工质量、使用的原材料及中间产品由第三方检测单位检测, 无需施工单位自检, 检测单位自行负责取样、送样及检测试验, 突出检测结果的准确性、时效性、公平性。
3.1 准确性
水利工程100%第三方质量检测机构, 一是具备独立法人良好资信, 具有水利工程质量检测《资质等级证书》, 且受水行政主管部门监督和检查, 能够对出具的检测报告承担法律责任;二是检测单位都是由建设单位向社会公开招标择优选定的, 检测技术和能力较强, 在检测硬件、软件等方面都是在同行业中最具竞争优势的;三是检测单位制定完善的质量保证体系, 编制质量手册、程序文件、作业指导书, 按照检测规程科学操作, 能确保数据的准确性。
3.2 时效性
以广东省乐昌峡水利枢纽工程为例, 一是广东省水利水电工程质量检测中心在施工现场设置了检测分站, 能够根据施工进度第一时间赶到施工现场进行检测, 并将施工单位施工质量情况及时上报监理及建设单位;二是对于原材料的检测, 根据施工单位的原材料进场情况, 及时到料场取样, 立即送回试验室检测;三是对于中间产品如混凝土、砂浆等的检测是根据施工单位的施工安排, 第一时间到施工现场做好试模, 到成型脱模后将试模送回标准养护室养护, 待到标准龄期后进行检测试验。
3.3 公平性
第三方检测单位与施工单位不存在隶属关系, 建设单位委托第三方检测机构对整个工程实行100%质量检测。此种检测模式, 第三方检测机构站在建设者的角度, 对施工单位的工程材料或分项工程、工序进行法定检测、试验, 对水利工程质量和用于建设工程中的原材料、中间产品等进行检查、度量、测量或试验, 将结果与规定要求进行比较以确定质量是否合格。由此产生的质量检测费用由建设单位支付。检测单位向建设单位收取检测费用, 为建设单位的工程质量负责。第三方检测单位与施工单位不存在隶属关系, 杜绝了施工单位弄虚作假。
4 100%第三方质量检测的重要性及可行性
水利工程, 是一项经济建设工程, 更是一项民生工程。水利工程质量, 涉及国民经济发展质量, 事关人民的生命健康和财产安全, 因而其建设实施有着特殊要求, 必须高度重视质量问题。水利工程一旦出现问题, 给国家及社会造成的损失是不可估量。因此, 第三方质量检测的重要性, 是不言而喻的。
第三方检测这种模式正在逐渐成为趋势, 很多水利工程都已经使用第三方检测机构来对工程质量进行检测, 成效显著。然而, 大部分的工程还不是完全的100%第三方检测, 只是一部分使用第三方检测来抽检, 有一部分还是施工单位来自检。这种部分第三方检测机构抽检, 部分施工单位自检的模式, 必然会给那些只顾追求经济利益的施工企业留下温床。所以此种模式也不能100%的保证工程质量。因此我认为100%工程质量第三方检测, 对工程质量的控制更加客观、公正。目前, 我国其他省份的一些重大建设项目, 为确保工程质量, 也陆续采用该模式进行检测, 取得了显著成果, 成为了先进典型, 为100%工程质量第三方检测技术的推广和运用起到了积极的带动示范作用。当前, 水利工程质量检测中确实存在一系列在短时间内难以解决的问题和环节, 但100%工程质量第三方检测探索的步伐不能停止。我们要结合广东省水利工程建设实际情况, 改进完善第三方检测模式。因此, 推广100%工程质量第三方检测新模式, 健全完善水利工程质量检测管理体系, 具有现实重要性和长远可行性。
5 100%第三方检测在水利实践中的有效探索
广东省乐昌峡水利枢纽工程, 是100%工程质量第三方检测的有效实践, 是广东建设水利工程的积极探索。100%工程质量第三方检测, 在推进广东水利工程健康发展中起到了良好的示范作用, 但是在具体实践中还存在一些瓶颈问题, 仍需进一步加强探索和改进:
