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卡爾塔水庫大壩抗震安全評(píng)價(jià)

文檔作者：邢喜梅文檔來源：巴州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月23日
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水利技術(shù)監(jiān)督 2014年第i期
卡爾塔水庫大壩抗震
安全評(píng)價(jià)
邢喜梅
(巴州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆庫爾勒841000)
【摘要】根據(jù)卡爾塔水庫實(shí)際情況，對(duì)水庫大壩的抗震現(xiàn)狀進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：水庫大壩在Ⅶ度地
震作用下，右壩段0+200、0-230上下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范要求，大壩在地震作用下抗滑穩(wěn)
定；壩基一8～一i0．5m有一液化層，需要采取一定的抗液化措施。
【關(guān)鍵詞】抗震；安全評(píng)價(jià)；卡爾塔水庫
[DOI編碼】lO．3969／j．issn．1008—1305．2014．O1．005
【中圖分類號(hào)】TV741；P315 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1008—1305(2014)O1—0013-03
1 工程概況
卡爾塔水庫位于新疆輪臺(tái)縣城南，是一座引水注
入式平原水庫，引蓄迪那河支流卡爾塔河河水。水庫
大壩長3160m，最大壩高4．7m，總庫容850萬IIl3，主
要調(diào)節(jié)輪臺(tái)鎮(zhèn)和哈爾巴克鄉(xiāng)3．5萬畝耕地灌溉，同
時(shí)卡爾塔水庫還承擔(dān)向下游草場(chǎng)輸送生態(tài)水的任
務(wù)，以解決下游生態(tài)灌溉問題。
工程區(qū)地震基本烈度據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃
圖》1／400萬劃分?，該工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度
為0．15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0．40s，相應(yīng)的
地震基本烈度為Ⅶ度。
卡爾塔水庫大壩抗震安全評(píng)價(jià)按照《水庫大壩
安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL258-2000) 的要求進(jìn)行。復(fù)核
計(jì)算中采用《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》
(SL203—97)、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》
(SL274—2001)等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
2 評(píng)價(jià)目的與內(nèi)容
2。1抗震安全復(fù)核的目的
按現(xiàn)行規(guī)范復(fù)核大壩工程現(xiàn)狀是否滿足抗震
要求。
2．2抗震安全復(fù)核的對(duì)象
卡爾塔水庫庫區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，根據(jù)《水
庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》的有關(guān)規(guī)定，需對(duì)工程進(jìn)行
抗震復(fù)核。根據(jù)水庫所處地區(qū)基本地震烈度，對(duì)大
壩和附屬建筑物進(jìn)行了抗震結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算。
2．3抗震安全復(fù)核的內(nèi)容
卡爾塔水庫大壩抗震安全復(fù)核包括以下內(nèi)容。
(1)按最新《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》確定
該工程場(chǎng)區(qū)的地震烈度。
(2)按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》
(SL203—97) 表1．O．5及表4．5．3復(fù)核大壩的設(shè)
防類別及相應(yīng)的地震效應(yīng)計(jì)算方法。
(3)對(duì)大壩、地基及可能發(fā)生的地震滑塌的
近壩庫岸等做地震穩(wěn)定分析，核算抗滑安全系數(shù)，
對(duì)土石壩(包括壩基和近壩庫岸)可液化土層的液
化可能性及抗震工程措施作出評(píng)價(jià)。
(4)對(duì)抗震設(shè)施的質(zhì)量和運(yùn)行的狀況做出安
全評(píng)價(jià)，包括壩基防滲、軟弱層加固、結(jié)構(gòu)的整體
性和剛度、施工接縫處理。
作者簡(jiǎn)介：邢喜梅(1982年一)，女，工程師
·13·
水利技術(shù)監(jiān)督 2014年第1期
3 抗震安全復(fù)核計(jì)算
3．1場(chǎng)區(qū)地震烈度
按照《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》7．1．3規(guī)定，2
級(jí)及其以下建筑物，其設(shè)計(jì)烈度復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)值采用基
