導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇水利水電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：水工建筑物；工程等別；結(jié)構(gòu)安全性；混凝土強(qiáng)度指標(biāo)；抗震設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：劉遠(yuǎn)（1979-），男，廣東中山人，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院博士研究生，講師。（廣東?廣州?510642）

基金項(xiàng)目：本文系華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG09016）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）25-0059-02

“水工建筑物”是水利水電工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種水工建筑物的設(shè)計(jì)理論和方法。該課程內(nèi)容多、知識(shí)面廣，涉及重力壩、拱壩、土石壩、水閘、水工隧洞等各種不同的結(jié)構(gòu)物。它們?cè)诓牧稀⒐ぷ髟砩隙疾灰粯樱栽O(shè)計(jì)方法也不一樣，這是“水工建筑物”學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。但是，各種水工建筑物的設(shè)計(jì)共同遵循著一些基本準(zhǔn)則和方法。因此，在開(kāi)始學(xué)習(xí)各種水工建筑物的設(shè)計(jì)之前，必須先學(xué)習(xí)“水工建筑物設(shè)計(jì)綜述”這一章，意在探討這些基本準(zhǔn)則和方法。“水工建筑物設(shè)計(jì)綜述”是“水工建筑物”課程的主線，對(duì)整個(gè)課程的學(xué)習(xí)起著重要的引導(dǎo)作用，必須予以足夠的重視。

由于課內(nèi)學(xué)時(shí)的壓縮，教學(xué)內(nèi)容的刪減，很多教師只給這一章內(nèi)容安排1～2個(gè)學(xué)時(shí)，有的甚至是一帶而過(guò)。這將給后面課程內(nèi)容的教學(xué)造成很大的困難。筆者自2007年開(kāi)始講授“水工建筑物”，積累了幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)后，越發(fā)覺(jué)得“水工建筑物設(shè)計(jì)綜述”內(nèi)容的重要。因此，自2010年起將這一章內(nèi)容的授課學(xué)時(shí)增加至6學(xué)時(shí)，重點(diǎn)講述“水利水電工程等別劃分”（0.5學(xué)時(shí)）、“水工建筑物的安全性”（2學(xué)時(shí)）、“混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)”（0.5學(xué)時(shí)）以及“水工建筑物的抗震設(shè)計(jì)”（2學(xué)時(shí)）等內(nèi)容，務(wù)必使得學(xué)生先打下良好的基礎(chǔ)，再學(xué)習(xí)各種水工建筑物的設(shè)計(jì)。

一、水利水電工程等別劃分

對(duì)于一般的水利水電工程，需先確定工程等別，然后根據(jù)工程等別確定水工建筑物的級(jí)別，最后根據(jù)水工建筑物的級(jí)別確定結(jié)構(gòu)安全級(jí)別。結(jié)構(gòu)安全級(jí)別是進(jìn)行水工建筑物設(shè)計(jì)的安全依據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)相關(guān)安全系數(shù)的取值是根據(jù)結(jié)構(gòu)安全級(jí)別來(lái)確定的。若結(jié)構(gòu)安全級(jí)別定的低，就會(huì)使得選擇的安全系數(shù)偏小，結(jié)構(gòu)的安全就存在隱患；反之，結(jié)構(gòu)安全級(jí)別定的高，選擇的安全系數(shù)就會(huì)偏大，使得結(jié)構(gòu)的安全余量過(guò)大，建筑物的材料用量增加，加大了工程的投資。因此，水利水電工程等別的劃分直接影響水工建筑物設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)于水利水電工程等別的劃分，目前有3個(gè)規(guī)范可依：國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB50201-94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》、水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5180-2003《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》。水利水電工程等別，根據(jù)水庫(kù)規(guī)模、防洪對(duì)象的重要性、治澇規(guī)模、供水對(duì)象的重要性、水電站的裝機(jī)容量等，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個(gè)等級(jí)；水工建筑物的級(jí)別是根據(jù)工程等別及該水工建筑物在工程中的作用和重要性確定，它反映了對(duì)不同水工建筑物的不同技術(shù)要求和安全要求。永久性水工建筑物分為1、2、3、4、5五級(jí)（其中主要建筑物分1～5級(jí)，次要建筑物分3～5級(jí)），臨時(shí)性水工建筑物分為3、4、5三級(jí)。水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全級(jí)別，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性及破壞可能產(chǎn)生后果的嚴(yán)重性確定，與水工建筑物的級(jí)別對(duì)應(yīng)，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級(jí)（1級(jí)水工建筑物對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅰ級(jí)，2、3級(jí)水工建筑物對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)，4、5級(jí)水工建筑物對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅲ級(jí)）。

水利水電工程等級(jí)的劃分看似簡(jiǎn)單，容易被忽視，但它直接影響水工建筑物設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，是水工建筑物設(shè)計(jì)的其中一個(gè)關(guān)鍵步驟，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。當(dāng)中涉及水利水電工程等別、水工建筑物的級(jí)別和結(jié)構(gòu)安全級(jí)別三個(gè)提法相近，但含義不同的概念，容易造成混淆。教師在講授時(shí)，可結(jié)合工程實(shí)例來(lái)闡述這三個(gè)概念的含義，有利于學(xué)生理解。

二、水工建筑物的安全性

篇2

關(guān)建詞：黃沖水庫(kù)；水文地質(zhì)；抗震性能；壩區(qū)工程地質(zhì)條件；建筑物工程地質(zhì)條件

Abstract: Based on the analysis and comprehensive evaluation of the engineering geological conditions of Huangchong Reservoir, suggestions are proposed for the reinforcement of Huangchong Reservoir.

Key words: Huangchong Reservoir; hydrogeology; seismic performance; ​engineering geological conditions in dam area; engineering geological conditions of building

中圖分類(lèi)號(hào)：U655.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

1工程概況

黃沖水庫(kù)位于來(lái)安縣半塔鎮(zhèn)紅旗村境內(nèi)。該水庫(kù)屬淮河流域，白塔河水系，集水面積0.64km2。黃沖水庫(kù)是一座以灌溉、防洪及水面養(yǎng)殖等綜合利用為一體的小（2）型水庫(kù)。

大壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)255m，壩頂寬3～5m，最大壩高4.5m，壩頂高程42.61～43.01m(廢黃高程系，下同)；溢洪道為開(kāi)敞式寬頂堰，寬4.5m，堰頂高程41.86m；東西放水涵分別位于大壩樁號(hào)0+155、0+000處，東涵為φ400mm素砼圓涵，涵洞出口底高程39.09m；西涵為φ200mm素砼圓涵，涵洞出口底高程40.0m。

2水文地質(zhì)條件

根椐含水層的性質(zhì)和地下水類(lèi)型；壩區(qū)地下水的動(dòng)態(tài)和埋藏條件，主要含水層為孔隙性含水層，屬潛水型，主要分布在壩體填土及第四系覆蓋層內(nèi)，受氣候、地形等因素影響，其補(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降水及庫(kù)水。

2010年7月通過(guò)簡(jiǎn)易水文觀測(cè)量得穩(wěn)定地下水位埋深為1.00～1.94m，其相應(yīng)高程為39.03～41.24m，主要為浸潤(rùn)線以下的壩體水，主要賦存于松散的壩體填土和第四系覆蓋層中。勘探場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。

3抗震性能評(píng)價(jià)[1] [2]

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），測(cè)區(qū)設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為0.40s。

4 壩區(qū)工程地質(zhì)條件

4.1壩身體工程地質(zhì)條件[3]

本次勘察揭示，壩體填土主要為①層素填土 (Qml)，棕褐色，軟塑～可塑，濕，質(zhì)地以重粉質(zhì)壤土為主,局部為粉質(zhì)粘土。層厚1.40～4.50m，層底分布高程38.33～41.21m。壩體填土與壩基結(jié)合部含有植物根莖等腐殖物，可見(jiàn)大壩施工時(shí)清基不徹底。

4.2壩體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)[3]

勘探中在壩頂鉆孔取人工填土層的混和料進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)一組，試驗(yàn)結(jié)果：人工填土的最優(yōu)含水量20.59%，最大干密度1.67g/cm3。

經(jīng)野外原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)資料綜合分析表明：壩體填土主要為①層素填土，質(zhì)地以重均值1.48g/cm3；標(biāo)準(zhǔn)貫入范圍值為4.0～6.2擊；液性指數(shù)均值0.79，塑性指數(shù)均值14.93；壓實(shí)度范圍值為86.8%～91.0%，均值88.6%，不滿足規(guī)范要求[5]。在大壩壩頂孔3＃做注水試驗(yàn)[4]，成果表明滲透系數(shù)均值2.97×10-4 cm/s，屬中等透水性，說(shuō)明該大壩碾壓不密實(shí)，防滲性能較差。直接快剪粘聚力小值平均值29.5kPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值平均值11.3о，Es=4.3Mpa。