(1) 为确保第三方检测单位的正常运转, 保证检测工作的顺利进行, 建设单位应向第三方检测单位提前支付一定的预付款, 以保证检测工作的正常开展。随着工程建设的推进, 检测单位定期向建设单位上报工程检测工作量, 建设单位应根据检测单位完成的检测工作量定期支付进度款, 以保证检测工作的正常周转, 因此建议建设单位应将检测费用单独列支。
(2) 水行政主管部门应严格加强对水利工程质量检测单位进行监督检查, 检测单位应当按照规定取得资质, 并在资质等级许可的范围内承担质量;从事水利工程质量检测的专业技术人员, 应当具备相应的质量检测知识和能力, 并按照国家职业资格管理或者行业自律管理的规定取得从业资格。禁止无资质检测单位从事检测工作, 对检测单位伪造检测数据, 出具虚假质量检测报告的, 应该严厉查处。
(3) 对于大中型水电工程项目的特点, 由于施工位置多处于交通不便的偏远山谷地区且工程量大, 技术工种多, 施工强度高, 环境干扰严重, 需要反复比较论证和优选施工方案, 才能保证施工质量, 因此对于第三方检测单位的现场检测能力要求大, 而有些中间产品的检测需要及时性, 建议在施工现场建设质量检测中心站。
(4) 由于现在广东省水利工程普遍采用的是部分第三方检测, 其余还是采用施工单位自己的试验室, 这样不利于保证工程质量, 建议将来在其他水利工程建设中推行100%第三方检测。
参考文献
[1]水利部令第7号水利工程质量管理规定, 1997年12月.
[2]张立楠.水利工程质量检测模式探讨.
[3]何敏, 张田川.水利工程质量检测研究[J].现代商贸工业, 2008年2月第20卷第2期.
[4]水利部水建[1997]339号水利工程质量监督管理规定1997年8月.
乐昌峡水利枢纽 篇2
乐昌峡水利枢纽位于广东省韶关市乐昌市境内,北江支流武江乐昌峡河段内,坝址位于塘角火车站附近,下距乐昌市约14 km、韶关市81.4 km,水库集水面积4 988 km2。
乐昌峡水利枢纽工程主要由碾压混凝土拦河大坝、引水系统及发电厂房等建筑物组成。坝顶长度为265.0 m,坝顶高程为164.0 m(珠基),最大坝高为86.0 m。溢流坝共5孔,每孔净宽12 m,过水总净宽60 m,堰顶高程136.0 m。
乐昌峡水利枢纽总库容为3.392亿m3,电站装机容量为120.0 MW。枢纽为Ⅱ等大(2)型工程,设计工期为4年。
乐昌峡水利枢纽工程建成后,可使乐昌市的防洪标准从目前的10 a一遇提高到50 a一遇,联合浈江湾头水利枢纽共同运用,将使韶关市区防洪标准从目前的20 a一遇提高到100 a一遇,防洪效益显著。同时还具发电、灌溉和航运等综合效益,对广东省经济社会持续、协调、健康发展具有积极的促进作用。
2 自动测报系统总体方案
乐昌峡水利枢纽水雨情自动测报系统结构如图1所示,主要由终端采集系统、通信值守软件、数据发布与查询软件3大部分组成。终端采集系统采用C/S结构,遥测站终端将实时采集到的水位、雨量等数据通过GPRS/SMS通信方式将数据传送到水情中心。其中GPRS信道以UDP或TCP数据包形式通过移动通信网络(GPRS网络)传送,GSM信道则以短信数据包形式传送。终端首选GPRS方式传送数据,如不成功则通过短信方式传送。通信值守软件将接收到的原始数据经过一定的处理后,将数据写入Web服务器的SQL-Server数据库中。数据发布与查询软件是基于网页的B/S结构的WebGIS查询系统,本地局域网上的机器和连接互联网的机器可通过Web服务器对水雨情信息进行浏览、查询。
