【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 石拱壩。下面對(duì)堆石壩和漿砌石拱壩兩種壩型的可行性進(jìn)行分析比較：堆石壩、拱壩兩種壩型所要求的地形地質(zhì)條件和各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：堆石壩主要優(yōu)點(diǎn)是可以就地就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量，對(duì)壩基工程地質(zhì)條件要求不高，當(dāng)質(zhì)量較好的石料數(shù)量不足時(shí)，也可采用一部分較差的砂石料來筑壩。即將質(zhì)量較好的石料鋪筑在壩體底部及上游坡一側(cè)（浸水飽和部位），而將質(zhì)量較差的砂石料鋪筑在壩體的次要部位。能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件，排滲效果好，能有效降低后期壩的浸潤(rùn)線，對(duì)后期壩的穩(wěn)定有利，施工簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是堆石壩所需的工程量大，且對(duì)于防滲材料的選擇，造價(jià)相對(duì)較高。拱壩是固定接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈豎直的或向上游凸出的曲線形，壩體結(jié)構(gòu)既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸，另一部分通過豎直梁的作用傳到壩底基巖。壩體的穩(wěn)定主要依靠?jī)砂豆岸说姆戳ψ饔?，并不全靠壩體自重來維持。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)彎矩較小，應(yīng)力分布較為均勻，有利于發(fā)揮材料的強(qiáng)度。拱的作用利用得愈充分，材料抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)就愈能充分發(fā)揮，從而壩體厚度可以減薄，節(jié)省工程量。缺點(diǎn)是：拱壩對(duì)地形地質(zhì)條件要求比較高，施工難度較大，對(duì)壩體施工材料要求較高，且不利于尾礦壩的排滲。該尾礦庫(kù)下游岸坡相對(duì)較小，不適合修建拱壩。經(jīng)過以上分析確定金川尾礦庫(kù)初期壩壩型采用碾壓式透水堆石壩。初期壩壩型采用碾壓式透水堆石壩，壩高6m，標(biāo)高94m～100m，壩頂寬4m。為排除雨水，壩頂面向外坡傾斜，坡度采用2%。在初期壩壩頂外側(cè)設(shè)置一條橫向排水溝，矩形斷面，斷面尺寸BH=。上游坡比1：2，下游坡比采用1：2，壩底寬28m，壩軸線長(zhǎng)76m。初期壩上游坡面采用600g/m2無紡針刺純滌綸土工布做反濾層，因停留在壩前的顆粒極易堵塞土工布的孔徑，因此在土工布的上面應(yīng)設(shè)反濾保護(hù)措施。采用20～80mm砂卵石保護(hù)層，其厚度為200～300mm，且應(yīng)避免土工布受到尾礦壓力而被堆石體頂破或撕裂，在土工布下面（即堆石體上面），要鋪設(shè)200～300mm厚的砂卵石找平層。，碾壓方向沿著壩軸線進(jìn)行。初期壩底部排滲：底部采用排滲盲溝的型式排滲，溝內(nèi)設(shè)排滲管。初期壩底部的排滲盲溝沿溝底開挖，斷面尺寸為BH=。排滲管采用Ф150mm的軟式透水管，排滲管埋設(shè)在排滲盲溝內(nèi)，周圍用20～50mm的卵石充填，溝的四壁鋪設(shè)400g/m2的土工布做為反濾層。為了避免雨水沖刷等水流的破壞作用，防止鉆地動(dòng)物打洞造穴，必須設(shè)置上、下游面及壩頂面護(hù)坡，護(hù)坡采用干砌石護(hù)坡。要求將塊石錯(cuò)縫豎砌，緊靠密實(shí)，塞墊穩(wěn)固，大塊封邊，表面平整，砌石下設(shè)墊層。護(hù)坡范圍自壩頂至壩坡底。初期壩基礎(chǔ)以及壩與兩邊山體接頭處的基礎(chǔ)處理：尾礦壩壩基開挖施工時(shí)，應(yīng)挖去含耕植土及腐植土、微風(fēng)化巖層，壩基采用500mm碎石混凝土結(jié)構(gòu)鋪設(shè)，以粘土層為持力層。與兩側(cè)山體交接處應(yīng)除去兩側(cè)山坡上的雜草、樹木、耕植土以及風(fēng)化層等，壩體直接與山體基巖接觸。在開挖過程中要注意支護(hù)好坑壁，要保證坑壁的安全坡度；雨季施工時(shí)要提前施工臨時(shí)導(dǎo)流渠，按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，確保雨季施工安全。在兩壩肩設(shè)置壩肩排水溝，與初期壩壩前排水溝相連。壩肩排水溝采用矩形斷面，斷面尺寸為BH=，壩前排水溝采用梯形斷面，尺寸為BH=（～），梯形斜邊比為1：。