深覆盖层上面板堆石坝三维有限元应力变形计算分析研究
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1.1 工程简介

河口村水库工程位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处,下距五龙口水文站约9km,属河南省济源市克井乡,是控制沁河洪水、径流的关键工程,也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分。河口村坝址控制流域面积9223km2,占沁河流域面积的68.2%,占黄河小花间流域面积的34%。

河口村水库的开发任务以防洪、供水为主,兼顾灌溉、发电、改善生态,并进一步完善黄河下游调水调沙运行条件。

河口村水库大坝为混凝土面板堆石坝,坝址处河谷呈U形,岸坡陡峻,面板堆石坝最大坝高122.5m,坝顶高程288.50m,防浪墙高1.2m,坝顶长度481.0m,坝顶宽10.0m,上游坝坡1:1.5,下游坝坡1:1.5。大坝基础坐落在砂卵石深覆盖层上,覆盖层深度约10~40m,覆盖层内含有多层壤土夹层,局部含有粉细沙透镜体。

根据面板坝规范要求100m以上的坝面板上游面下部设有上游铺盖区及盖重区,上游铺盖的顶高程,取为坝体高度35%,即顶部高程200.00m,最大高度35m。在周边缝下设小料区(特殊垫层),下游坡面为大块石护坡。

设计单位在参照国内同类工程的基础上,经过方案比较已经初步确定了河口村工程的防渗系统布置方案,该方案采用单连接板的柔性连接方式,趾板置于覆盖层上,布置在面板的周边,与防渗面板通过设有止水的周边缝连接,形成坝基以上的防渗体,趾板上游坝基采用混凝土防渗墙截渗。趾板与防渗墙之间采用连接板连接,连接板长度4.0m,厚度0.9m。连接板与趾板和防渗墙之间设置止水。同时,为协调连接板、趾板之间的变形,在其底部设有厚0.3m的砂浆垫层,并铺设有厚1.0m垫层料。工程采用能够充分适应堆石坝体的变形接缝和止水设计,周边缝共设三道止水,即面板底部设F形止水铜片,中部为橡胶止水带,表面用“SR”填料加橡胶片覆盖。在周边缝沿线均设沥青砂浆垫层。面板垂直缝分张性缝和压性缝两种,张性缝设三道止水,底部设一道W形止水铜片,中间与上部二道止水同周边缝,压性缝底部和中部共设二道止水同张性缝。

按《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)确定河口村坝址场地地震动反应谱特征周期为0.40s,地震动峰值加速度0.1g,相应地震烈度为7度。鉴于大坝为高坝,按规定提高一级设计,为1级建筑物,且大坝基础比较复杂,参照《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—97)的规定,对1级壅水建筑物,工程抗震设防类别为甲类,可根据其遭受强震影响的危害性,在基本烈度基础上提高1度作为设计烈度,因此,确定大坝按8度地震进行抗震复核。