本遥测系统规模主要由1个中心站、30个雨量遥测站、6个水位雨量遥测站组成,其中湖南临武县有雨量遥测站4个、水位雨量遥测站1个,宜章县有雨量遥测站10个、水位雨量遥测站1个,韶关乐昌市有雨量遥测站16个、水位雨量遥测站4个,其规模可扩充。
3 终端采集系统
数据采集主要由遥测终端完成,其工作流程为:
(1)当遥测终端不工作时,处于休眠状态,微电流守候;
(2)当事件(水位、雨量)变化、定时时间到或接收到中心站指令时,设备自动启动工作;
(3)自动采集的水位、雨量数据经数字化处理后,按一定的存贮格式存入现场固态存贮器,供现场和远程调用;
(4)根据预先设定的数据传输方式(定时/加报)、时间间隔及接收的查询指令进行数据编码,发送数据;
(5)人工置入报汛信息,经数据编码后发送。
4 通信值守软件和数据库
4.1 通信值守程序
通信值守数据接收程序主要完成以下功能:
(1)实时接收水位、雨量、气象数据,并整理入库;
(2)系统测站运行参数设置,中心通信运行参数设置;
(3)远程提取终端测站固态存贮器数据,本地整理测站运行数据;
(4)当前数据统计,人工置数接收。
通信值守程序的主界面主要有显示、菜单和状态栏3部分。
显示部分每3 s刷新一次,分为实时雨量和水位数据两项,实时数据显示测站通过自报方式自动发送到中心的雨量、水位和电压数据。实时雨量数据项包括时电压值、雨量累计值、日雨量、时段雨量、每5 min雨量。雨量累计值表示自安装之日起的降雨总量,日雨量、时段雨量表示时间项以后1 h内降雨总量。
实时水位数据项包括时电压值、每5 min水位值。
加报数据以红颜色显示,一般时段数据以黑颜色显示,测试数据以蓝颜色显示(测试数据不入后台数据库)。
菜单主要提供系统参数设置(远程、本地和远程GPRS等参数配置)、固态数据提取(远程和本地固态数据提取)、人工置数、原始数据显示(此选项主要查看原始数据的情况,用于系统故障诊断使用)、当前数据统计(当前数据统计提供查询时间之前1 h以内测站数据到达情况的统计)、帮助等项目。
状态栏显示最新数据到达中心站的时间和数据添加SQL-Server数据库的时间。
本中心站系统为长期值守程序,不能退出。若强行退出,系统会在2 min内自动重新启动,从而保证数据的正常接收。
4.2 数据库
数据库采用SQL-Server数据库,分历史和实时数据表两种,实时数据表中保存最近12个月的数据,其它的数据保存在历史数据表里。具体用户表包括:实时雨量表PRN、实时水位表PWT、实时气象表PWR、测站属性表CONFIG、历史雨量表HRN、历史水位表HWT、历史气象表HWR和人工电报表MD表。
雨量表包括历史与实时两种雨量表,两种表结构是相同的,实时表中保留的数据是1 a内的数据,历史表中保存1 a前的数据,这种设计方式的优点是增加系统运行速度,历史雨量表的名称为“HRN”,实时雨量表名为“PRN”。
水位表保留的数据格式和雨量表一样,历史水位表的名称为“HWT”,实时水位表名为“PWT”。
5 数据发布与查询软件
数据发布使用IIS作为网站的发布软件,查询软件是基于网页的B/S结构的水雨情WebGIS查询系统,数据库连接的是中心站水雨情Web服务器的SQL-Server数据库。用户通过点击http://www.gdsw gov.cn:12000/主页上的地图即可进入水雨情WebGIS系统。
与同类产品相比,主要创新点如下:
(1)加载速度快
大多数水雨情监测系统常采用栅格图(地图)为背景,在其上显示水雨情信息,打开网页时加载底图速度极慢,站点多时数据密密麻麻,信息易重叠;少数系统采用矢量图形式,需要WebGIS平台和地理信息数据库的支持,客户端需事先安装插件,也可运行时自动下载Java Applet或ActiveX控件,加载地图显示的过程比较复杂;本系统未使用任何图片和地理信息数据库,也不需要WebGIS平台支持,全部采用纯网页代码(VML结合脚本语言)编写,无需其他组件,不存在加载地图显示的复杂过程,图形的绘制在客户端完成,减轻了服务器的工作负荷,不仅提高了开发的进度,也增强了整个系统的稳定性。