綜上所述，大壩雖經(jīng)多年運(yùn)行，但土體自重壓密固結(jié)效果不明顯；由于填筑大壩時(shí)，嚴(yán)重存在著質(zhì)量控制不嚴(yán)，未經(jīng)碾壓或碾壓不實(shí)所致；①層素填土，質(zhì)地以重粉質(zhì)壤土為主,局部為粉質(zhì)粘土。土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散、混雜，碾壓不密實(shí)，防滲能力較差；壩體填土與壩基結(jié)合部沒(méi)有處理好，其接觸面亦成為滲漏通道；壩體土填筑質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，致使下游壩腳多處出現(xiàn)散浸、滲漏出逸點(diǎn)和局部沼澤化現(xiàn)象[5]。

4.3壩基工程地質(zhì)條件

4.3.1壩基地層簡(jiǎn)述[3]

②層粉質(zhì)粘土 (Q4al)，棕褐色，可塑，濕；層厚0.80~4.30m，層頂分布高程38.33~39.25m，層底分布高程34.03~38.29m。

②1層重粉質(zhì)壤土 (Q4al)，棕褐色，軟塑，濕；層厚1.50m，層頂分布高程34.03~34.92m，層底分布高程32.53~33.42m。

③層粘土，棕褐夾灰、黃褐夾灰色，可塑~硬塑，濕；含有鐵錳結(jié)核。該層未揭穿，探及層厚4.95~08.05m，層頂分布高程32.53~41.21m，層底分布高程≤（27.47~32.34）m。

圖1黃沖水庫(kù)大壩地質(zhì)剖面圖

4.3.2壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)[3]

②層粉質(zhì)粘土，呈可塑狀，壩體(除右壩坡)直接覆蓋在本層之上；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性；層厚不均,河槽段較厚。含水量范圍值25.27～28.19%、均值26.30%；液性指數(shù)均值0.55；塑性指數(shù)均值15.80；壓縮模量5.5MPa；直接快剪粘聚力小值均值34.5KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值13.1°滲透系數(shù)為4.08×10-5cm/s，屬弱透水；fk=130kPa。

②1層重粉質(zhì)壤土，呈軟塑狀，呈透鏡體狀分布于河槽段；該層為軟弱強(qiáng)度，中～高壓縮性。含水量均值29.34%；液性指數(shù)均值0.80；塑性指數(shù)均值15.18；壓縮模量4.0MPa；直接快剪粘聚力小值均值28KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值11°滲透系數(shù)5.0×10-5cm/s，屬弱透水；fk=100kPa。

③層粘土，呈可塑~硬塑狀，右壩坡壩體直接覆蓋在本層之上；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性。含水量范圍值22.75～24.58%、均值23.73%；液性指數(shù)均值0.18；塑性指數(shù)均值17.90；壓縮模量10.0MPa；直接快剪粘聚力小值均值58.8KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值18.9°滲透系數(shù)為3.0×10-6cm/s，屬微透水；fk=200kPa。

4.4土的滲透變形判別[3]

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄中的規(guī)定，判斷土的滲透變形的類(lèi)型（流土）；根據(jù)公式Jcr=(Gs-1)(1-n)計(jì)算土層的臨界比降；再根據(jù)建筑物的重要性除以1.5～2.0安全系數(shù)，確定允許比降，具體建議值見(jiàn)表4.1所示。

5正常溢洪工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)[6]

溢洪道為開(kāi)敞式寬頂堰，寬4.5m，堰頂高程41.86m。正常溢洪道為明渠結(jié)構(gòu)，根據(jù)鉆孔揭示，渠底為③層粘土，呈可塑~硬塑狀；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性。含水量范圍值22.75～24.58%、均值23.73%；液性指數(shù)均值0.18；塑性指數(shù)均值17.90；壓縮模量10.0MPa；直接快剪粘聚力小值均值58.8KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值18.9°滲透系數(shù)建議值為3.0×10-6cm/s，屬微透水；fk =200kPa。承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計(jì)要求；抗沖刷性能一般。

6 放水涵洞工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)[6]

根據(jù)鉆孔揭示，東西放水涵涵基持力層均為②層粉質(zhì)粘土，呈可塑狀；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性；含水量范圍值25.27～28.19%、均值26.30%；液性指數(shù)均值0.55；塑性指數(shù)均值15.80；壓縮模量5.5MPa；直接快剪粘聚力小值均值34.5KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角小值均值13.1°滲透系數(shù)為4.08×10-5cm/s，屬弱透水；fk =130kPa。承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計(jì)要求；抗沖刷性能一般。

7 結(jié)論與建議

測(cè)區(qū)設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震基本烈度Ⅵ度。勘探場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。大壩壩體填土質(zhì)量較差；壩身與壩基結(jié)合部處理較差；建議對(duì)大壩進(jìn)行防滲加固處理。②1層重粉質(zhì)壤土，呈軟塑狀，建議對(duì)河槽段壩體穩(wěn)定分析。正常溢洪道為明渠結(jié)構(gòu)，渠底為③層粘土，呈可塑~硬塑狀；fk=200kPa。承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計(jì)要求；抗沖刷性能一般。東西放水涵涵基持力層均為②層粉質(zhì)粘土，呈可塑狀；屬弱透水；fk =130kPa。承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計(jì)要求；抗沖刷性能一般。

參考文獻(xiàn)

[1] GB18306-2001. 中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖[S]. 北京:中國(guó)水利水電出版社,2001:1-2

[2] GB50011-2010. 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010:179

[3] GB50487-2008. 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008:45-55，109-132，

[4] SL345-2007《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)范》；北京:中國(guó)水利水電出版社,2007:8-9.

[5] SL189-96. 小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S]. 北京:中國(guó)水利水電出版社,1996:5-9

篇3

關(guān)鍵詞：水工建筑物抗震研究 現(xiàn)實(shí)意義

中圖分類(lèi)號(hào)： P315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

0 引言

2008年5月12日14時(shí)28分，在四川省汶川縣境內(nèi)發(fā)生8級(jí)特大地震，震中烈度達(dá)10度以上。據(jù)歷史不完全記載，我國(guó)曾發(fā)生7.8級(jí)以上大地震25次，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。不僅如此，強(qiáng)地震還會(huì)造成震區(qū)大量水利工程震損。1976年7月28日發(fā)生的唐山7.8級(jí)大地震，就使各類(lèi)水利工程遭到嚴(yán)重破壞：地震區(qū)58座庫(kù)容在100萬(wàn)立方米以上各型水庫(kù)，除15座無(wú)明顯震害外，其余43座均遭受不同程度的震害，尤以陡河、密云兩座大型水庫(kù)遭受的破壞最為嚴(yán)重；180多座大中型水閘、40余座10立方米每秒以上大型排灌站遭受不同程度的震害；800多公里長(zhǎng)的河道堤防、7萬(wàn)多眼機(jī)井遭受震害。

1 現(xiàn)實(shí)地震災(zāi)害

這次汶川大地震，同樣也給四川地震區(qū)及波及區(qū)的重慶等地水利工程造成不同程度的震害，尤其是造成眾多水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情。汶川大地震，具有以下特點(diǎn)：

一是震級(jí)大，震中烈度高，破壞范圍廣。汶川、茂縣、綿竹、安縣、北川等縣及都江堰市均遭到嚴(yán)重破壞。二是主震后，強(qiáng)余震不斷。在震后兩天內(nèi)，就發(fā)生余震2000多次，其中震級(jí)為6級(jí)以上的3次，震級(jí)為5級(jí)以上的14次。強(qiáng)余震不僅加重了對(duì)建筑物的破壞，也對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)人員的生命安全構(gòu)成威脅。三是大地震發(fā)生在高山峽谷地區(qū)，往往誘發(fā)山體崩塌、滑坡，不僅阻塞交通，給搶險(xiǎn)救災(zāi)造成困難，而且滑坡體落入河中，形成眾多堰塞湖，一旦湖滿潰決，還會(huì)造成次生水災(zāi)。四是地震區(qū)穿過(guò)岷江，岷江上的各類(lèi)水工建筑物，如都江堰樞紐工程、映秀灣水電站、漁子溪水電站、紫坪鋪水庫(kù)、圖龍水庫(kù)等，均經(jīng)受強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)。

2防震減災(zāi)措施

一次大的地震過(guò)后，水利工程結(jié)構(gòu)不可避免地受到一定影響和損害。為將嚴(yán)重的地震災(zāi)害減小到最低限度，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外地震專(zhuān)家和工程界人士一直進(jìn)行著各種探討和研究。歸納起來(lái)，當(dāng)今水利工程的防震減災(zāi)主要有三個(gè)途徑。

一是地震預(yù)報(bào)。通過(guò)建立地震臺(tái)網(wǎng)，精確測(cè)定地震的時(shí)間、強(qiáng)度、地點(diǎn)，結(jié)合測(cè)地電、地磁、地下水等地震前兆，進(jìn)行綜合分析，提出地震預(yù)報(bào)。人們可在地震發(fā)生前逃出，就能有效減少人員傷亡，而建筑物是無(wú)法搬走的。但由于問(wèn)題的復(fù)雜性和預(yù)報(bào)手段的局限性，地震預(yù)報(bào)工作至今仍然是世界上尚待解決的難題。