初期壩壩肩排水溝采用塊石漿砌，壩前排水溝采用厚為300mm的塊石漿砌。排水溝下面鋪設(shè)100mm厚的礫石或碎石墊層，石料用50號(hào)水泥砂漿砌筑。隨著尾礦的堆積、堆積壩的形成，壩肩排水溝沿壩體兩側(cè)向上延伸。初期壩基礎(chǔ)以及壩與兩邊山體接頭處的基礎(chǔ)處理：尾礦壩壩基開挖施工時(shí)，應(yīng)挖去含耕植土及腐植土、微風(fēng)化巖層，壩基采用500mm碎石混凝土結(jié)構(gòu)鋪設(shè)，以粘土層為持力層。與兩側(cè)山體交接處應(yīng)除去兩側(cè)山坡上的雜草、樹木、耕植土以及風(fēng)化層等，壩體直接與山體基巖接觸。在開挖過程中要注意支護(hù)好坑壁，要保證坑壁的安全坡度；雨季施工時(shí)要提前施工臨時(shí)導(dǎo)流渠，按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，確保雨季施工安全。 尾礦庫(kù)正常水位4m，（水位高度采用相對(duì)高度，參照標(biāo)高為壩底標(biāo)高94m，最高洪水位的確定主要考慮地震涌浪高度、壩頂沉降超高、規(guī)范規(guī)定的最小安全超高等）。本設(shè)計(jì)采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院理正滲流分析軟件進(jìn)行計(jì)算。（一）計(jì)算壩體浸潤(rùn)線的位置（正常水位4m） 計(jì)算條件見表511表511 計(jì)算條件表壩頂寬度 (m)壩頂高度 (m)內(nèi)坡比1: m1外坡比1: m2壩身滲透系數(shù)k(m/d)上游水位h1(m)下游水位h2(m)622504排水棱體高度（m）排水棱體頂部寬度（m）排水棱體臨水坡坡率(1:m)112中間計(jì)算結(jié)果見表512表512 中間計(jì)算結(jié)果表L(m)ΔL(m)浸潤(rùn)線計(jì)算公式原點(diǎn)(m)浸潤(rùn)線起點(diǎn)x坐標(biāo)(m)浸潤(rùn)線終點(diǎn)x坐標(biāo)(m)最終計(jì)算結(jié)果見表753表513 最終計(jì)算結(jié)果表下游出逸點(diǎn)高度h0(m)單位寬度滲流量q(m3/)計(jì)算結(jié)果及分析如下：計(jì)算結(jié)果及分析如下：給出了設(shè)計(jì)工程滲流浸潤(rùn)線的計(jì)算結(jié)果。圖511 浸潤(rùn)線位置示意圖（正常水位）浸潤(rùn)線部分計(jì)算結(jié)果表X(m) Y(m) 由以上計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算數(shù)據(jù)可知，壩體浸潤(rùn)線位置較低（相對(duì)于壩體總高度），各斷面壩軸線處浸潤(rùn)線高程不等，滲流量較小，尾礦庫(kù)排滲設(shè)施可滿足尾礦庫(kù)壩體的排滲要求。（二）計(jì)算壩體浸潤(rùn)線的位置（）計(jì)算模型的選?。?。尾礦壩由尾礦庫(kù)初期壩和后期堆積子壩組成，壩內(nèi)排滲管可看做為尾礦壩的排水褥墊。內(nèi)坡尾砂灘面坡比為3%。計(jì)算條件見表514表754 計(jì)算條件表壩頂寬度 (m)壩頂高度 (m)內(nèi)坡比1: m1外坡比1: m2壩身滲透系數(shù)k(m/d)上游水位h1(m)下游水位h2(m)62250排水棱體高度（m）排水棱體頂部寬度（m）排水棱體臨水坡坡率(1:m)112中間計(jì)算結(jié)果見表515515中間計(jì)算結(jié)果表L(m)ΔL(m)浸潤(rùn)線計(jì)算公式原點(diǎn)(m)浸潤(rùn)線起點(diǎn)x坐標(biāo)(m)浸潤(rùn)線終點(diǎn)x坐標(biāo)(m)最終計(jì)算結(jié)果見表516表516 最終計(jì)算結(jié)果表下游出逸點(diǎn)高度h0(m)單位寬度滲流量q(m3/)計(jì)算結(jié)果及分析如下：給出了設(shè)計(jì)工程滲流浸潤(rùn)線的計(jì)算結(jié)果。圖752 浸潤(rùn)線位置示意圖（洪水水位）浸潤(rùn)線部分計(jì)算結(jié)果：X(m) Y(m) 由以上計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算數(shù)據(jù)可知，壩體浸潤(rùn)線位置較低（相對(duì)于壩體總高度），各斷面壩軸線處浸潤(rùn)線高程不等，滲流量較小，尾礦庫(kù)排滲設(shè)施可滿足尾礦庫(kù)壩體的排滲要求。穩(wěn)定計(jì)算的目的在于校核壩體邊坡的穩(wěn)定性，并使其滿足對(duì)安全系數(shù)的要求。尾礦庫(kù)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，由于軟件提供計(jì)算最小抗震設(shè)防烈度為7度，本次計(jì)算按抗震設(shè)防烈度為7度計(jì)算。