(2)同样具备WebGIS功能
本系统没有WebGIS平台和地理信息数据库的支持,同样具备WebGIS功能。
图层控制:分层显示是本系统最大的优点,不同类型的地图对象分布在各自的图层上,当站点比较多时,可以利用图层管理对任意图层进行显示或隐藏,使需查看的信息不会太拥挤。
地图漫游:对地图进行漫游浏览,在地图窗口内按住鼠标左键不放,拖动鼠标,窗口内的地图跟随移动,使地图上当前窗口范围外的内容进入屏幕视野范围。
因本系统中地图放大缩小功能实用意义不大,故未实现。
(3)基本信息任意查询
查询站网布设状况:查询监测站点相关信息,在地图窗口把鼠标移近测站空间点位置,即可以查询到测站代码、名称、布设位置、设置时间,以及历史洪水(最高水位和流量等)。
查询流域河流分布状况:查询任一河流相关信息,在地图窗口把鼠标移近任一河流位置,即可以查询到流域面积、河长、平均坡降等。
(4)实时水雨情监测
实时水雨情信息已显示在图上。要查看过去水位变化趋势,只需点击水位站名,立即在点击处弹出绘制的24 h水位过程线图;要查看当日逐时降水变化,只需点击雨量站名,立即弹出绘制的逐时降水柱状图,二者都可随时间改变。而同类产品中的水位过程线图和降水柱状图通常先生成图片再显示,存在图片下载过程。
(5)水雨情信息查询
按鼠标右键,有菜单弹出,可进行历史水雨情信息的查询及报表的制作。
4结语
目前,整个测报系统运行稳定,无论是在信息采集还是数据发布查询方面,皆有不错的表现。且拥有独立自主知识产权的WebGIS技术,无需购买WebGIS平台和地理信息数据库的支持,节约了成本,有着广阔的推广前景,也说明在基于B/S模式的实时水雨情监测系统中,用VML结合脚本语言为地理信息系统以网页矢量图形呈现提供了一个非常好的解决方案。
摘要：简单介绍了乐昌峡枢纽水雨情自动测报系统的总体方案,分析了终端采集系统的系统流程,通信值守软件完成的功能,数据发布与查询软件的内容及与同类产品对比的5点创新。目前,整个测报系统运行稳定,且拥有独立自主知识产权的WebGIS技术,有着广阔的推广前景。
关键词：乐昌峡,枢纽,水雨情,自动测报系统,数据库,WebGIS
参考文献
乐昌峡水利枢纽 篇3
乐昌峡水利枢纽位于韶关乐昌市境内, 北江支流武江乐昌峡河段塘角火车站附近, 下距乐昌市约14 km, 韶关市81.4 km, 坝址以上集水面积4 988 km2。乐昌峡水利枢纽工程是北江上游防洪控制性工程, 以防洪为主, 结合发电, 兼顾灌溉、航运等综合利用, 在北江中上游和韶关市防洪体系中具有不可替代的地位和作用。右岸坝肩开挖, 将形成约215 m的开挖边坡, 山坡风化层深, 岩石强度弱, 在施工期边坡开挖过程中的变形稳定, 直接影响到碾压混凝土大坝的施工工期。右岸边坡开挖后的实景, 如图1所示。由于碾压混凝土大坝只有一年的工期, 因此边坡任何失稳破坏都将直接影响大坝的施工;而在运行阶段, 由于降雨及地下水位的变化, 将影响两岸边坡的变形、应力分布及稳定性, 直接关系到大坝能否正常运行及安全;因此非常有必要对边坡在施工期、运行期的变形稳定进行计算分析。通过对乐昌峡水利枢纽工程大坝右岸坝肩边坡的变形稳定计算, 评价边坡在各工况下的稳定性, 提出处理的建议措施。这些研究结果对于指导乐昌峡水利枢纽工程大坝坝肩边坡的开挖, 保证边坡及岸坡坝段的正常运行, 进而保证枢纽的正常运行及发挥经济效益, 具有重要意义。
2 地质条件