二是工程抗震。根據(jù)工程運(yùn)用期間可能發(fā)生的最大地震，確定工程的設(shè)計(jì)烈度，再按照設(shè)計(jì)烈度進(jìn)行抗震計(jì)算和采取相應(yīng)的抗震措施，當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)烈度地震時(shí)，可達(dá)到小震不壞、中震可修、大震不倒的目標(biāo)，不僅可以有效減少人員傷亡，還可減輕工程的災(zāi)害。此途徑是非常有效的。發(fā)展中國(guó)家資金不足，房屋多未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生大地震，人員傷亡慘重，而發(fā)達(dá)國(guó)家（如日本等）多進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì)，當(dāng)遭遇同樣震級(jí)地震時(shí)，人員傷亡則要少許多。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)重要工程、重要城市以及生命線工程，必須按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

三是應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)。強(qiáng)震發(fā)生后，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，盡快恢復(fù)被破壞的一交（交通）、二電（電信和電力）、一水（供水），為搶險(xiǎn)救災(zāi)人員和救災(zāi)物資進(jìn)入災(zāi)區(qū)搶救傷員和保障災(zāi)區(qū)人民正常生活服務(wù)。同時(shí)，全面清查次生災(zāi)害源，采取措施，防止次生災(zāi)害的發(fā)生。

水工建筑物不僅屬生命線工程，而且是次生災(zāi)害源。因此，必須對(duì)工程抗震非常重視。早在1966年3月8日河北邢臺(tái)地震后，總理就明確指示，抗震工作的重點(diǎn)是保衛(wèi)“四大”，即保衛(wèi)大城市、大交通樞紐、大水庫(kù)，大電力樞紐。當(dāng)時(shí)的水電部立即組織力量對(duì)京津地區(qū)的大水庫(kù)進(jìn)行抗震鑒定，對(duì)不滿足抗震設(shè)計(jì)要求的大水庫(kù)進(jìn)行抗震加固。1973—1978年，又組織力量編寫(xiě)出我國(guó)第一部水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，并頒布試行。這一規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)，對(duì)于1級(jí)高壩，還應(yīng)深入進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析，結(jié)構(gòu)動(dòng)力有限元分析，抗震模型動(dòng)力試驗(yàn)和在大壩上布置強(qiáng)震儀進(jìn)行大壩安全監(jiān)測(cè)。1983—1989年又組織力量完成修編任務(wù)。根據(jù)這一規(guī)范，水利部分期分批對(duì)達(dá)不到規(guī)范要求的病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，新建工程則嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

水工建筑物的管理?xiàng)l例，特別強(qiáng)調(diào)在發(fā)生強(qiáng)烈地震時(shí)，應(yīng)立即對(duì)大壩進(jìn)行震害檢查，結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)所設(shè)的強(qiáng)震監(jiān)測(cè)儀器取得的地震監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)，對(duì)大壩安全作出評(píng)估。若屬危險(xiǎn)大壩，應(yīng)上報(bào)主管部門(mén)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行抗震搶險(xiǎn)，以防次生水災(zāi)的發(fā)生。歷次大地震發(fā)生后，水利部均選派有關(guān)人員立即奔赴災(zāi)區(qū)，與地方政府及水利部門(mén)，共同進(jìn)行水工建筑物震害調(diào)查，查出險(xiǎn)庫(kù)，共同研究除險(xiǎn)方案。

3總結(jié)反思

大災(zāi)過(guò)后，需要人們進(jìn)行深刻的反思。我國(guó)目前在水利工程地震臨震應(yīng)急方面還有很多工作要做，大壩結(jié)構(gòu)的強(qiáng)震監(jiān)測(cè)、震后安全快速反應(yīng)分析及大壩地震安全的網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)有待加強(qiáng)。從1962年新豐江建立第一個(gè)強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站至今，我國(guó)設(shè)立了地震臺(tái)站的大型水利水電工程僅有近40座，設(shè)立過(guò)3個(gè)子臺(tái)以上地震臺(tái)的工程約20多處。現(xiàn)狀水工結(jié)構(gòu)強(qiáng)震安全監(jiān)測(cè)臺(tái)只是零星的“點(diǎn)”，國(guó)內(nèi)水利工程地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站數(shù)量少且分散，還遠(yuǎn)未形成“臺(tái)網(wǎng)”的規(guī)模，并存在一些亟待解決的問(wèn)題：已有的各水利工程地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站信息資源管理分散，資料缺乏統(tǒng)一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，利用率低，規(guī)模小，數(shù)據(jù)的完整性不夠，設(shè)備落后，準(zhǔn)確性不高，數(shù)據(jù)交換接口不規(guī)范；應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)互通性差，臺(tái)站分析人員水平參差不齊，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和分析質(zhì)量不高，資料的實(shí)際利用價(jià)值發(fā)揮不夠，缺乏可供決策部門(mén)宏觀調(diào)度的中央管理分析系統(tǒng)。這些問(wèn)題，在某種程度上大大削弱了在水利工程抗震減災(zāi)中解決實(shí)際問(wèn)題的力度。

篇4

關(guān)鍵詞：砂土液化；標(biāo)準(zhǔn)貫入法；復(fù)判

Abstract: this paper USES the standard penetration test review judgment sandy soil liquefaction phenomena, and through the engineering examples show that using this method can effectively judge whether the sandy soil liquefaction phenomenon, have to take effective measures of dam foundation reinforcement, prevent the formation of potential danger. This paper also briefly describes the liquefaction of sandy soil liquefaction mechanism, the types and influence factors, puts forward the prevent of liquefied foundation treatment method.

Key words: soil liquefaction; Standard penetration method; Compound sentence.

中圖分類(lèi)號(hào)：TU441+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)

1砂土液化機(jī)理

飽和的疏松粉、細(xì)砂土體在振動(dòng)作用下有顆粒移動(dòng)和變密的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)力的承受由砂土骨架轉(zhuǎn)向水，由于粉、細(xì)砂土的滲透性不良，孔隙水壓力急劇上升。當(dāng)達(dá)到總應(yīng)力值時(shí)，有效正應(yīng)力下降到0,顆粒懸浮在水中，砂土體即發(fā)生振動(dòng)液化，完全喪失強(qiáng)度和承載能力。砂土發(fā)生液化后，在超孔隙水壓力作用下，孔隙水自下向上運(yùn)動(dòng)。如果砂土層上部無(wú)滲透性更弱的蓋層，地下水即大面積地漫溢于地表；如果砂土層上有滲透性更弱的粘性土覆蓋，當(dāng)超孔隙水壓力超過(guò)蓋層強(qiáng)度，則地下水?dāng)y帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層已有裂縫噴出地表，即產(chǎn)生所謂的“噴水冒砂”現(xiàn)象[2]。地基砂土液化可導(dǎo)致建筑物大量沉陷或不均勻沉陷，甚至傾倒，造成極大危害。地震、爆破、機(jī)械振動(dòng)等均能引起砂土液化，其中尤以地震為廣，危害最大。

2影響砂土液化的因素

2.1土類(lèi)

粘性土具有粘聚力，即使超孔隙水壓力等于總應(yīng)力，有效應(yīng)力為零，抗剪強(qiáng)度也不會(huì)完全消失，難以發(fā)生液化；礫石等粗粒土因?yàn)橥杆源螅紫端畨毫δ苎杆傧ⅲ粫?huì)造成孔隙水壓力累積至總應(yīng)力而使有效應(yīng)力為零，也難以發(fā)生液化；只有中等粒組的砂土和粉土易發(fā)生液化。

2.2往復(fù)應(yīng)力強(qiáng)度與往復(fù)次數(shù)

對(duì)于給定的固結(jié)壓力σv和不同相對(duì)密實(shí)度Dr，就同一種土類(lèi)而言，往復(fù)應(yīng)力越小，則需越多的振動(dòng)次數(shù)才可產(chǎn)生液化。反之，則在很少振動(dòng)次數(shù)時(shí)，就可產(chǎn)生液化。

2.3地震強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間

引起砂土液化的動(dòng)力是地震加速度，顯然地震愈強(qiáng)、加速度愈大，則愈容易引起砂土液化。簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)砂土液化的地震強(qiáng)度條件的方法是按不同烈度評(píng)價(jià)某種砂土液化的可能性。

3砂土液化的類(lèi)型

3.1砂沸

當(dāng)砂土下部孔隙水壓力達(dá)到或超過(guò)上覆砂層和水的重量時(shí)，砂土就會(huì)因喪失顆粒之間的摩擦阻力而上浮，承載能力也全部喪失。砂沸主要來(lái)自滲透水壓力的作用。地震時(shí)出現(xiàn)的地面噴水冒砂現(xiàn)象主要就是下部砂層發(fā)生液化造成的[3]。