根據(jù)《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ20062005）壩體穩(wěn)定計(jì)算有以下三種荷載組合：正常運(yùn)行=正常水位+壩體自重；洪水運(yùn)行=最高洪水位+壩體自重；特殊運(yùn)行=最高洪水位+壩體自重+地震（7度）。計(jì)算中各種計(jì)算參數(shù)參考同類選廠及企業(yè)提供數(shù)據(jù)的選取如下：土層厚度：，重度：18kN/m3，飽和重度：20kN/m3，浮重度13kN/m3，粘聚力：10kPa，內(nèi)摩擦角：25176。，水下內(nèi)摩擦角：23176。采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院理正邊坡穩(wěn)定分析軟件對(duì)安全系數(shù)進(jìn)行校核：（一）正常運(yùn)行=正常水位+壩體自重圓弧穩(wěn)定分析方法:瑞典條分法[控制參數(shù)]:采用規(guī)范: 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2742001)計(jì)算工期: 穩(wěn)定滲流期計(jì)算目標(biāo): 安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算目標(biāo): 圓弧滑動(dòng)法不考慮地震坡面信息：坡面線段數(shù)5，具體控制參數(shù)見表521表521坡面信息控制參數(shù)表坡面線號(hào)1234567水平投影（m）豎直投影（m） [計(jì)算條件]:圓弧穩(wěn)定分析方法: 瑞典條分法土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí): 當(dāng)下滑力對(duì)待穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo): 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法的土條寬度: 搜索時(shí)的圓心步長(zhǎng): 搜索時(shí)的半徑步長(zhǎng): [計(jì)算簡(jiǎn)圖]: 圖521 初期壩壩體穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖（正常運(yùn)行狀況）[計(jì)算結(jié)果]:總的下滑力 = (kN)總的抗滑力 = (kN)最不利滑動(dòng)面:滑動(dòng)圓心 = (,)(m)滑動(dòng)半徑 = (m)滑動(dòng)安全系數(shù) = 壩體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)尾礦庫(kù)初期壩壩體的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算為Kmin= ＞，符合五等庫(kù)在正常運(yùn)行期的安全穩(wěn)定系數(shù)值，滿足規(guī)范要求，初期壩壩體穩(wěn)定。采用瑞典條分法計(jì)算壩體安全穩(wěn)定系數(shù)時(shí)，具體的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)如表762所示表522壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運(yùn)用情況壩的等別1235正常運(yùn)行洪水運(yùn)行特殊運(yùn)行（二）洪水運(yùn)行=最高洪水位+壩體自重圓弧穩(wěn)定分析方法:瑞典條分法[控制參數(shù)]:采用規(guī)范: 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2742001)計(jì)算工期: 穩(wěn)定滲流期計(jì)算目標(biāo): 安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算目標(biāo): 圓弧滑動(dòng)法不考慮地震[計(jì)算條件]:圓弧穩(wěn)定分析方法: 瑞典條分法土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí): 當(dāng)下滑力對(duì)待穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo): 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法的土條寬度: 搜索時(shí)的圓心步長(zhǎng): 搜索時(shí)的半徑步長(zhǎng): [計(jì)算簡(jiǎn)圖]: 圖522 初期壩壩體穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖（洪水運(yùn)行狀況）[計(jì)算結(jié)果]:總的下滑力 = (kN)總的抗滑力 = (kN)最不利滑動(dòng)面:滑動(dòng)圓心 = (,)(m)滑動(dòng)半徑 = (m)滑動(dòng)安全系數(shù) = 壩體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)尾礦庫(kù)初期壩壩體的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算為Kmin= ＞，符合五等庫(kù)在洪水運(yùn)行期的安全穩(wěn)定系數(shù)值，滿足規(guī)范要求，初期壩壩體穩(wěn)定。