右岸坝肩地质地形复杂, 其山体雄厚, 山坡坡度为35°～45°。出露地层岩性以浅变质石英砂岩为主, 夹少量绢云母板岩, 岩层走向与坝轴线斜交, 倾向上游。岩层从上至下, 依次为全风化带 (最大厚度达21 m) , 强风化带 (厚度约15～35 m) , 弱风化带 (弱风化带埋藏深度变化较大, 1.6～41 m, 弱风化岩较新鲜坚硬, 强度较高) , 微风化带。从坝基到坝肩, 存在十余处断层, 如图2所示。
其中, 各类岩层岩石参数建议值, 如表1示。
3 有限元计算与分析
利用包含结构面的多层模型进行边坡岩体弹黏塑性计算[4,5], 利用降强度法, 计算边坡抗滑稳定安全系数[6] 。考虑到大坝坝顶上部边坡与大坝位置坝肩边坡倾向不一致, 因此分别对上部边坡及坝肩位置边坡分别取典型断面进行计算, 用于分析上部边坡及下部坝肩边坡的变形、稳定性。上部选择最高断面, 即YSK0+691.027断面作为典型断面进行计算分析, 下部选择坝轴线断面边坡进行计算。
3.1 有限元模型
限于篇幅, 本文以右岸边坡坝轴线断面为典型断面, 进行弹黏塑性有限元分析。边坡根据不同的风化层, 设置不同的材料属性。岩层中有多处断层, 从有限元模型中选取断层带的单元, 采用节理单元进行模拟。采用8节点三维等参数单元, 开挖前共6 954个单元, 14 515个节点。边界的约束情况是:垂直面上施加垂直于各个面的链杆, 底面固定, 上表面是自由面, 不施加任何约束。开挖前、后的有限元网格模型, 如图3和图4。
3.2 初始应力场及开挖计算
首先, 进行初始地应力场计算, 对于坝址区域, 由实测点的应力显示, 该区域构造应力不大。另外, 由于右岸边坡是一个山脊, 因此, 边坡位置的初始地应力场可近似为自重地应力场。通过计算, 得到初始力场, 其中边坡的初始地应力场最大、最小主应力等值线分布如图5所示。
上述初始地应力场计算完成以后, 进行分级开挖计算。坝顶以上边坡从上到下共有9级台阶, 坝顶以下有10级台阶, 在具体模拟开挖过程时, 将坝顶以上9个台阶作为一个开挖计算步进行计算, 将坝顶至河谷坝基作为第二个开挖步, 即:① 从顶部至164.6 m高程;② 从164.6 m至80.0 m高程。
首先, 从顶部至164.6 m高程, 边坡开挖后产生回弹变形, 由于全风化层变形模量低, 所以在全风化层区域开挖回弹变形量大, 坡面最大合位移增量约0.045 m, 其合位移增量如图6 (a) 所示。变形基本集中在全风化层内;在强风化层内, 由于强风化层变形模量相对于全风化层而言大得多, 因此在强风化层内变形相对较小。开挖以后边坡表面应力进行了局部调整, 但在坡面位置应力不大。其次, 从164.6 m开挖至80.0 m高程, 本次开挖计算式在上述开挖计算结果的基础上进行的。开挖在强风化层和弱风化层中进行, 由于强风化层变形模量、强度相对较低, 因此在强化风层出露区域开挖回弹变形相对较大, 最大位移增量约0.006 6 m, 其合位移增量如图6 (b) 所示。在应力调整后边坡表面附近应力不大。
3.3 强度折减法边计算坡安全系数
第二级开挖完成以后, 通过计算, 发现整个边坡没有出现新的屈服区, 同时上部全风化层的屈服区基本没有变化, 说明在下部强风化带开挖时, 对上部全风化层的屈服变形影响很小。从屈服云图7来看, 在整个边坡断面开挖以后, 全风化层受到扰动, 在全风化层与强风化层的交界面存在少量的带状屈服区, 表明屈服主要发生在全风化层与强风化层的交界面。不过需要指出, 由于在计算中假设全风化岩石的抗拉强度为0, 因此在顶部未开挖区中存在拉伸破坏区;而且由于受边界约束的影响, 该区域拉裂效应被夸大了。屈服区没有贯通, 表明边坡还没有形成贯通的滑动面, 具有抗滑潜在能力。
