龙羊峡重力拱坝设计特点及运行状况总结.pdfVIP

现代水利水电工程抗震防灾研究与进展 龙羊峡重力拱坝设计特点及运行状况总结 郭立红 (中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 西安710065) 摘要：本文总结了龙羊峡重力拱坝设计特点和经验，针对存在的重大技术问题，所采取 的科研、试验和计算方法、工程基础处理及抗震措施等。经过25年来大坝安全运行及 高水位和地震的考验，实践证明工程运行安全可靠、设计合理。龙羊峡重力拱坝，最大 多年平均发电量约60亿kw．h。代表着我国20世纪80年代初拱坝设计和建设水平，为 后续高拱坝建设发展起到借鉴作用。 关键词：复杂地基重力拱坝基础处理设计特点。 1工程存在的重大技术问题 龙羊峡水电站工程地质条件比较复杂，因此长久以来倍受国内外专家的广泛关注，归纳而 言，龙羊峡工程设计主要存在以下重大技术问题。 1．1混凝土重力拱坝工作性态问题 混凝土重力拱坝在运行期及特殊荷载作用下坝体拉、压应力是否超标、坝基交界面是否开 裂、以及坝体横缝的张开度是否会引起止水材料的破坏。 1．2左岸坝肩岩体抗滑稳定问题 左坝肩岩体单薄，存在控制性不利结构面，变形及抗滑稳定问题较为突出。 1．3右岸岩体剪切变形问题 右坝肩岩体存在控制性侧滑面，和缓倾角裂隙结构面构成底滑面。变形及抗滑稳定问题较 为突出。 1．4左右拱端上游面64、F58-1的拉裂问题 坝体两岸紧邻坝肩上游附近存在有G4伟晶岩劈理带不利断裂，在受到大坝推力后会致使结 构面受拉、剪，岩体易沿着G4和F58—1产生开裂，导致库水沿裂缝集中入渗，尤其是在地震力 作用下裂缝张开度会增加、渗透量增大。因此G4和F58—1断层的工作性态要给予极大关注。 1．5窄深河谷泄流冲刷区工程地质问题 和压碎岩，局部达100m左右，可能形成较深冲坑。对两岸山体稳定不利，尤其关注的是右岸虎 山坡稳定和左坝肩F73上盘F191以外的岩体稳定问题。右岸虎山坡失稳可能造成电站尾水河床 的堵塞，危及电站安全运行。 1．6近坝库岸滑坡涌浪问题 滑坡群，水库蓄水后，库岸环境将会有明显改变，在满足距坝近、规模大、滑速高三个条件 时，滑坡激起的涌浪就可能引起翻坝造成次生灾害和北岸返迁移民房屋、耕地被冲刷等安全威 现代水利水电工程抗震防灾研究与进展 胁。 2工程枢纽布置及设计特点 龙羊峡坝址峡谷窄深，坝基为花岗岩，强度高，断裂发育，工程地质条件十分复杂。坝址区 近坝发育的主要断裂有8条。这些断裂相互切割，构成许多不稳定的组合体，以及赋存重大技术 难题，必须引起关注和足够的重视。 针对存在的重大技术问题，为适应坝基变形和坝肩稳定，减小拱端推力，满足大坝超载能力 和抗震安全裕度。电站枢纽由河床混凝土重力拱坝、左右重力墩、两岸副坝、泄水建筑物，电站 引水系统、坝后厂房及厂坝间框架式副厂房全封闭结构等组成。厂房结构设计满足抗涌浪翻坝水 柱产生巨大的冲击力和人防要求，泄水建筑物设计具有遭遇突发事件时超泄能力，最大泄洪能力 达10320m3／s，接近可能最大洪水量。 混凝土重力拱坝采用定园心、定半径体型，最大坝高178m，最大底宽80m，厚高比0．45， 拱坝弧长396m。坝身布置有三层泄水建筑物，中孔深孔和底孔均为一孔，表孔溢洪道布置在 岸坡地段。主厂房布置在大坝下游60～70m处，呈斜一字形布置，安装4台单机容量为32万kw 水轮发电机组，电站装机容量为128万kw。厂坝间在2463．3m高程以下用大体积混凝土回填， 以上采用厚壁框架结构形成厂坝间副厂房。主副厂房均采用全封闭结构。在下游消能区内，两岸 均设有防冲深墙、锚拉洞等岸坡坡脚防护工程。 重力拱坝设计与枢纽布置始终与基础(包括坝肩)作为一个整体考虑。合理选左坝头位置，避 开了宽达lOm左右的伟晶花岩劈理带G4对坝肩不均匀沉陷的影响，将G4置于坝体上游侧；同时 左坝头适当深插，避免了紧贴坝后由F，3、F71、F67断层形成的冲沟对坝肩稳定的影响。 在坝体体型选择方面，尽量使大坝推力传向岩体深部地质条件较好的部位，并与坝肩抗滑 岩体侧滑面基本正交，有利于坝肩抗滑稳定。为此，采用了坝顶最大中心角为850的较扁平的拱 坝，尽可能减薄坝体，将坝底厚度减小为80m，充分利了河床及两岸下部岩体较好承载能力较 高的特点。同时又利用非线性有限元和地质力学模型试验等手段，研究大坝与基础这一整体结 构中，基