高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法与流程

本发明涉及大纵坡河道堆石坝，尤其是涉及高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法。

背景技术：

修建在高地震烈度区的堆石坝，由于地震的动力放大作用与坝高呈分段线性相关性，坝体上部的地震加速度较下部大，在坝顶附近的地震加速度最大，因此堆石坝特别是高堆石坝坝顶附近是抗震设防的重点。常规的做法是，根据抗震分析分高程采用不同的坡比来满足地震工况下的稳定，也即通常采取的放缓上部坝坡的处理方法。但是在纵比降较大的河道上修建堆石坝，由于地形条件的限制，一旦上部坝坡较缓，将导致整个大坝横断面变大、堆石填筑方量显著增加，特别是对于剥采比较高的料场，随着填筑需求量的增大将导致开挖量增加，带来料场边坡稳定、弃渣场面积增加、处理难度加大等一系列环境、水土保持、投资等问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法，不仅保证了下游坝坡在地震工况下的稳定性，而且可以降低填筑料的用量、减少对料场区和堆渣区的环境影响，节约工程投资、加快工程进度。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法，按照下述步骤进行：

步骤1、根据拟建堆石坝的堆石材料的物理力学性质，通过试验或工程类比，确定坝体填筑后的容重和强度参数；

步骤2、初拟大坝下游坡比，并根据大坝稳定计算不断的调整所述大坝下游坡比，确定出在非地震工况下满足相应规范要求的最优大坝下游坡比1：m；

步骤3、根据所述堆石坝工程区设计地震动峰值加速度，计算地震工况大坝下游坝坡在坡比为1：m的稳定性，确定在地震工况下的下游坝坡的最大潜在滑动面和下滑力；

步骤4、计算保证下游坝坡在地震工况下稳定所需的单位宽度水平力f，并根据下述公式计算锚杆的直径和间距：

as=kt×f/(n×fyk)；

其中：

as—锚杆直径；

kt—锚杆杆体的抗拉安全系数；

fyk—钢筋抗拉强度标准值；

n—单位宽度内锚杆根数；

步骤5、根据所述锚杆直径as、所需拉力f/n和所述锚杆与混凝土之间的粘结力fms，计算预制混凝土块沿大坝横剖面的长度l；

步骤6、将所述预制混凝土块预埋入所述最大潜在滑动面的坝体内，并将锚杆与布置在下游坝面的防护钢筋网相连。

为便于运输和焊接，所述预制混凝土块为立方体。

本发明优点体现在以下方面：

1、通过计算所述堆石坝在非地震工况下的坝坡稳定性，拟定出大坝的基本稳定断面，找出保证大坝稳定所需的最小断面；

2、通过锚杆将预埋入大坝稳定部分的预制混凝土块和下游坡面的防护钢筋网相连，保证大坝在地震工况下的稳定性；

3、通过锚杆的连接作用增加下游坝体填筑材料的连接力，减小满足地震工况下稳定所需的填筑断面；

4、通过减小坝体填筑断面，达到降低填筑料用量、减少对料场区和堆渣区的环境影响，节约了工程投资、加快了工程进度。

附图说明

图1是按照本发明方法建筑的所述堆石坝下游坝坡横剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述的高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法，按照下述步骤进行：

步骤1、根据拟建堆石坝1的堆石材料的物理力学性质，通过试验或工程类比，确定坝体填筑后的容重和强度参数；

步骤2、初拟大坝下游坝坡2的下游坡比，并根据大坝稳定计算不断的调整大坝下游坡比，确定出在非地震工况下满足相应规范要求的最优大坝下游坡比1：m；

步骤3、根据堆石坝1工程区设计地震动峰值加速度，计算地震工况大坝下游坝坡在坡比为1：m的稳定性，确定在地震工况下的下游坝坡2的最大潜在滑动面3和下滑力；

步骤4、计算保证下游坝坡2在地震工况下稳定所需的单位宽度水平力f，并根据下述公式计算锚杆4的直径和间距：

as=kt×f/(n×fyk)；

其中：

as—锚杆直径；

kt—锚杆杆体的抗拉安全系数；

fyk—钢筋抗拉强度标准值；

n—单位宽度内锚杆根数；

步骤5、根据锚杆直径as、所需拉力f/n和锚杆4与混凝土之间的粘结力fms，计算预制混凝土块5沿大坝横剖面的长度l；为便于运输和焊接，预制混凝土块5设置为立方体结构。

步骤6、将预制混凝土块5预埋入最大潜在滑动面3的坝体内，通过锚杆4将预制混凝土块5与布置在下游坝面的防护钢筋网6水平相连，即可进行堆石坝1的建筑。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高地震烈度区大纵坡河道堆石坝下游坝坡抗震方法，1、确定拟建坝体填筑后的容重和强度参数；2、初拟大坝下游坡比，根据大坝稳定计算不断的调整大坝下游坡比，确定出在非地震工况下满足要求的大坝下游坡比；3、根据设计地震动峰值加速度计算地震工况大坝下游坝坡在坡比下的稳定性；4、计算保证下游坝坡在地震工况下稳定所需的单位宽度水平力F，并根据下述公式计算锚杆的直径和间距：As=Kt×F/(n×fyk)；5、根据锚杆直径As、所需拉力F/n和锚杆与混凝土之间的粘结力fms，计算预制混凝土块长度L；6、将预制混凝土块预埋入坝体内，并将锚杆与布置在下游坝面的防护钢筋网相连。本发明优点体现在降低填筑料用量、节约了工程投资。

技术研发人员：张金良;谢遵党;邢建营;杨顺群;李治明;姚帅强;韩健;陈勤;何楠;李远程
受保护的技术使用者：黄河勘测规划设计有限公司
技术研发日：2019.01.05
技术公布日：2019.05.03