以开挖后边坡为基础, 利用降强度法进行抗滑稳定性计算。考虑到边坡从上向下逐步开挖, 边坡各岩层逐步揭露开来, 因此在进行边坡稳定计算时, 将参与降强度岩体区域分成3种类型:① 全风化区;② 包含全风化区及强风化区;③包含全风化区、强风化区及弱风化区。首先, 通过不断降低全风化带岩体及结构面的强度, 而不降低其他区域的强度, 计算边坡的强度安全储备系数, 通过计算, 在强度折减系数约为1.15时, 边坡中屈服区已完全贯通;其次, 进行全风化区及强风化区的抗滑稳定性计算, 同时降低这两个区域的岩层材料强度参数, 通过计算, 在强度折减系数约为2.45时, 边坡中屈服区已完全贯通;最后, 进行全风化带、强风化带和弱风化带的抗滑稳定性计算, 同时降低这3个区域的岩层材料强度参数, 通过计算, 在强度折减系数约为2.7时, 边坡中屈服区已完全贯通, 滑动位置包含有f145与f137、f139与f137等组合。
4 有限元法与刚体极限平衡法对比分析
为了进一步保障边坡的安全, 对边坡的稳定进行更全面的评价, 采用刚体极限平衡法计算边坡的抗滑稳定安全系数, 与上述降强度有限元法的进行对比分析。
根据边坡的平面布置情况, 选择坝轴线断面、上游侧向边坡断面、下游侧向边坡断面、YSK0+691.027断面、YK38+732.544断面、断面YK38+742.544、断面YK38+685.881、断面YSK0+597.604断面、YSK0+637.940断面等多个断面进行刚体极限平衡法计算。限于篇幅, 本文选择坝轴线断面为典型断面, 与有限元法进行对比分析。结果如表2。
据表2可知, 在上部全风化带以及贯穿全风化带和强风化带滑动时, 有限元降强度法和刚体极限平衡法所计算得的结果十分接近;在同时贯穿全风化层、强风化层和弱风化层时, 由于有限元计算得塑性屈服贯通区包含有f145与f137、f139与f137等组合, 而此时刚体极限平衡法未能较好的考虑其影响, 两者差异较为明显, 但都远远超过工程要求, 因此是安全的。
5 考虑降雨条件下的刚体极限平衡分析
上述计算中没有考虑降雨的影响, 而降雨条件下的非稳定渗流场计算, 是一个复杂的计算过程, 需要知道降雨过程、降雨入渗率、边坡中的初始渗流条件等。当不具备这些资料时, 无法进行边坡降雨条件下的渗流计算。我国各设计单位针对不同工程的具体情况, 对降雨产生的地下水位以上的暂态水压力分布分别作出不同的规定。漫湾大坝左岸施工中曾发生过数次滑坡, 滑坡体均在地下水位以上, 昆明院在漫湾边坡加固设计时取0.4 γ h为边坡水荷载, 即取全水头的0.4倍。五强溪左岸船闸边坡一遇降雨变位就明显增大, 中南院作边坡稳定分析时, 地下水位以上因降雨产生暂态水压力按下图分布选用。三峡船闸是在山体中开挖出来的, 边坡高170 m, 地下水位以上因降雨而产生的压力曾采用0.3 γ h作为锚固的设计荷载。图8为各种建议水压力分布, 彼此相差甚大。
考虑到乐昌峡坝肩边坡表部基本上是全风化层与强风化层, 降雨的影响不能忽视, 但具体取多少孔隙水压力进行计算却难于确定。为了反演孔隙水压力的作用对于边坡的影响, 将孔隙水压力水头分别按0.2 γ h、0.3 γ h和0.4 γ h 3种情况分别进行计算, 以反映边坡抗滑稳定安全系数对于孔隙水压力的敏感性。底部弱风化层及以下区域受降雨的影响相对较小, 只考虑上部两层易失稳区域进行分析。