3.2往返運(yùn)動(dòng)性液化

大都表現(xiàn)為大地震中飽和砂土地基和邊坡的液化破壞。此外，在機(jī)器基礎(chǔ)振動(dòng)、爆破等動(dòng)力作用下也會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。飽和砂土在往返剪切作用下，當(dāng)剪應(yīng)變很小時(shí)，一般都有剪縮現(xiàn)象，都會(huì)引起孔隙水壓力上升。但是隨著剪應(yīng)變的增大，中等密度以上的砂土就會(huì)出現(xiàn)剪脹現(xiàn)象。這是因?yàn)樯巴令w粒在大剪應(yīng)變時(shí)互相翻滾而使骨架體積增大。此時(shí)孔隙水壓力相應(yīng)下降，而有效應(yīng)力和剪阻力則相應(yīng)回升，從而抑制了砂土繼續(xù)變形。經(jīng)過(guò)多次往返剪切，在小剪應(yīng)變段由于剪縮量和孔隙水壓力的累積，便可以出現(xiàn)液化狀態(tài)，而當(dāng)飽和砂土足夠松時(shí)，可出現(xiàn)“無(wú)限度”的流動(dòng)變形。

4判定砂土液化的方法

判定砂土液化可能性的方法主要有3種：

（1）場(chǎng)地地震剪應(yīng)力τa與該飽和砂土層的液化抗剪強(qiáng)度τ（引起液化的最小剪應(yīng)力）對(duì)比法。當(dāng) τa>τ 時(shí)，砂土可能液化。

（2）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法（見(jiàn)巖土試驗(yàn)）。原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的擊數(shù)可較好地反映砂土層的密度，再結(jié)合砂土層和地下水位的埋藏深度作某些必要的修正后，查表即可判定砂土液化的可能性。

（3）綜合指標(biāo)法。通常用以綜合判定液化可能性的指標(biāo)有相對(duì)密度、平均粒徑d50（即在粒度分析累計(jì)曲線上含量為50％相應(yīng)的粒徑），孔隙比、不均勻系數(shù)等。

本文采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法來(lái)判斷砂土是否液化。

5采用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法

實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)需進(jìn)行校正，并以校正標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5作為復(fù)判依據(jù)。

式中：

──實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)；

ds──工程正常運(yùn)用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)在當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)；

dw──工程正常運(yùn)用時(shí)，地下水位在當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)，本工程鉆孔孔口地面淹沒(méi)于設(shè)計(jì)庫(kù)水位水面以下，dw取0；

──標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)在當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)；

──標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，地下水位在當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)。

液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值Ncr：

式中：

N0──液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，本工程N(yùn)0取6；

──土的粘粒顆粒含量質(zhì)量百分率(％)，當(dāng)＜3％時(shí)，取3％。

6工程實(shí)例

6.1工程地質(zhì)

某土石壩全長(zhǎng)360m。樁號(hào)0+020～0+080段基礎(chǔ)為玄武巖。因受F1、F2斷層影響，巖石破碎透水性較強(qiáng)。大壩基礎(chǔ)由亞砂土、粉細(xì)砂及砂礫層組成。它們單獨(dú)成層或相互夾透鏡體存在。大壩下游曾發(fā)生嚴(yán)重的管涌現(xiàn)象。

1991年除險(xiǎn)加固時(shí)，采用混凝土防滲墻進(jìn)行加固處理，由于水文地質(zhì)條件改善，此壩段下游發(fā)生管涌現(xiàn)象得到有效控制。對(duì)0+230～0+250段基礎(chǔ)，經(jīng)取樣篩分試驗(yàn)，確定為少粘性土，根據(jù)對(duì)少粘性土提出的判別標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)大壩河槽壩基土體屬液化土。

6.2壩基砂土地震液化評(píng)價(jià)

壩基道寬180m。其底部高于現(xiàn)河床10m左右，最大堆積物厚度25m，由Q2低液限粉土、級(jí)配不良砂層組成。其上覆Qs壩體土厚度10.5m，下伏為Q玄武巖及高液限粘上層。水庫(kù)運(yùn)用后正常高水位565m，壩前地面以下土層將被淹沒(méi)。壩基砂土層的液化判別分別依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287-99（簡(jiǎn)稱(chēng)水利規(guī)范）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001（簡(jiǎn)稱(chēng)抗震規(guī)范）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

6.3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)及計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

計(jì)算結(jié)果所示，在孔深2.5m～6.5m都有液化現(xiàn)象，此大壩有潛在失穩(wěn)危險(xiǎn)，必須采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固。

7砂土液化的處理措施

（l）控制砂土中的水分及其滲透性，其目的在于降低超靜孔隙水壓力，控制超靜孔隙水壓力的升高，從產(chǎn)生液化的源頭及逸出部位同時(shí)進(jìn)行防治。常用的方法為防滲、排水和反濾、加反濾蓋重等方法。

（2）挖去上部已液化土層，并用非液化土回填防止下部砂層的液化破壞。當(dāng)液化土層較淺時(shí)，可考慮全部挖除；液化土層較深時(shí)，可考慮部分挖去，但部分挖除后下部土體是否液化是值得考慮的問(wèn)題。

（3）用板樁、礫石樁、地下連續(xù)墻等手段將結(jié)構(gòu)物地基四周包圍起來(lái)，限制砂土液化時(shí)發(fā)生側(cè)移，使地基的剪切變形受到約束，避免大的沉陷導(dǎo)致建筑物破壞。使用圍封處理措施時(shí)，板樁必須有足夠的深度，以穿越可液化砂層為宜，否則圍封措施起不到應(yīng)有的作用。如果在采用圍封措施的同時(shí)再布置一些礫石排水樁，則可大大提高其抗液化效果。

8結(jié)論

本文簡(jiǎn)要敘述了砂土的液化機(jī)制、液化類(lèi)型以及影響因素，并通過(guò)工程實(shí)例，即某大壩壩基運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)分析了2.5m～6.5m都有液化現(xiàn)象，提出了防止液化地基處理方法，并指出液化土的加固處理是抗震工程的重要組成部分，應(yīng)引起重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]張啟岳主編.土石壩加固技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.10

[2]陸文海等著.水工建筑物病害處理[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1985.12

[3]羅成輝，淺議病險(xiǎn)水庫(kù)大壩滲漏的原因和處理新技術(shù)[J]，湖南水利，1999，（2），66-67

作者簡(jiǎn)介：

篇5

關(guān)鍵詞：抗震；建筑結(jié)構(gòu)；抗震目標(biāo)

地震是來(lái)自地球內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一種自然現(xiàn)象，是人類(lèi)社會(huì)面臨的一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球每年平均發(fā)生500萬(wàn)次左右的地震。地震通常給人們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失，其產(chǎn)生的影響是長(zhǎng)久的。目前，科學(xué)技術(shù)還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并控制地震的發(fā)生。我國(guó)為地震多發(fā)區(qū)，全國(guó)大部分大中城市處于地震區(qū)，由于城市人口及設(shè)施集中，地震災(zāi)害會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)450個(gè)城市中有3/4處于地震區(qū)，而其中大中城市的4/5以上均在地震區(qū)。以此，為了抗御和減輕地震災(zāi)害，有必要進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震分析與設(shè)計(jì)。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）中明確規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

地震時(shí)由于地面運(yùn)動(dòng)使原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)受到動(dòng)力作用，產(chǎn)生強(qiáng)迫震動(dòng)。我們將地震時(shí)地面加速度振動(dòng)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的慣性力稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的地震作用。結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是一種動(dòng)力反應(yīng)，其大小不僅與地面運(yùn)動(dòng)有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性如：自振周期、振型和阻尼等有關(guān)。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)著重研究結(jié)構(gòu)對(duì)于動(dòng)荷載的響應(yīng)（如速度、位移、加速度、內(nèi)力等時(shí)間的歷程），以便確定結(jié)構(gòu)的承載能力和動(dòng)力學(xué)特性，或?yàn)楦纳平Y(jié)構(gòu)的性能提供依據(jù)。因此，在房屋抗震減震方面，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)既是抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，又是減震隔振的理論依據(jù)。

一、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算

各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)遵循以下原則：

1. 一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各個(gè)方向的水平地震作用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)；

2. 有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15°時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用；

3. 質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，其他情況，可采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響；

4. 8度和9度時(shí)的大跨度和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的高層建筑，應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。

為了貫徹實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，抗震規(guī)范規(guī)定進(jìn)行下列內(nèi)容的抗震驗(yàn)算：

1. 對(duì)各類(lèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算；

2. 對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下強(qiáng)度驗(yàn)算，以防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞。

3. 對(duì)甲類(lèi)建筑、位于高烈度區(qū)和場(chǎng)地條件較差的建筑、超過(guò)一定高度的高層建筑、特別不規(guī)則建筑、采用隔震消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算。

在多遇地震作用下，滿足抗震承載力要求的結(jié)構(gòu)一般處于彈性工作階段，不受損壞，但如果彈性變形過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。因此，規(guī)范對(duì)除砌體結(jié)構(gòu)、廠房外的各類(lèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行多遇地政作用下的彈性變形驗(yàn)算，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；計(jì)算時(shí)，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形；應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度；

h――計(jì)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(qū)的建筑（建造于IV類(lèi)場(chǎng)地上較高的高層建筑除外）記憶生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋外，其他建筑結(jié)構(gòu)都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震驗(yàn)算。驗(yàn)算公式為：

