溪洛渡拱坝的设计与安全分析+.pdf

水电 2006 国际研讨会 溪洛渡拱坝的设计与安全分析 王仁坤 赵文光 杨建宏 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072 摘要：溪洛渡拱坝高 278m 。坝基岩体为多期喷溢的玄武岩，整体块状结构，强度高，但层 间层内错动带发育。拱坝建基面主要置于弱风化下段岩体，且高高程拱端部分利用了弱风化 上段岩体。结合坝基岩体条件及合理建基面的确定，立足现有分析试验技术，对拱坝结构安 全、抗滑稳定、整体稳定和抗震安全等方面，进行了全面的分析研究；论证了设计方案的安 全可靠性。 关键词：可利用岩体 建基面 整体安全 双曲拱坝 溪洛渡水电站 1 概述 金沙江溪洛渡水电站是以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游航运条件的巨型水利水 电工程。电站装机容量 12,600MW，混凝土拱坝高 278m 。该电站于 2003 年开始筹建工程的 建设，2005 年主体工程开工。 电站坝址河谷狭窄，呈基本对称窄Ｕ型谷，坝顶高程 610m，河谷宽高比为 2.0 。坝基岩 体为多期喷溢的玄武岩，整体块状结构，强度高，无较大断层和软弱带切割，但层间层内错 动带发育；地震基本烈度为 8 度。可行性研究阶段，立足方案可行，安全稳妥，拱坝建基面 以微新岩体为主，河床建基面高程为 332m ；两岸拱端平均水平嵌深达 56m ；拱坝混凝土和基 3 3 础开挖工程量分别为 720 万 m 和 526 万 m 。招标设计阶段，结合坝基岩体的补充勘探和可 利用岩体的深入研究，以及高拱坝整体安全分析与局部地质缺陷的针对处理；提出将拱坝建 基面外移，合理利用弱风化岩体作为拱坝建基岩体，进而优化拱坝体型。通过一系列方案比 选，结合拱坝强度、坝肩抗滑稳定、大坝整体稳定及工程抗震评价等全方位的分析试验研究， 拱坝建基面主要至于弱风化无卸荷Ⅲ 类岩体，仅高高程拱端部分利用了弱风化弱卸荷Ⅲ 类 1 2 岩体；河床中部建基高程维持不变，两岸拱端嵌深平均外移 15～22m ；拱坝混凝土和基础开 3 3 挖工程量分别较可研方案减少 130 万 m 和 110 万 m ；节省投资约 6 亿元，缩短工期约 3 个 月。 利用弱风化岩体作为拱坝基础，与微新岩体作为拱坝建基面比较，有利缩短拱端跨度， 减少水推力，减少坝基开挖和混凝土工程量，节省投资。另方面，由于弱风化岩体性状稍差， 物理力学指标有所降低，对于拱坝稳定安全会有一定程度的影响。可否利用弱风化岩体，如 何利用需要结合岩体性状，拱坝结构安全、坝肩抗滑稳定安全与拱坝整体安全等方面综合评 价；尤其建设 300m 级高混凝土拱坝。下面简要阐述溪洛渡拱坝的建基岩体与建基面、以及 拱坝安全评价分析的研究成果。 2 坝基可利用岩体与建基面 溪洛渡坝基玄武岩总厚度 500 余米，共有 14 流层，一般层厚 30~50m，岩流层产状平缓， 167 水电 2006 国际研讨会 以 3~5°缓倾下游微偏左岸，断裂构造不发育，主要结构面为层间和层内的错动带。错动带产 状平缓，带厚一般为 5~10cm，主要为粗颗粒的玄武岩角砾、碎块，部分充填少量岩屑，很少 有泥质充填，嵌合较紧密，结构面类型主要为岩块岩屑型。玄武岩体裂隙较发育，但短小、 稀疏、走向较发散。裂隙面多平直粗糙，卸荷带以里嵌合紧密，为刚性结构面。坝肩抗力体 裂隙连通率 15~20%。坝基岩体由里至外，分为微风化~新鲜岩体、弱风化下段无卸荷岩体、 弱风化上段弱卸荷岩体和强卸荷岩体。 微风化~新鲜岩体以块状结构为主，部分整体块状和镶嵌结构，嵌合紧密，完整性和均一 性好，声波速度较稳定，一般大于 5000m/s 。为Ⅱ类岩体，变形模量为 17~26GPa （水平）及 12~16GPa （垂直）。 弱风化下段无卸荷岩体，裂隙面普遍