岩滩水电站坝基扬压力及其原型观测分析
罗 燕 蒙东俊 广西电力工业勘察设计研究院 南宁 530023
1 工程概况 岩滩水电站位于红水河中游,是红水河梯级骨干电站之一。近期安装4台单机容量302.5 MW水轮发电机组,总装机容量1 210 MW。电站于1985年3月正式动工兴建,1992年3月中旬水库开始蓄水,同年9月第一台机组发电,1995年6月4台机组全部投产发电。水库蓄水至今,已有7年时间。 电站枢纽由拦河坝、坝后式厂房、开关站及通航建筑物组成。拦河坝为混凝土重力坝,共分28个坝段;其中1号~4号坝段为右岸挡水坝段,5号~11号坝段为厂房挡水坝段,12号~19号坝段为溢流坝段,20号、21号坝段为升船机挡水坝段,22号~28号坝段为左岸挡水坝段。坝顶长525 m,最大坝高110 m。 1.1 工程地质条件 坝基为晚古生代华力西期基性辉绿岩。除16号~18号坝段的坝踵部位为弱风化岩体外,几乎全为微风化和新鲜的辉绿岩,具似层状——整体结构岩体,节理裂隙多为方解石脉充填,完整性较好,力学强度很高,岩体透水性小,风化较浅。岩体透水率在各风化带差别较大,平均值分别为:强风化带14 Lu~16 Lu;弱风化带18 Lu~26 Lu;微风化带1.9 Lu~9.6 Lu;新鲜岩体1.0 Lu~3.8 Lu。 1.2 坝基防渗与排水 为减少扬压力,增强坝体稳定,坝基设置了防渗和排水设施。坝基上游采取固结灌浆和帷幕灌浆进行浅部和深部的防渗处理。深河槽12号~18号坝段坝基还设置了封闭式防渗帷幕和抽排系统。防渗帷幕按大坝级别布置,其深度分别为:5号~24号坝段达到1 Lu线,1号~4号及25号~28号坝段达到3 Lu线。防渗帷幕除在大坝挡水前缘布设外,还向两岸坝肩延伸至3 Lu线与正常蓄水位相交处。防渗帷幕孔的排数按坝高分为:5号~25号坝段布置两排,1号~4号和26号~28号坝段及两岸坝肩布置一排。副帷幕孔深为主帷幕孔深的2/3,排距1.5 m,孔距为2 m。枢纽防渗帷幕总长度为617 m。 坝基排水设施,有基础排水孔及纵向基础灌浆廊道和排水廊道。排水孔分主排水孔和辅助排水孔两部分。主排水孔布置在防渗帷幕后,孔距3 m,孔深为同部位防渗帷幕深度的0.5倍。辅助排水孔布置在5号~28号坝段坝基中部纵向廊道、5号~19号坝段坝基横向廊道及右坝肩高程206 m隧洞内,孔距4 m,孔径110 mm,孔深为10 m。基础灌浆及排水廊道将各坝段的渗水引至12号坝段和22号坝段的集水井,然后由水泵将水抽出坝外。
2 扬压力设计图与观测系统布置 2.1 扬压力设计图 根据坝基防渗与排水的布置情况,坝基扬压力设计图形选用如下:非溢流坝段坝基无抽排系统,扬压力图形在上游面处为H上,到帷幕后排水孔处,河床坝段为0.3 H(H为渗透压力),岸坡坝段为0.4 H,坝趾为H下(当下游水位低于坝基高程时,H下为零),如图1;溢流坝段的大部分坝段坝基设有抽排系统,其扬压力图形在上游面为H上,上游帷幕后排水孔处为0.3 H上,到第一和第二个排水廊道处为0.4H下,坝趾处为H下,如图2。
图1 非溢流坝段扬压力图形 (单位:m)
图2 溢流坝段扬压力图形(抽排有效情况) (单位:m)
2.2 坝基扬压力观测设计 坝基扬压力是重力坝的一个重要监测项目,为了解坝基扬压力的分布情况,验证设计图形,掌握大坝的运行状况,根据岩滩工程的实际情况,系统地进行扬压力观测设计。 观测系统布置,考虑坝高和地质条件,重点监测河床部位的10号~22号坝段的坝基扬压力,并选择10号、16号、23号坝段为横向观测断面(见图3)。其中,10号坝段在145.0 m高程横向廊道内设测压管6支,16号坝段在139.0 m高程横向廊道内,设测压管7支;22号坝段在145.0 m高程横向廊道内设测压管5支。非典型观测坝段则沿基础纵向廊道,在每个坝段的帷幕后面设1支测压管,整个坝基共布设48个测点。1995年进行自动化观测设计时,22号坝段帷幕后排水孔下游的3支测压管已被水泥结石堵死,不能观测,实际接入自动化观测系统的测压管为45支。上述三横一纵的观测设计布置,经过采用人工观测3年半以后,及时地转入自动化观测,较好地达到监视坝基扬压力的目的。
图3 扬压力测点平面位置图
3 扬压力原型观测数据 电站蓄水运行7年来,1995年10月份以前是人工观测,此后是自动化观测。由于自动化观测比较方便,每个月观测次数较密,积累坝基扬压力原型观测数据比较多。表1列出了经过计算整理的10号坝段和16号坝段观测断面1996年~1998年的各月平均值,以便分析坝基扬压力的变化情况。
4 原型观测成果分析 扬压力观测系统投入运行已多年,坝基渗流场已趋于相对稳定,根据所获得资料基本反映了扬压力的分布规律和特性。16号坝段和10号坝段的坝基扬压力分布见图4和图5。两图中的实测曲线是取每个测点的月平均最大值绘制;设计图形的H上取正常蓄水位 [1] [2] [3] 下一页
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