式中

S――結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設(shè)計(jì)值；

R――結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；

γRE――承載力抗震調(diào)整系數(shù)。

在罕遇地震作用下，地面運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)，在罕遇地震烈度下將進(jìn)入彈塑性階段，結(jié)構(gòu)構(gòu)件接近或達(dá)到屈服，此時(shí)，結(jié)構(gòu)已沒(méi)有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備。為抵抗地震的持續(xù)作用，要求結(jié)構(gòu)有較好的延性，通過(guò)發(fā)展塑性變形來(lái)消耗地震能量。因此，對(duì)某些處于特殊條件下的結(jié)構(gòu)，還需要驗(yàn)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(guó)工業(yè)和民用建筑中最常用的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)建筑功能要求不同，其常用的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、框架抗震墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等形式。與砌體結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系具有不同的性能特點(diǎn)，在確定結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑使用功能要求和抗震要求進(jìn)行合理選擇。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度是選擇抗震結(jié)構(gòu)體系要考慮的重要因素，特別是高層建筑的設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)往往起控制作用。

框架―抗震墻結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)是克服了純框架結(jié)構(gòu)剛度小和純抗震墻結(jié)構(gòu)自重大的缺點(diǎn)，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)處。具有抗側(cè)剛度較大，自重較輕，結(jié)構(gòu)布置較靈活，結(jié)構(gòu)的水平位移較小的優(yōu)點(diǎn)，抗震性能較好。該結(jié)構(gòu)適用于辦公寫(xiě)字樓、賓館、高層住宅等。抗震墻結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)是自重大，側(cè)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(jié)構(gòu)適合于住宅等建筑。

三、多層砌體結(jié)構(gòu)抗震

砌體結(jié)構(gòu)的主要承重及抗側(cè)力構(gòu)件是墻體，砌體結(jié)構(gòu)的承重體系應(yīng)優(yōu)先選用橫墻或縱橫墻共同承重方案。結(jié)構(gòu)承重體系中縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ(chēng)，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸線上窗間墻寬度宜均勻。房屋的平、立面布置應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、規(guī)則，避免由于不規(guī)則使結(jié)構(gòu)各部分的質(zhì)量和剛度分布不均是質(zhì)量中心與剛度中心不重合而導(dǎo)致震害加重。

多層砌體建筑隨著層數(shù)和高度的增加，房屋的破壞程度加重，倒塌率增加。因此對(duì)房屋的層數(shù)和總高度都有規(guī)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(fā)生整體彎曲破壞。多層砌體結(jié)構(gòu)房屋不作整體彎曲驗(yàn)算。因此，對(duì)于房屋的高寬比也應(yīng)根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)，還有砌體抗震橫墻的間距，房屋局部尺寸以及結(jié)構(gòu)材料都要符合規(guī)范。

四、小結(jié)

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》適用于抗震設(shè)防烈度為6、7、8、9度地區(qū)的建筑工程的抗震設(shè)計(jì)及隔震消能減震設(shè)計(jì)，目標(biāo)為“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而且根據(jù)建筑物使用功能的不同，建筑物的結(jié)構(gòu)不同，多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、多層砌體結(jié)構(gòu)等，對(duì)建筑物的抗震設(shè)防類(lèi)別及其設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了劃分。但設(shè)計(jì)規(guī)范的科學(xué)依據(jù)只能是現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和資料，目前對(duì)地震規(guī)律性的認(rèn)識(shí)還很不足，隨著科學(xué)水平的提高，地震可能不再是威脅。■

參考文獻(xiàn)

[1] 祝英杰，谷偉.《結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》. 北京大學(xué)出版社. 北京，2009.10

[2] 張耀軍，莊金釗.《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》. 中國(guó)水利水電出版社. 北京，2013

[3] 薛素鐸 趙均 高向宇，《建筑抗震設(shè)計(jì)》，科學(xué)出版社，北京，2003

篇6

關(guān)鍵詞： 供水可靠性設(shè)計(jì)徑流特征水位 水力計(jì)算 “三抗”計(jì)算 土方沉降

中圖分類(lèi)號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1. 概述

普光氣田取水工程位于四川省宣漢縣后河普光鎮(zhèn)段，工程采用底格欄柵壩和豎井泵房提升取水形式，日最大供水能力5×104m3，主要為凈化廠凈水站提供原水。工程主要建、筑物有擋水壩、取水建筑、泵房、供水管道等永久建筑物按《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》1級(jí)設(shè)計(jì)；設(shè)河流水位、水泵運(yùn)行、壓力、流量等自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，水錘消除設(shè)施等。

2. 洪、枯水標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94，本工程1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇（P=1%），相應(yīng)洪水流量Q=6370m3/s，洪水位341.78m；校核洪水300年一遇（P=0.33%），相應(yīng)洪水流量Q=7330m3/s, 洪水位343.287m。最枯流量 m3/s, 最低水位318.472m。

取水處設(shè)計(jì)徑流表2-1-1

取水工程特征水位表 表2-1-2

3.取水構(gòu)筑物及供水管線設(shè)計(jì)

后河普光鎮(zhèn)段屬于山溪河流，河流洪、枯水期間流量及水位變化大，陡漲陡落；河岸不規(guī)整，易產(chǎn)生淤積區(qū)、沖刷區(qū)及回流區(qū)。根據(jù)后河普光鎮(zhèn)段河流的地形和水流特性，為保證河流枯水期取水可靠性、洪水期構(gòu)筑物穩(wěn)定性及供水管線穿越特殊地段的抗沉降能力，設(shè)計(jì)采用底格欄柵壩和豎井泵房提升的取水模式。

3.1取水口取水可靠性設(shè)計(jì)

取水口設(shè)計(jì)由底欄柵壩、擋水低壩、引水暗渠、沉沙池組成。底格欄柵壩高2.7m，長(zhǎng)10m，壩頂高程319.75，布置在河道中間；擋水低壩采用溢流堰形式。布置于底格欄柵壩兩側(cè)，最大壩高2.35m，右岸側(cè)擋水低壩長(zhǎng)15m，左岸側(cè)壩長(zhǎng)110m，在枯季起束窄河流使水流從底欄柵走的作用，堰頂高程較底格欄柵壩高40cm，壩頂高程為320.15m；暗渠前端與底格欄柵壩內(nèi)廊道相接，穿過(guò)右岸擋水低壩向沉沙池供水，暗渠坡比為3/1000，暗渠斷面為80×90cm，末端設(shè)置節(jié)制閘；沉沙池為矩形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)8m×3m×3m。沉沙池底部設(shè)置DN=300mm的沖砂放空孔。當(dāng)內(nèi)外具備沖沙水頭差時(shí)，可以開(kāi)閘沖沙。平時(shí)河道水位較高，可以采用機(jī)械間隙挖沙。

（1）底欄柵口進(jìn)水流量計(jì)算

工程設(shè)計(jì)采用無(wú)壓流方式計(jì)算。當(dāng)過(guò)柵水流全部進(jìn)入廊道時(shí)，采用下式計(jì)算廊道進(jìn)水流量：

計(jì)算成果如表3-2-1所示：

廊道基本參數(shù)計(jì)算表表3-2-1

經(jīng)過(guò)比較，考慮到必須到河道中間（水位較低處）取水，擋水建筑本身布置較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)選用較長(zhǎng)的底格欄柵壩，廊道參數(shù)為：L=10m，B=0.6m。

（2）引水暗渠水力計(jì)算

因引水暗渠為無(wú)壓流形式，采用明渠流計(jì)算式對(duì)該工程引水暗渠進(jìn)行水力計(jì)算并充分考慮到超高要求，計(jì)算結(jié)果如表3-2-4所示。設(shè)計(jì)暗渠斷面為80×90cm。

暗渠水力計(jì)算成果表3-2-4

（3）沉沙池水力計(jì)算

本工程采用矩形沉沙池。為使水流均勻分布，控制池廂寬度不超過(guò)長(zhǎng)度的1/3。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，擬定沉沙池的池長(zhǎng)、池深、池寬，校核其池內(nèi)流速，使其平均流速符合泥沙的粒徑沉淀要求。初步選定該工程沉淀泥沙粒徑大小為0.6~0.7mm，對(duì)應(yīng)得沉速為62.0~74.0mm/s，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，選定沉沙池的基本尺寸如下:：L=12m，B=3m，H=3m。沉沙池的長(zhǎng)度同時(shí)滿足四臺(tái)水泵取水管平行布置的要求。

沉沙池基本尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算表 表3-2-5

3.2豎井泵房穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

泵房上部為單層圓形現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，泵房地面絕對(duì)標(biāo)高為344.2m，直徑ф17m，高6.9m，六根框架柱斷面為600mm×700mm，框架梁斷面為250mm×900mm，屋面為150mm厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板。泵房下部為圓形豎井結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑ф14m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，豎井高28.6m，下部15m井壁厚1.8m，上部13.6m井壁厚1.5m，在332.20m設(shè)寬2.5m的檢修平臺(tái)。

