CN107178069B - 一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构及其确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土坝与堆石坝了复合坝型结构，包括重力坝，所述重力坝的一侧设有重力坝下游坡，重力坝下游坡的另一侧设有排水体，排水体上设有主堆石区；所述主堆石区的上方设有砌石护坡；所述重力坝中下部、重力坝下游坡、主堆石区、排水体、砌石护坡位于地形线下，基覆分界线上。本发明采用混凝土重力坝与坝后堆石相结合的复合坝型结构，利用堆石抗力提供有利的水平荷载和弯矩，从而保证了重力坝稳定应力能够满足设计规范要求，避免了复杂的基础处理工作，减小了施工难度，加快了施工工期，节约了工程投资，适用于非溢流坝段，溢流坝段与非溢流坝段之间采用导墙分隔开。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构及其确定方法，属于水利水电工程应用技术领域。
背景技术
在水利水电工程中，由于地形地质条件的限制，选定的坝址区会存在覆盖层深度较大的情况。在深厚覆盖层上建重力坝，由于覆盖层基础承载力及抗剪断参数较低，依照《重力坝设计规范》进行设计时，坝基的稳定应力较难满足设计规范要求，而一般的基础处理不容易满足设计要求，为了满足稳定应力的设计要求，基础处理的工程量往往较大，从而较大的增加了工程投资及施工难度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构及其确定方法，该混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构及其施工方法通过采用混凝土重力坝与坝后堆石相结合的复合坝型结构，利用堆石抗力提供有利的水平荷载和弯矩，从而保证建基面稳定应力能够满足设计规范要求。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，包括重力坝，所述重力坝的一侧设有重力坝下游坡，重力坝下游坡的另一侧设有排水体，排水体上设有主堆石区；所述主堆石区的上方设有砌石护坡；所述重力坝中下部、重力坝下游坡、主堆石区、排水体、砌石护坡位于地形线下，基覆分界线上。
所述排水体、砌石护坡相互平行设置。
所述重力坝、重力坝下游坡构造一个整体。
基于一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型确定方法，所述步骤如下：
①重力坝设计：根据坝址区地质资料，确定坝址区覆盖层的基础承载力及抗剪断参数，对重力坝进行设计；
②根据重力坝确定堆石坝坝高：重新确定重力坝及堆石坝坝高的参数，通过迭代试算，计算出保证重力坝稳定应力下的最优堆石坝坝高；
③根据重力坝下游坡比确定堆石坝坝高：使用浮值法，对重力坝下游坡比进行敏感性分析，计算不同情况下的重力坝下游坡比，获取重力坝稳定应力下的最优堆石坝坝高；
④堆石坝断面设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高，再结合地形地质条件，进行主堆石区设计；
⑤排水体设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高，再结合地形地质条件，进行排水体设计；
⑥砌石护坡设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高，再结合地形地质条件，进行砌石护坡设计；
⑦修筑复合坝：根据步骤①～⑥，综合考虑下游尾水位、迭代计算出的各组复合坝型体形及工程实际需要，并结合各组复合坝的工程造价，最终确定最优复合坝。
所述步骤②中重新确定重力坝断面及堆石坝坝高的参数，先确定重力坝下游坡比，再确定各高程的堆石坝能够提供的抗力及弯矩值，通过作用于重力坝上进行稳定应力计算获得。
所述抗力及弯矩值根据堆石坝坝高及堆石内摩擦角计算确定。
本发明的有益效果在于：采用混凝土重力坝与坝后堆石相结合的复合坝型结构，利用堆石抗力提供有利的水平荷载和弯矩，从而保证了重力坝稳定应力能够满足设计规范要求，避免了复杂的基础处理工作，减小了施工难度，加快了施工工期，节约了工程投资，适用于非溢流坝段，溢流坝段与非溢流坝段之间采用导墙分隔开。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-重力坝，2-重力坝下游坡，3-堆石坝坝高，4-基覆分界线，5-主堆石区，6-排水体，7-砌石护坡，8-地形线。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，包括重力坝1，所述重力坝1的一侧设有重力坝下游坡2，重力坝下游坡2的另一侧设有排水体6，排水体6上设有主堆石区5；所述主堆石区5的上方设有砌石护坡7；所述重力坝1中下部、重力坝下游坡5、主堆石区5、排水体6、砌石护坡7位于地形线8下，基覆分界线4上。
其中，所述排水体6、砌石护坡7相互平行设置；所述重力坝1、重力坝下游坡2构造一个整体。
基于一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型确定方法，所述步骤如下：
①重力坝1设计：根据坝址区地质资料，确定坝址区覆盖层的基础承载力及抗剪断参数，对重力坝1进行设计；
②根据重力坝1确定堆石坝坝高：重新确定重力坝1及堆石坝坝高.的参数，通过迭代试算，计算出保证重力坝1稳定应力下的最优堆石坝坝高；
③根据重力坝下游坡比确定堆石坝坝高：使用浮值法，对重力坝下游坡比进行敏感性分析，计算不同情况下的重力坝下游坡比，获取重力坝1稳定应力下的最优堆石坝坝高；