为了更清晰地了解在降雨条件下边坡的稳定, 将上述计算结果与未考虑降雨条件下的计算结果绘于图9中。由图可知, 无论是全风化带还是贯穿全、强两个风化带, 当考虑孔压影响时, 其安全系数都会有相当幅度的降低, 并随着孔压的升高, 会不断减小。在考虑不同孔压影响情况下, 贯穿全风化带和强风化带滑动的安全系数依然保持在2以上, 因此在该区域安全的;对于全风化带, 在未考虑孔压作用时, 其安全系数能达到规范要求, 而当有孔压作用, 并随之增大时, 其安全系数甚至会降低到1以下, 这表明, 长时间的强降雨有可能导致全风化带的稳定性大大降低而发生局部破坏, 因此要特别注意该区域的排水和加固保护。
限于篇幅, 未对其他断面的情况进行介绍, 但计算表明, 各个断面的变形趋势、屈服状态和稳定性等, 与坝轴线断面基本相似。
6 结 语
通过上述计算及分析, 有下列几点认识:
(1) 全风化层的抗滑稳定安全系数最小, 对边坡稳定性起控制作用。
(2) 在施工开挖过程中, 边坡发生回弹变形, 其最大变形基本发生在全风化层内;而在强风化层中的变形相对很小, 一般情况下变形不大;就一般性而言, 边坡开挖对邻近区域的变形有影响, 而对较远位置的变形影响小;在全风化与强风化交界面中有少量的屈服带存在, 但延伸不长, 不会影响边坡的安全。
(3) 在考虑强降雨情况下, 由于降雨入渗明显降低边坡的抗滑稳定性, 所以应尽量减少雨水入渗, 同时采取防渗排水措施, 提高边坡的抗滑稳定性。因此建议:在边坡表面设置排水沟等措施, 尽快排除边坡表面的雨水, 尽量减少雨水的入渗;设置深入全风化层内部的排水孔, 以降低入渗雨水 (形成渗流) 对边坡稳定的影响;对于强风化区域, 也设置排水孔, 以尽量降低边坡中的孔隙水压力。
(4) 考虑到原型观测对于监控边坡稳定状况的重要作用, 特别是边坡各部分的物理力学特性不完全清楚的情况下, 建议加强边坡施工及运行阶段的变形观测。
摘要：乐昌峡水利枢纽右岸高边坡风化层深厚, 岩石强度弱, 大坝右岸坝肩开挖后, 将形成约215 m的开挖边坡, 边坡处于降雨强度大的地区, 在施工期边坡开挖过程中的变形稳定, 直接影响到碾压混凝土大坝的施工工期, 十分关键。为了验算边坡开挖中和开挖后的稳定性, 首先采用有限元法, 对边坡开挖过程进行模拟, 给出边坡的变形、屈服区等应力应变情况, 利用强度折减法得到边坡的抗滑稳定安全系数, 其次, 用刚体极限平衡法计算安全系数, 并与有限元的计算结果进行对比分析。在缺少渗流基本资料情况下, 对深厚风化层的稳定状态, 在极限平衡分析中, 进行受降雨影响下的敏感性分析。最后对该工程提出加强观测和排水等措施, 对边坡的稳定具有指导意义。
关键词：深厚风化层,边坡开挖,降雨,稳定
参考文献
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乐昌峡水利枢纽 篇4
乐昌峡水利枢纽工程位于广东省韶关市乐昌市境内北江支流武水乐昌峡河段内。拦河坝为碾压混凝土重力坝, 重力坝坝肩采用稳定边坡开挖, 坝基开挖坡比拟定在1:1-1:5, 左岸开口线高程约为▽378m, 右岸开口线高程约为▽290m, 建基面高程▽80m, 最大开挖高度298m, 坝肩土石总开挖量约110万m3。工程区位于粤北山字型构造的脊柱部位, 为一近南北向略偏东、向西发生倒转的大瑶山复式背斜构造, 区内断裂构造主要由北东至北东向断层组成, 次为北西向。
2施工道路布置
在拦河坝大开挖施工之前, 我们对施工道路布置作了认真详细的分析, 因设计马道最大仅有5m不能满足交通要求, 故场内道路只能借用临时开挖平台。根据施工总平面布置图的施工道路, 结合开挖施工的需要, 布置开挖施工道路。先通过已经基本完工的上坝公路▽114高程到▽164坝顶高程, 接着在左岸修之字形主干道到▽195高程, 作为出渣平台进行出渣;右岸修筑到▽185高程, 布置出渣平台进行出渣。这几条路分别控制左岸及右岸坝顶以上土石方开挖;沿上坝公路▽114高程修支线分别到左岸旧铁路桥、鹅公带等, 到右岸滑石排弃渣场, 导流洞洞口等, 控制▽165m-▽100m坝肩开挖。▽100m以下坝基开挖利用下游围堰右岸至基坑道路。各条道路施工运行流畅, 主线支线配合密切, 前后期运输功能明确。