（1）泵房防洪高程的確定

泵房防洪墻頂安全超高Y＝h1%+hZ+hc

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T20265－97）的規(guī)定：防洪墻頂頂高程應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種運(yùn)用情況確定。

設(shè)計(jì)洪水情況計(jì)算風(fēng)速為P=2%的風(fēng)速(即50年來(lái)最大風(fēng)速)為18.00m/s；泄校核洪水情況計(jì)算風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速，12m/s；水面寬F取800m；墻前水深d取24.0m。

風(fēng)浪要素由莆田公式計(jì)算：

用下式計(jì)算波浪高，Hp=H×R

安全加高A按根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T20265－97）規(guī)定取值，設(shè)計(jì)洪水情況下0.7m，校核洪水情況下0.5m。具體計(jì)算見(jiàn)表3-2-6。

泵房防洪墻頂超高計(jì)算表表3-2-6

（2）泵房穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算

1）計(jì)算要求

取水泵房的的整體穩(wěn)定和基礎(chǔ)應(yīng)力計(jì)算包括，在不平衡回填土的作用下的整體穩(wěn)定，設(shè)計(jì)或校核洪水作用下的抗浮計(jì)算和基礎(chǔ)應(yīng)力計(jì)算。

用于泵房穩(wěn)定分析的荷載應(yīng)包括自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、土壓力、泥沙壓力、波浪壓力及其它荷載等。本取水口位于VI度設(shè)防區(qū)。不進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

2)穩(wěn)定、基礎(chǔ)應(yīng)力、抗浮計(jì)算公式

抗滑安全系數(shù)計(jì)算公式：

式中：K1—按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；正常運(yùn)用不小于1.35，非常運(yùn)用（I）不小于1.2，非常運(yùn)用（II）不小于1.1；

垂直正應(yīng)力計(jì)算公式：

抗浮安全系數(shù)計(jì)算公式：

泵房抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值不分泵站級(jí)別和地基類(lèi)別基本荷載組合下為1.10,特殊荷載組合下為1.05。

（3）取水泵房計(jì)算結(jié)果

泵房基礎(chǔ)置于河床沙卵石上，其抗滑穩(wěn)定安全計(jì)算時(shí)采用沙卵石抗剪指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，f＝0.4，基礎(chǔ)最大應(yīng)力不大于0.3Mpa。計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表3-2-7。

取水泵房抗滑穩(wěn)定和基礎(chǔ)垂直正應(yīng)力計(jì)算成果表 表3-2-7

3.3輸水管線方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用雙管線輸水，互為備用，單根管線輸水能力滿足最大供水量的70%。輸水管線不同溝敷設(shè)。管線基本沿地形埋地敷設(shè),以減小管道因溫度變換伸縮、水擊等造成的應(yīng)力影響。穿越凈化廠棄土場(chǎng)段，由于回填土厚度大，填齡短，土體尚未完成自重固結(jié)，易發(fā)生地基沉降或沉陷。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，管線采用沿地面敷設(shè)方式，兩條管線在穿越棄土場(chǎng)區(qū)域時(shí)抬升至沿地面敷設(shè)，至火炬場(chǎng)道路時(shí)重新埋地敷設(shè)，支墩采用混凝土支墩，每50m設(shè)置一處固定支墩，中間設(shè)置滑動(dòng)支墩,滑動(dòng)墩間距6m，固定段內(nèi)高點(diǎn)設(shè)置伸縮節(jié)一處，以滿足管道伸縮變化；兩條管線在棄土區(qū)邊界均加設(shè)金屬軟管。管墩設(shè)置可適當(dāng)加密，并對(duì)地基進(jìn)行處理；原方案在棄土區(qū)邊界加設(shè)金屬軟管，一定程度上可以抵消部分沉降，技術(shù)可行；沿線設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，管線投運(yùn)后，定期巡線檢查，發(fā)現(xiàn)異常立即處理。

4. 結(jié)論

（1）采用底格欄柵取水方式，對(duì)取水工程在枯水期滿足取水量意義重大，且沖砂水池滿足了洪水期進(jìn)入底格欄柵廊道和集水池的沉積砂礫采用流水沖刷的方式排水出集水池，提高供水保證率。

（2）取水泵房結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)中，采用加大壁厚增加自身重量的形式解決泵房自身的抗浮、抗滑和抗傾問(wèn)題，同時(shí)在泵房地板處增設(shè)錨筋，以保證泵房底部不會(huì)因地下水浮力而產(chǎn)生裂縫,在泵房底部邊角處設(shè)計(jì)趾,以增加泵房的抗滑能力。

(3）由于管線采用埋地敷設(shè)方式能避免管道因溫度變化造成的伸縮問(wèn)題,同時(shí)由于埋地敷設(shè)管道受力均勻, 固定墩之間每隔6m設(shè)滑動(dòng)支墩, 防止不均勻沉降；固定段中心位置設(shè)伸縮節(jié)一處，以滿足管道伸縮變化；支墩采用混凝土支墩，金屬支座，側(cè)面做觀測(cè)標(biāo)記，便于運(yùn)行維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》，GB50289-98

篇7

關(guān)鍵詞：水庫(kù)；設(shè)計(jì)

Abstract: whistle reservation during reservoir is mile county town of friends at a important small (2) type reservoir, mainly for the downstream of the 800 mu of farmland irrigation task, with the downstream of the village of flood control to protect, protect the downstream a total population of 700 people and cultivated land area of 300 mu. But because it now exists many problems of above, it is difficult to play to their normal function, therefore, on watcher reservation during danger-eliminating and reinforcing the reservoir is very necessary, is also a very urgent. This paper analyzes the problems of the reservoir engineering reinforcement design is discussed in this paper.

Keywords: reservoir; design

中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1、工程概況

哨中安水庫(kù)位于紅河州彌勒縣朋普鎮(zhèn)新車(chē)村委會(huì)白土凹村，地理位置東經(jīng)103°23′22.8″，北緯24°00′40.3″。哨中安水庫(kù)壩址距朋普鎮(zhèn)約6.0km，距彌勒縣城約45.0km。哨中安水庫(kù)所在河流屬屬珠江流域南盤(pán)江支流的甸溪河。

2 、大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

2.1 病害及病害分析

大壩壩型為均質(zhì)土壩。由于受筑壩當(dāng)時(shí)條件限制，壩體回填土料差，壩體壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，壩體出現(xiàn)不均勻沉降，加之經(jīng)多年的風(fēng)雨淘刷，頂部高矮不平，壩頂寬度在6～8m，上游壩坡風(fēng)浪淘刷嚴(yán)重。下游壩坡面凹凸不平，壩坡長(zhǎng)滿雜草和灌木叢，下游壩坡沒(méi)有設(shè)置上下壩踏步，上下壩坡較困難。由于建壩時(shí)清基不到位，沒(méi)有對(duì)壩基進(jìn)行相應(yīng)的防滲處理，所以壩體與壩基、壩體與壩肩結(jié)合部位在水庫(kù)蓄水后，壩腳與壩基結(jié)合部位就出現(xiàn)了滲漏，在壩腳形成集中水流和片狀浸水潮濕區(qū)。在壩腳處，由于修建石蒙高速公路，施工方把公路棄土堆放在水庫(kù)腳，土方量大，堆放不規(guī)則，且沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何壓實(shí)，土體松散，現(xiàn)平均高度有11m左右，平均寬40m。

2.2設(shè)計(jì)計(jì)算

2.2.1壩頂高程復(fù)核

1、基本資料：大壩按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，地震設(shè)防烈度為Ⅶ度，多年平均最大風(fēng)速為15.4m/s，大壩吹程為0.2km，主風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001進(jìn)行計(jì)算。

2、壩頂超高

按公式y(tǒng)=R+e+A計(jì)算壩頂超高

R――波浪爬高；

e ―― 最大風(fēng)壅水面高度；

A ―― 安全加高。正常情況取0.5m，非常情況取0.3m。

3、壩頂高程取以下三種計(jì)算情況中的最大值：

（1）壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+正常超高+風(fēng)浪爬高

=1170.797+0.5+0.67

=1171.967m

式中，正常超高取0.5m，風(fēng)浪爬高h(yuǎn)浪高=3.2Kh波高tgθ，

K―壩坡坡面糙率系數(shù)，取0.85；

θ―壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；

h波高=0.0166V5/4D1/3（官?gòu)d水庫(kù)公式）；

V―取多年平均最大風(fēng)速值的1.5倍，V=23.1 m/s；

D―吹程，為0.2km。

（2）壩頂高程=校核洪水位+非常超高+風(fēng)浪爬高

=1171.29+0.3+0.41

=1172.00m

式中，非常超高取0.3m，風(fēng)浪爬高h(yuǎn)浪高=3.2Kh波高tgθ，

K―壩坡坡面糙率系數(shù)，取0.85；

θ―壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；

h波高=0.0166V5/4D1/3（官?gòu)d水庫(kù)公式）；

V―多年平均最大風(fēng)速值，V=15.4 m/s；

D―吹程，為0.2km。

（3）壩頂高程=正常蓄水位+非常超高+風(fēng)浪爬高+地震安全加高

=1169.954+0.3+0.41+1.2

=1171.864m

復(fù)核后的壩頂高程為1172.00m，低于實(shí)測(cè)壩頂高程（1172.18m）0.18m，故壩頂高程滿足超高復(fù)核要求。

2.2.2大壩滲流及穩(wěn)定復(fù)核

一、滲漏及滲透變形分析

1、壩體滲流計(jì)算

大壩進(jìn)行防滲處理后，壩體及壩基滲流主要受防滲體系（灌漿）控制。按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)手冊(cè)》介紹的方法―采用透水地基上的土石壩滲流計(jì)算方法計(jì)算壩體和壩基的滲漏量，采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所編制的水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（AutoBank v5.5）軟件進(jìn)行壩體滲流復(fù)核計(jì)算，并確定浸潤(rùn)線，本次成果采用本次復(fù)核的水位成果。