④堆石坝断面设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高3，再结合地形地质条件，进行主堆石区5设计；
⑤排水体6设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高3，再结合地形地质条件，进行排水体6设计；
⑥砌石护坡7设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高3，再结合地形地质条件，进行砌石护坡7设计；
⑦修筑复合坝：根据步骤①～⑥，综合考虑下游尾水位、迭代计算出的各组复合坝型体形及工程实际需要(如结合鱼道布置要求等)，并结合各组复合坝的工程造价，最终确定最优复合坝。
其中，所述步骤②中重新确定重力坝1断面及堆石坝坝高3的参数，先确定重力坝1下游坡比，再确定各高程的堆石坝能够提供的抗力及弯矩值，通过作用于重力坝1上进行稳定应力计算获得；所述抗力及弯矩值根据堆石坝坝高及堆石内摩擦角计算确定。
实施例
如上所述，根据地质情况，确定重力坝1及堆石坝的开挖边线，通过收集坝址区地质资料，确定坝址区覆盖层的基础承载力及抗剪断参数，结合坝址区水文等相关资料，根据《重力坝设计规范》进行重力坝1断面设计，由于地形线8距基覆分界线4较深(覆盖层深厚)，设计时，考虑重力坝1基础坐落于覆盖层上，其基础承载力及抗剪断参数指标较低，一般重力坝1断面较难满足稳定应力的要求，所以需要进行复合坝型结构设计；重新拟定重力坝1断面及堆石坝坝高3，先初拟重力坝下游坡比，通过计算机迭代试算，计算出保证重力坝稳定应力同时满足规范要求下的最优堆石坝坝高3；使用浮值法，即对重力坝下游坡比进行敏感性分析，试算重力坝不同下游坡比情况下，保证重力坝1稳定应力同时满足规范要求下的最优堆石坝坝高3；根据拟定的各组堆石坝坝高3，结合地形地质条件，进行堆石坝断面设计，包括主堆石区5、排水体6、砌石护坡7等；综合考虑下游尾水位、计算机迭代试算出的各组复合坝型体形及工程实际需要(如结合鱼道布置要求等)，并结合各组复合坝的工程造价，最终拟定最优复合坝。
Claims (5)
1.一种混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，包括重力坝(1)，其特征在于：所述重力坝(1)的一侧设有重力坝下游坡(2)，重力坝下游坡(2)的另一侧设有排水体(6)，排水体(6)上设有主堆石区(5)；所述主堆石区(5)的上方设有砌石护坡(7)；所述重力坝(1)中下部、重力坝下游坡(2)、主堆石区(5)、排水体(6)、砌石护坡(7)位于地形线(8)下，基覆分界线(4)上；
其中，混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构的确定步骤如下：
①重力坝(1)设计：根据坝址区地质资料，确定坝址区覆盖层的基础承载力及抗剪断参数，对重力坝(1)进行设计；
②根据重力坝(1)确定堆石坝坝高：重新确定重力坝(1)及堆石坝坝高(3)的参数，通过迭代试算，计算出保证重力坝(1)稳定应力下的最优堆石坝坝高；
③根据重力坝下游坡比确定堆石坝坝高：使用浮值法，对重力坝下游坡比进行敏感性分析，计算不同情况下的重力坝下游坡比，获取重力坝(1)稳定应力下的最优堆石坝坝高；
④堆石坝断面设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高(3)，再结合地形地质条件，进行主堆石区(5)设计；
⑤排水体(6)设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高(3)，再结合地形地质条件，进行排水体(6)设计；
⑥砌石护坡(7)设计：根据步骤②和步骤③中试算法及浮值法综合确定出各组堆石坝坝高(3)，再结合地形地质条件，进行砌石护坡(7)设计；
⑦修筑复合坝：根据步骤①～⑥，综合考虑下游尾水位、迭代计算出的各组复合坝型体形及工程实际需要，并结合各组复合坝的工程造价，最终确定最优复合坝。
2.如权利要求1所述的混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，其特征在于：所述排水体(6)、砌石护坡(7)相互平行设置。
3.如权利要求1所述的混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，其特征在于：所述重力坝(1)、重力坝下游坡(2)构造一个整体。
4.如权利要求1所述的混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，其特征在于：所述步骤②中重新确定重力坝(1)断面及堆石坝坝高(3)的参数，先确定重力坝(1)下游坡比，再确定各高程的堆石坝能够提供的抗力及弯矩值，通过作用于重力坝(1)上进行稳定应力计算获得。
5.如权利要求4所述的混凝土坝与堆石坝的复合坝型结构，其特征在于：所述抗力及弯矩值根据堆石坝坝高及堆石内摩擦角计算确定。
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| CN203213078U (zh) * | 2013-04-03 | 2013-09-25 | 中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院 | 一种重力坝与堆石坝复合的坝型 |
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