3高边坡开挖施工方法
3.1土石方开挖分区
根据现场实际情况分为三个区进行开挖:左、右岸坝肩、河床段各为一个施工区。开挖遵循自上而下的原则施工, 先坝肩后河床。为加快施工进度, 左、右岸坝肩开挖同时进行。坝基部分施工在临时施工围堰闭气后进行。
3.2开口线、坡顶天沟开挖
先测定开口线, 开口线测定后, 对开挖范围内的植被、坟地进行清理。开挖过程中, 应及时做好坡面排水系统。开挖坡顶截水天沟:主要采用PC200反铲挖掘机开挖坡顶截水天沟, 对于挖掘设备难于到达的部位, 用人工开挖, 开挖渣土弃于坝区开口线之内, 随坝基开挖弃渣运至弃渣场。
3.3坝顶以上边坡分层开挖
开挖过程采取分部、分段、分层的逆施工方法, 自上而下逐级开挖且分台锚固成形, 对边坡实施加固和保护。由于拦河坝开挖受高差较大、坡度较陡, 工作面狭窄等现场现有条件限制, 只能通过挖掘机翻渣打方式将山顶上的土石方一道道翻下来。利用挖机推土机接力甩渣, 左岸在▽195m高程, 右岸在▽185m设置装料平台, 自装料平台起每上升20m设置卸料平台一个, 设置10个甩渣平台。甩渣至装料平台后由20T自卸车通过坝区施工道路运输至弃渣场。每卸料平台配置勾机进行甩料, 在勾机回转半径内 (10米) 由勾机进行甩渣, 超出勾机回转半径部分的开挖渣则由推土机推至下级卸料平台。土方开挖时, 直接用反铲挖掘机开挖、削坡。土方边坡开挖接近设计坡面时, 按设计边坡预留0.2-0.3m厚度的削坡余量, 再人工整修至设计要求的坡度和平整度。施工台阶略向外倾斜, 以利雨天施工时排水。在开挖施工过程中, 根据施工需要, 经常检测边坡设计控制点、线和高程以指导施工, 并在边坡地质条件较差部位设置变形观测点, 定时观测边坡变形情况。石方开挖时, 边坡面采用预裂爆破法控制开挖边线、并减少永久边坡受到的爆破震动作用;边坡面2米范围以外, 采用深孔梯段微差爆破, 控制爆破渣料的力度、减小爆破对永久边坡的震动破坏作用、提高爆破效果。石方开挖采用孔径89mm的液压钻机打孔, 乳化炸药爆破、非电毫秒雷管起爆。
3.4坝顶以下分层开挖
从上至下按台阶进行分层开挖, 分层厚度4-6m, 同一层面开挖施工, 按照“先土方开挖, 后石方开挖, 再边坡支护”的顺序进行。覆盖层、风化土采用PC400反铲挖掘机直接开挖装入20T自卸汽车, 沿临时出渣道路运至弃渣场。石方开挖采用孔径为75mm的液压钻机打孔爆破、PC400反铲挖掘机配合20T自卸汽车运至弃渣场。在边坡面采用预裂爆破法爆破, 一般岩石开挖采用深孔梯段微差爆破, 在基底附近, 保留大于1米厚度的保护层。边坡开挖后应及时按设计实施支护结构或采取封闭措施, 避免长期裸露, 降低边坡稳定和安全。
3.5坝基保护层开挖
坝基水平面较多, 是大坝的主要建基面, 对保留岩体的质量要求高, 在开挖过程中, 必须保留1m以上厚度的保护层, 保护层主要采用浅孔少药量分层爆破开挖。有条件的部位, 保护层开挖采用水平光面爆破, 尽可能减少爆破对保留岩体的破坏。
摘要：乐昌峡水利枢纽拦河坝工程边坡开挖高差大、工期短、工程量大、工作面狭窄, 边坡开挖时的安全控制及施工工期控制都很困难。通过对图纸的细致研究、认真分析后制定合理的开挖方案、采取合理的处理措施, 保证了乐昌峡水利枢纽工程高边坡开挖任务的完成。
关键词：拦河坝工程,高边坡,土石方
参考文献