根據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)成果分析，壩體填筑料及壩基的計(jì)算滲透系數(shù)采用鉆孔內(nèi)壓注水試驗(yàn)成果的加權(quán)平均值，根據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)成果分析，原壩土滲透系數(shù)為3.97×10-4～4.79×10-3cm/s，取值為7.656×10-4cm/s；壩基沖洪積層滲透系數(shù)1.19×10-3～3.59×10-3cm/s，取值為2.38×10-3cm/s；強(qiáng)風(fēng)化全壩基基巖透水率為12.41～62.45Lu, 取值為34.74Lu；排水棱體滲透系數(shù)1.0×10-2cm/s；灌漿滲透系數(shù)采用1×10-6cm/s；計(jì)算采用值及成果見(jiàn)表5.2-1、表5.2-2及圖5.2-1。

2、大壩穩(wěn)定滲流復(fù)核

計(jì)算斷面采用大壩實(shí)測(cè)最大橫斷面，按透水地基上的均質(zhì)土壩進(jìn)行計(jì)算。

據(jù)鉆孔注（抽）水試驗(yàn)得知，壩體土透水率K=7.57×10-4～1.49×10-3cm/s，壩體與壩基接觸帶K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s。從以上數(shù)據(jù)明顯而知，壩體土透水不均勻，總體較大，故直接反映為外壩腳產(chǎn)生大片浸水濕地面積為（135m2）。在壩體土中可能造成的滲流破壞是流土，據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄M（土的滲透變形判別）可能造成流土破壞。

由流土型臨界水力比降計(jì)算公式：Jcr=（GS-1）（1-n）。

式中：Jcr―土的臨界水力比降；

GS―土的顆粒密度與水的密度之比；

n―土的孔隙率（%）。

計(jì)算得壩體土臨界水力坡降Jcr=0.974～1.013，采用2的安全系數(shù)，允許水力坡降壩體為J允=0. 0.487～0.507，而實(shí)際水力坡降值為J實(shí)=0.251～0.313，J實(shí)＜J允，據(jù)以上判斷，在現(xiàn)壩體土中不存在滲流穩(wěn)定問(wèn)題。但是，在壩體與壩基接觸帶由于透水性較大(K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s)，且相對(duì)集中，隨時(shí)間推移在滲透動(dòng)水壓力的作用破壞下，滲漏量會(huì)不斷加大，壩體就會(huì)產(chǎn)生滲透破壞變形，嚴(yán)重影響壩體穩(wěn)定和安全。

2、大壩穩(wěn)定安全復(fù)核

壩坡穩(wěn)定采用簡(jiǎn)化畢肖普法，計(jì)算程序采用北京水科院陳祖編制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序（STAB2005）進(jìn)行大壩穩(wěn)定分析計(jì)算，計(jì)算方法采用畢肖普法，選取最大斷面采用圓弧滑裂面進(jìn)行計(jì)算。

（1）基本參數(shù)的確定

壩體穩(wěn)定計(jì)算各區(qū)的物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)本次土工試驗(yàn)成果并結(jié)合本工程實(shí)際情況取用。本次穩(wěn)定復(fù)核壩土和壩基C值、φ值取用土工試驗(yàn)成果的均值、飽和容重及天然容重取用土工試驗(yàn)成果的平均值，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)計(jì)算值見(jiàn)表5.2-3。

（2）穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算斷面：據(jù)大壩目前現(xiàn)狀，地質(zhì)鉆探的試驗(yàn)成果，采用大壩實(shí)測(cè)最大橫斷面作為壩體穩(wěn)定計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)斷面。

（3）計(jì)算工況及成果

大壩穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），壩體上游壩坡穩(wěn)定分析工況為穩(wěn)定滲流期和庫(kù)水位降落期的各種工況，下游壩坡穩(wěn)定分析工況為穩(wěn)定滲流期的各種工況，地震作用力按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，地震動(dòng)峰值加速度值為0.15g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度Ⅶ度。各種工況穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5.2-4、圖5.2-2～5.2-5。

（4）大壩抗滑穩(wěn)定分析

大壩經(jīng)過(guò)防滲后減少壩體、壩基滲漏量，且降低了壩體的浸潤(rùn)線，有利于壩體的穩(wěn)定。從表5.3-4看出上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求。

2.3除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)壩體病害的分析，決定采取的工程除險(xiǎn)加固措施為：防滲堵漏，加固壩體。即對(duì)滲漏嚴(yán)重，透水大的壩體、兩壩肩、壩基進(jìn)行帷幕灌漿處理，對(duì)不穩(wěn)定的下游壩坡進(jìn)行加固，滿足壩體穩(wěn)定要求，修整上、下游壩面，新建壩腳排水設(shè)施，下游人行踏步，為保證工程除險(xiǎn)加固后的安全運(yùn)行及管理，還需增設(shè)必要的滲漏、變形監(jiān)測(cè)設(shè)施。

2.3.1 壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）壩頂高程確定

根據(jù)規(guī)劃計(jì)算結(jié)果，壩頂高程仍為1172.18m。

（2）大壩結(jié)構(gòu)布置

①壩頂

大壩壩頂高程1172.18m，壩頂寬6m，長(zhǎng)130m。壩頂上游側(cè)設(shè)0.3m×0.3m的砼護(hù)肩，下游側(cè)設(shè)路緣石，路面為砂石路面。為便于壩頂排水，設(shè)2％橫坡傾向下游。

②壩坡

壩坡比分別為：上游壩坡坡比為1:2.6。下游壩坡1165.25m以下壩段的坡比為1：3.8，1165.25m設(shè)一道寬4.8m的戧臺(tái)；1165.25m～1172.18m（壩頂高程）壩段的坡比為1：2.6。

③護(hù)坡

上游坡死水位以上采用干砌塊石護(hù)坡，下設(shè)20cm厚、由砂、碎石組成的混合反濾層。下游坡采用植草護(hù)坡。

④排水

下游壩坡與岸坡連接處及戧臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置0.3m×0.3m排水明溝，截?cái)嗌襟w地表水對(duì)壩坡沖刷，將壩面集水和岸坡集水引向下游。壩腳排水采用貼坡排水方式，排水體與壩體、壩基相接處設(shè)置反濾層，排水體下游測(cè)設(shè)置導(dǎo)滲溝。

⑤基礎(chǔ)處理

基礎(chǔ)處理包括上、下游壩坡面的開(kāi)挖、削坡。對(duì)壩體上游坡面、下游坡面的開(kāi)挖，將坡面較為松散的表層土、樹(shù)根、雜草等全部清除，上游坡面平均開(kāi)挖深度為0.60m，下游坡面平均開(kāi)挖深度為0.40m。

2.3.2 壩體、壩肩以及壩基防滲處理

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274―2001）、《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266―88）等規(guī)范并結(jié)合本工程壩基、壩土地質(zhì)條件，對(duì)大壩防滲設(shè)計(jì)采用對(duì)壩體、壩基、壩肩及結(jié)合部進(jìn)行帷幕灌漿的方法。

對(duì)大壩壩體、壩基、壩肩結(jié)合部采用帷幕灌漿方案，并結(jié)合大壩下游新建排水設(shè)施，以形成完善的防滲體系。擬定防滲帷幕灌漿長(zhǎng)度為150.5m，大壩防滲帷幕灌漿共布置101個(gè)灌漿孔。帷幕底界進(jìn)入弱透水層5m，防滲底界以＜10Lu控制。防滲帷幕灌漿沿壩軸線布置，單排孔，頂界至正常蓄水位1169.954m。對(duì)壩土基巖結(jié)合部，應(yīng)采用結(jié)合部灌漿工藝，孔距1.5m，孔口第一段、結(jié)合部每2～3m為一個(gè)灌段，其它每5m為一個(gè)灌段；壩體采用1：3的水泥粘土漿灌注；對(duì)基巖采用帷幕灌漿，孔距1.5m，基巖灌漿段長(zhǎng)大于5.0m，用純水泥砂漿灌注，均分為三序進(jìn)行施工。

