小议电站拱坝的选址设计与计算

1坝址工程地质

1.1左、右岸及河床地质坝址

河谷横断面呈“V”字型，河床宽22m，坝顶河谷宽127.2m。河谷流向SE115°。河床底高程618.5m，左岸山顶高程为726m，自然坡度40°-50°；右岸山顶高程为785m，自然坡为33°-50°。两岸地形基本对称。开挖后基岩断面呈梯形。坝址地层由三迭系中统百逢组（T2bf）、第四系组成。岩性以砂岩、泥岩、砂岩夹泥岩为主。2.2构造坝址区主要为褶皱构造，褶皱轴线大致与河谷平行。河床坝中心处为一向斜核部，构成河谷两岸岩层与地形一致，左岸670m高程以上为一背斜；右岸650m高程处为一背斜，680m高程处为一向斜。左岸舒缓，右岸较紧密。坝区没有断层发育，但岩石节理尤风化节理较发育，构造裂隙有为上述的4组。

1.2软弱夹层及泥化夹层

（1）左岸。650m平台处有一软弱夹层，厚110cm已风化成白色，虽是中厚层状，但内部片理发育，片理间距2-10cm，顺层，大部矿物已变成高岭土、泥质，结构疏松，可塑性强，遇水崩解。类似的在左岸有7层，厚度不等，累计厚5.6m。

（2）右岸。软弱夹层及泥化夹层共7层总厚度为0.77m。其中有3层泥化夹层，分别出露在650m及658m高程处，厚度均为5cm，为薄层泥岩上下层面处发生泥化0.5-1.5cm，往中间逐渐过渡到较新鲜泥岩。

2拱坝设计

2.1特征水位及相应流量根据

水库的调洪成果，水库正常蓄水位为666.00m。设计洪水位为670.02m，相应下泄流量为646m3/s。校核洪水位为670.69m，相应下泄流量为831m3/s。

2.2坝顶高程确定

坝顶高程应不低于校核洪水位，防浪墙顶高程等于水库静水位与超高之和，按规范相关公式计算本工程非溢流段坝顶高程定为671.51m，结合栏杆设防浪墙，墙顶高程672.61m。

2.3拱坝布置

及几何尺寸初定根据拱坝断面尺寸拟定的一般原则，初步拟定坝顶厚4.0m，坝顶中心角2φ0=106°，坝底中心角2φN=51.2°，坝底厚度16.35m，坝顶下游面最大倒悬度0.234，坝底上游面最大倒悬度为第6层拱端（626.14m）倒悬度0.248。

2.4荷载组合

按正常情况计算正常水位下的水压力+泥沙压力+自重+温度下降+波浪压力；校核情况计算校核水位下的水压力+泥砂压力+自重+温升+波浪压力。

3拱坝应力计算

（1）左右岸基岩及坝体混凝土材料参数。河谷底部基岩综合变形模量3.1Gpa，泊松比0.29；坝体混凝土材料（C20）变形模量（考虑砼徐变）20Gpa，线胀系数0.00001/°C容重23.5kN/m3，导温系数3m2月，泊松比0.17。

（2）计算工况。基本组合：正常水位水压泥沙压力波浪压力自重温降（简称正常水位+温降）；特殊组合：校核水位水压泥沙压力波浪压力自重温升（简称校核水位+温升）。

（3）应力计算成果分析。坝体砼强度等级采用C20。计算结果表明，上述计算最大压应力2.795MPa，小于砼容许压应力σ压=20/4=5.0MPa（即砼极限抗压强度除以安全系数k=4）；最大拉应力为1.198MPa，小于砼拱坝设计规范（SL282—2003）规定的允许拉应力1.2MPa，并且小于SL/T191—96《水工砼结构设计规范》所列的C20砼抗拉强度标准值1.5MPa。应力条件满足规范要求。

作者：刘范学单位：玉林市水利电力科学研究院