（三）特殊運(yùn)行=最高洪水位+壩體自重+地震（7度）圓弧穩(wěn)定分析方法:瑞典條分法[控制參數(shù)]:采用規(guī)范: 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2742001)計(jì)算工期: 穩(wěn)定滲流期計(jì)算目標(biāo): 安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算目標(biāo): 圓弧滑動(dòng)法地震烈度: 7度水平地震系數(shù): 地震作用綜合系數(shù): 地震作用重要性系數(shù): 地震力作用位置: 滑弧處水平加速度分布類型：矩形坡面信息：同正常運(yùn)行時(shí)的坡面信息[水面信息]:采用有效應(yīng)力法孔隙水壓力采用近似方法計(jì)算不考慮滲透力作用考慮邊坡外側(cè)靜水壓力[計(jì)算條件]:圓弧穩(wěn)定分析方法: 瑞典條分法土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí): 當(dāng)下滑力對(duì)待穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo): 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法的土條寬度: 搜索時(shí)的圓心步長(zhǎng): 搜索時(shí)的半徑步長(zhǎng): [計(jì)算簡(jiǎn)圖]:圖523初期壩壩體穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖（特殊運(yùn)行狀況）[計(jì)算結(jié)果]:總的下滑力 = (kN)總的抗滑力 = (kN)最不利滑動(dòng)面:滑動(dòng)圓心 = (,)(m)滑動(dòng)半徑 = (m)滑動(dòng)安全系數(shù) = 壩體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)尾礦庫(kù)初期壩壩體的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算為Kmin= ＞，符合五等庫(kù)在特殊運(yùn)行期的安全穩(wěn)定系數(shù)值，滿足規(guī)范要求，初期壩壩體穩(wěn)定。設(shè)計(jì)確定后期尾礦堆積壩筑壩方法采用上游式尾砂筑壩。初期壩堆滿后，進(jìn)行后期壩的堆筑。共堆積子壩3級(jí)，堆積壩總高10m，堆積壩一、二級(jí)子壩高4m，三級(jí)子壩高2m，上游坡比1：，下游坡比1：3；下游坡的總坡比為1：。每二級(jí)堆積壩壩面上設(shè)置一壩面排水溝，斷面尺寸為BH=，底部用厚為100mm的碎石做墊層，排水溝采用厚為300～400mm的塊石漿砌護(hù)理；在兩壩肩與山體接觸處設(shè)壩肩排水溝，漿砌石結(jié)構(gòu)，斷面尺寸BH=，排水溝的坡度和堆積壩壩面以及壩坡的坡度保持一致。尾礦庫(kù)開始使用、礦漿入庫(kù)后，為排除壩體內(nèi)的滲水，需在壩體底部設(shè)置排滲設(shè)施。尾礦庫(kù)采用底部排滲設(shè)施，以降低壩體的浸潤(rùn)線。底部排滲采用排滲盲溝和滲水管結(jié)合的方式，應(yīng)與初期壩同時(shí)施工。堆積壩內(nèi)部的排滲采用排滲管的形式，排滲管采用Ф100mm的PVC管，管上左右開孔，孔排距為80mm，每列中孔距為50mm，孔的直徑大小為5～10mm，排滲管外包400g/m2的無紡?fù)凉げ家粚幼龇礊V層，然后用尼龍繩綁扎，防止尾砂進(jìn)入。排滲管垂直壩軸線布置，排滲管長(zhǎng)為32m。排滲管每二級(jí)子壩即二個(gè)臺(tái)階鋪設(shè)一層，管的鋪設(shè)坡度為1%，排滲管通向壩面排水溝。尾礦堆積壩堆筑初期時(shí)，庫(kù)內(nèi)排滲系統(tǒng)滲水效果不太明顯。隨著尾礦的排放，壩體逐漸上到一定高程，排滲系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，至尾礦庫(kù)中后期，排滲系統(tǒng)將對(duì)壩體浸潤(rùn)線的降低和壩體穩(wěn)定起到至關(guān)重要的