灌漿土料的控制指標(biāo)為：充填灌漿―塑性指數(shù)10～25%，粘粒含量20～45%，粉粒含量40～70%，砂粒含量

壩基帷幕灌漿采用灌注純水泥漿，灌漿壓力可按P=P。+mD計(jì)算, 初定為0.2～0.4MPa，灌漿水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等比級(jí)，灌漿時(shí)由稀到濃，逐級(jí)變換，開(kāi)漿水灰比可采用5:1。

2.3.3觀測(cè)設(shè)計(jì)

1、大壩觀測(cè)

大壩的安全是水庫(kù)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。為了監(jiān)測(cè)大壩施工期及運(yùn)行情況，在水庫(kù)運(yùn)行期間，除應(yīng)進(jìn)行一般外表觀測(cè)外，還應(yīng)對(duì)壩面位移、壩體及壩基滲流、繞壩滲漏、庫(kù)水位等進(jìn)行觀測(cè)并作詳細(xì)記錄。

（1）一般外表觀測(cè)

一般外表觀測(cè)是對(duì)壩面是否受到人為或生物破壞，壩面是否出現(xiàn)裂縫、坍陷、隆起、滲水、流土、管涌等異常現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。

（2）滲流觀測(cè)

大壩滲流觀測(cè)包括壩體浸潤(rùn)線、滲流量及繞壩滲漏等觀測(cè)。

滲流量包括壩體、壩基及繞壩滲漏，這三種形式的滲漏量一般難以分開(kāi)，因此，在下游壩腳處設(shè)一座三角堰觀測(cè)總滲漏量。由于該壩為除險(xiǎn)加固，加強(qiáng)施工期的滲流觀測(cè)是十分必要的。在大壩加固后，壩體浸潤(rùn)線采用測(cè)壓管觀測(cè)。壩面設(shè)測(cè)壓管，總長(zhǎng)46.2m。測(cè)壓管采用50mm鍍鋅鋼管。

（3）位移觀測(cè)

位移觀測(cè)包括壩面垂直位移觀測(cè)和水平位移觀測(cè)。大壩位移觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)設(shè)于壩頂下游側(cè)和下游坡戧臺(tái)內(nèi)側(cè)。在兩岸坡上設(shè)水平位移觀測(cè)工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)。為提高垂直位移觀測(cè)精度，方便觀測(cè)實(shí)施，將垂直位移觀測(cè)基點(diǎn)設(shè)在與觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)高程相近的左右岸山坡。位移觀測(cè)需配備J2經(jīng)緯儀、S1水準(zhǔn)儀各一臺(tái)。

（4）庫(kù)水位觀測(cè)

庫(kù)水位是水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度的重要依據(jù)，也是大壩安全運(yùn)行控制參數(shù)，故必須進(jìn)行觀測(cè)。擬定用水尺作為庫(kù)水位觀測(cè)設(shè)施。水尺布置在岸坡較穩(wěn)定、觀測(cè)較方便的位置。

（5）其它觀測(cè)

其它觀測(cè)包括泄洪輸水涵洞出流量、消能、建筑物外表觀測(cè)。在高水位期間，應(yīng)加強(qiáng)泄洪輸水涵洞進(jìn)口洞臉附近滲流觀測(cè)。通過(guò)出流量觀測(cè)。驗(yàn)證泄洪輸水涵洞的水位～開(kāi)度～流量關(guān)系。

根據(jù)《土石壩觀測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，鍋底塘水庫(kù)大壩所布設(shè)的觀測(cè)設(shè)施見(jiàn)表表5.2.5。

3、 溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 溢洪道現(xiàn)狀及主要病害

溢洪道型式為開(kāi)敞式溢洪道，布置于右壩肩，無(wú)襯砌，兩壁及渠底大部位于第四系坡、殘積層中，少部位于強(qiáng)風(fēng)化之泥盆系中統(tǒng)宣武田組（D2x）粉砂質(zhì)泥巖中，穩(wěn)定性較差。尺寸為1.5×2.4m，進(jìn)口底板高程1169.954m。通過(guò)水力計(jì)算，最大泄流量3.04 m3/s，不能夠滿足200年一遇（洪峰流量為Q=9.3m3/s）校核洪水泄洪要求。長(zhǎng)度不足以將下泄洪水輸送到下游河道，出口處為進(jìn)庫(kù)公路，無(wú)消能設(shè)施及尾部渠道，汛期洪水將危會(huì)及大壩安全及沖毀下游進(jìn)庫(kù)公路、農(nóng)田。

3.2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

針對(duì)溢洪道存在的問(wèn)題以及經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，決定不再使用老溢洪道，老溢洪道采用壩土回填壓實(shí)，并在大壩左壩端新建溢洪道，加大溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求，在尾部增加消能設(shè)施。

此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)溢洪道堰頂高程1169.954m，進(jìn)口控制段寬2.5m，由進(jìn)水渠段、控制段、泄槽段、出口消能段及出口段渠道等部分組成，全長(zhǎng)147.9m。設(shè)計(jì)洪水位1170.797m，相應(yīng)下泄流量為4.66m3/s，校核洪水位1171.29m，相應(yīng)下泄流量為9.3m3/s，本次設(shè)計(jì)需要根據(jù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求。進(jìn)口八字段底板寬度為4.5m～2.5m，底部為30cm厚漿砌石、15cm厚混凝土；邊墻為M5.0漿砌石和M7.5漿砌毛條石，邊墻頂寬0.5m。消力池長(zhǎng)8m，消力池出口段接渠道將尾水歸入下游老河道。

3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算

溢洪道的泄洪能力，采用寬頂堰自由溢流計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中：流量系數(shù)m=0.32+0.01

凈寬b=2.5m

重力加速度g=9.81m/s2

復(fù)核成果見(jiàn)下表：

4、 輸水涵洞除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

4.1 輸水涵洞現(xiàn)狀及病害

輸水涵洞位于大壩中偏右段，為一壩下涵洞，為漿砌石城門(mén)形無(wú)壓洞，采用鍋蓋閘門(mén)放水，由于年久失修、設(shè)備老化，啟閉困難且安全隱患嚴(yán)重，洞身受多年水壓、水浸蝕作用，造成水泥砂漿填縫被溶解，洞室整體砌石強(qiáng)度降低，洞壁四周滲漏較為嚴(yán)重，若長(zhǎng)期滲漏，將造成壩體的破壞，其病害已經(jīng)威脅了壩體的穩(wěn)定。

4.2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

4.2.1 結(jié)構(gòu)布置

本次設(shè)計(jì)不改變涵洞的走向、位置，只采用鋼管內(nèi)襯、灌漿和C15砼填充處理措施，更換閘閥并新建閘室。

鑒于輸水涵洞尚未出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，而且涵洞斷面尺寸很大，具備進(jìn)行加固處理的實(shí)際條件，擬對(duì)老涵洞采用DN500mm鋼管內(nèi)襯，進(jìn)行C15砼填充加固，然后再進(jìn)行灌漿處理。先造豎孔并用套管固壁，待水平灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行豎向灌C15細(xì)石砼充填灌漿處理，對(duì)老涵洞內(nèi)原滲漏部位進(jìn)行封堵，截?cái)鄩误w與管周邊可能出現(xiàn)的滲漏通道，使老涵洞結(jié)構(gòu)的整體性得以加強(qiáng)，新建出口閘室。該方案對(duì)原有建筑物進(jìn)行除險(xiǎn)加固，不破壞原樞紐建筑物及涵洞結(jié)構(gòu)，投資較省，工程量較小；加固輸水涵洞，可免除長(zhǎng)期存在的滲漏問(wèn)題，有利于壩體穩(wěn)定。但是工程施工與灌溉、防洪、供水等方面干擾較大，施工導(dǎo)流困難；另外灌漿工程質(zhì)量難以控制。

原輸水涵洞除險(xiǎn)加固改造后，全長(zhǎng)81.7m，出口端接下游原灌溉渠道。輸水涵洞進(jìn)口設(shè)攔污柵一道，攔污柵型式為平面攔污柵，采用鋼板與型鋼焊接結(jié)構(gòu)；出口增設(shè)2套DN500閘閥，并新建閘室（20m2）。

4.2.2 輸水能力復(fù)核

輸水涵管為有壓流，過(guò)流量計(jì)算公式如下：

式中： μ――流量系數(shù)；

ξi――某一局部能量損失系數(shù)；

li――涵管某一段長(zhǎng)度，m；

ω――涵管出口斷面面積，m；

ωi――斷面面積；

T0――上游水面與涵洞出口底板高程差

Hp――閘門(mén)出口斷面水流的平均勢(shì)能

經(jīng)計(jì)算，閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，不同水位涵管過(guò)流量如下：

校核洪水位1171.29m：Q=1.50m/s。

設(shè)計(jì)洪水位1170.797m：Q=1.46m/s。

正常蓄水位1169.954m：Q=1.41m/s。

5、結(jié)語(yǔ)

哨中安水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的主要任務(wù)是解決下游村莊的灌溉用水。工程實(shí)施后的受益區(qū)面積為1100畝，合理利用了當(dāng)?shù)厮Y源，發(fā)揮了工程效益，有力促進(jìn)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高。