1、1长田电站粘土心墙堆石坝坝坡稳定性计算与研究【摘要】：本文计算分析的目的是通过采用不同计算方法对粘土心墙堆石坝的数值模拟计算，研究大坝坝坡稳定，并根据计算结果显示暴露出的问题，指导大坝后期施工。 【关键词】：长田水电站 粘土心墙堆石坝 坝坡稳定计算 Abstract: The aim of this paper is to study the stabilty of dam slope by adopting different calculation methods to do numerical simulation calculation of clay core rockfill da
2、m. And according to the problems occurred in the calculation results, we can guide the dam construction in later stage. Key words: hydropower station of Changtian; clay core rockfill dam; calculation of dam slope stabilty 中图分类号：TM622 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 1 概述 长田水电站位于普洱市墨江县景星乡长田村的李仙江上游的把边江河道上
3、，电站为坝后式开发，坝型为粘土心墙堆石坝，最大坝高 68.5m，水库正常蓄水位 947m，总库容 9780 万 m3，装机容量 84MW，多年平均发电量 37036 万 KWh。电站在建成后将成为地区骨干电站之一，在电力市场和社会需求上发挥着较为重要的作用，因此有必要从结构安全方面出2发，深入的分析坝型方案。 枢纽包括挡水、泄洪、引水发电系统及冲沙建筑物，主要建筑物由粘土心墙堆石坝、右岸泄洪（兼导流）洞、左岸冲沙泄洪（兼导流）洞、右岸溢洪道、进水口、压力埋管、发电厂房及升压站等组成。电站总体平面布置图见图 1 所示。 2 坝坡稳定的计算分析方法 本文对粘土心墙堆石坝方案进行坝坡稳定分析，其分析
4、计算的基本方法为基于刚体极限平衡理论的圆弧滑动面条分法，计算具体采用了三种不同的边坡稳定计算方法，分别为一般条分法、Bishop 法和 Janbu 法，考虑渗流作用，计算在稳定渗流期最大断面的稳定系数。 3 坝体竣工时坝坡稳定分析 计算工况为坝体填筑完毕，但尚未蓄水。边坡稳定计算结果如图 4-7至图 4-12 所示。 图 2 至图 7 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图中的滑动面为搜索到的边坡最危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在竣工后的上游面滑动相对较深，3下游面滑弧则较浅。上游稳定系数相对下游较大。在竣工后的滑坡计算成果详见表 1。 4 蓄
5、水后坝坡稳定分析 蓄水后的坝坡稳定分析中考虑渗流作用，即计算蓄水后稳定渗流期边坡的稳定情况。 4.1 校核水位工况 计算工况为上游水位为校核洪水位 947.678m，下游水位 895.81m，考虑渗流作用的影响。结果见图 8 至 13 所示。 图 8 至图 13 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图中的滑动面为搜索到的边坡最危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在竣工后的上游面滑动相对较深，下游面滑弧较浅。在校核洪水位下的滑坡计算结果详见表 2 所示。 4.2 设计水位工况 4计算工况为上游水位为设计洪水位 947.000m，下游水位 895.170
6、m，考虑渗流作用的影响。结果见图 14 至图 19 所示。 图 14 至图 19 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图中的滑动面为搜索到的边坡最危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在竣工后的上游面滑动相对较深，属深层滑动，下游面滑弧较浅。在设计洪水位下的滑坡计算结果详见表 3 所示。 4.3 正常蓄水位工况 计算工况为上游水位为正常蓄水位 947.000m，下游水位 888.760m，考虑渗流作用的影响。结果见图 20 至图 25 所示。 图 20 至图 25 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图中的滑动面为搜索到的边坡最
7、危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在竣工后的上游面滑动相对较5深，下游面滑弧较浅。在正常蓄水位下的滑坡计算结果详见表 4 所示。 与竣工期相比，边坡稳定情况具有较大变化。在竣工期没有渗流作用，坝体上游边坡稳定性普遍好于下游边坡，而在不同水位下的稳定渗流期，上游边坡的稳定性则小于下游边坡，可见渗流对于坝坡稳定是有较大影响的。 5 地震作用下坝坡稳定分析 5.1 竣工期地震作用工况 计算工况为坝体填筑完毕，但尚未蓄水。在烈度为度的地震作用工况下，坝坡稳定计算结果如图 26 至图 31 所示。 图 26 至图 31 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图
8、中的滑动面为搜索到的边坡最危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在竣工后的上游面滑动相对较深，下游面滑弧则较浅。上游稳定系数相对下游较大。在竣工后的滑坡计算成果详见表 5。 65.2 正常蓄水位地震作用工况 计算工况为上游水位为正常蓄水位 947.00m，下游水位 888.76m，考虑渗流作用的影响，在烈度为度的地震作用工况下，坝坡稳定计算结果如图 32 至图 37 所示。 图 32 至图 37 给出了三种方法计算得到的坝体竣工时边坡的稳定系数以及滑动面，图中的滑动面为搜索到的坝坡最危险的滑动面。由结果可以看出，粘土心墙堆石坝方案最大断面在正常蓄水位地震作用下，最危险滑动体类
9、似，稳定系数在不同分析计算方法下有所差异。总的来看，上游面滑动相对较深，下游面滑弧较浅。在正常蓄水位下的滑坡计算结果详见表 6 所示。 6 初步结论 长田水电站粘土心墙坝属于三级建筑物，根据规范，对于三级建筑物，在地震工况下坝坡抗滑稳定最小安全系数为 1.15。依据上述对长田水电站粘土心墙坝分别在竣工期和正常蓄水位期地震作用下坝坡稳定分析计算可知，其最小安全系数为 1.281，大于规范要求，所以在度地震7作用下是安全的。最危险滑动体出现在正常蓄水位上游坡面，与竣工期地震作用相比，正常蓄水位地震作用下，上游坝坡稳定安全系数有了较大的下降，可见渗流对于坝坡稳定有较大影响。 参考文献 1长田水电站可行性研究报告庞崇林等中水十四局勘察设计院 2007 年 11 月 2 碾压式土石坝设计规范 SL274-2001