本烈度值即卡爾塔水庫庫區(qū)的設(shè)計(jì)烈度為Ⅶ度。
3．2抗震設(shè)防類別和地震效應(yīng)計(jì)算方法
按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203—97)表
1．0．5及表4．5．3卡爾塔水庫抗震設(shè)防類別為丁級(jí)。
相應(yīng)的地震效應(yīng)計(jì)算方法為擬靜力法。
3．3壩體及壩基的抗震穩(wěn)定性計(jì)算
卡爾塔水庫大壩的壩體和壩基土性不同，故應(yīng)
將壩體壩基土分層進(jìn)行抗震穩(wěn)定計(jì)算。
計(jì)算斷面和參數(shù)見表1。地震加速度a=0．15g。
計(jì)算結(jié)果見表2。
表1 抗震計(jì)算物理力學(xué)指標(biāo)
樁號(hào) 取土位置 土層厚度 P(g／cm。) P sat(g／cm3) kPa) (。) 土名
1．6 1．75 1．88 6 23．5 低液限粉土
壩體
2．1 l_9 1．95 16 27 低液限粘土
0—230
4．5 1．9 1．96 18 27 低液限粘土
壩基
>5 1．87 1．95 2．5 3l 粉土質(zhì)砂
2．2 l_72 1．89 5 25 低液限粉土
壩體
1．8 l_89 1．95 18 26．5 低液限粘土
0+200
7 1．88 1．96 15 25 低液限粉土
壩基
>5 1．85 1．92 3 30 粉土質(zhì)砂
表2 大壩地震期上、下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算
斷面 壩坡 R0 X0 Y0 K [K]瑞典圓弧法
上游 3．730 3．175 5．557 1．958 1．0l
右0+200
下游 6．755 1．058 5．557 1．843 1．01
上游 5．346 4．497 7．495 3．083 1．O1
左0-230
下游 5．316 0．400 5．316 1．765 1．0l
表3 地震液化判別表
孔 試驗(yàn)點(diǎn)深度(m) 地下水位 粘粒含量 實(shí)測(cè)錘擊數(shù) JI缶界錘擊 巖土
號(hào) 壩頂以下 (m) (Pc) 基準(zhǔn)值 N 數(shù) 液化判別 名稱
8．1-8．4 4 6 5．87 不液化 低液限粉土
9．1—9．4 4．6 7 5．96 不液化
左
1O．2—1O．5 5．8 4 5 6．96 液化 粉土質(zhì)砂
壩
U．Z—U．5 4 10 7．48 不液化 低液限粉土
12．2-12．5 <3 12 9．24 不液化
6
7．2—7．5 4 7 6．18 不液化 低液限粉土
8．3-8．6 4 5 6．75 液化
右 粉土質(zhì)砂
9．5-9．8 4．3 4．6 5 6．88 液化 低液限粉土
壩
10．7一n．0 12 9．24 不液化
<3 粉土質(zhì)砂
11．5-11．8 8 9．72 液化
·14·
注：標(biāo)準(zhǔn)貫入深度由壩頂向下算起。
水利技術(shù)監(jiān)督 2014年第1期
通過計(jì)算，水庫大壩在Ⅶ度地震作用下，右壩
段0+200、0-230上下游壩坡、穩(wěn)定安全系數(shù)大于
規(guī)范要求，大壩在地震作用下抗滑穩(wěn)定。
3．4地基液化判定
根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，該區(qū)地震動(dòng)
峰值加速度為0．15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為
0．40s。相應(yīng)的地震基本烈度為7度，按《水利水
電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50287-99)H 附錄N土的
液化判別對(duì)壩基的飽和無粘性土和少粘性土進(jìn)行
初判，壩基地層年代飽和無粘性土和少粘性土均屬
第四系全新統(tǒng)地層，相應(yīng)于地震設(shè)防烈度(7度)
不小于16％時(shí)，可判為不液化。其粘粒含量粒徑小
于0．O05mm的顆粒含量為5％~35．5％，壩基的飽和
低液限粉土，粉土質(zhì)砂存在液化的可能。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)進(jìn)行復(fù)判，因標(biāo)準(zhǔn)貫
入試驗(yàn)貫入深度和地下水位在試驗(yàn)地面以下的深
度與工程正常運(yùn)用時(shí)的深度相同，按《水利水電工
程地質(zhì)勘察規(guī)范》 附錄N第N．0．4條的規(guī)定，實(shí)
測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不必進(jìn)行校正。
， 1 、
Ⅳ =N 0．9+0．1(d 一d )】 V／ P ¨
c
式中：P 為土中粘粒顆粒含量質(zhì)量百分率(％)，
當(dāng) 小于3％， 取3％； 為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘
擊數(shù)臨界值； 為工程正常運(yùn)用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)在
當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)； 為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入
錘擊數(shù)基準(zhǔn)值； 為工程正常運(yùn)用時(shí)，地下水位在
(上接第12頁)
4 誤差原因分析
通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，筆者對(duì)可能產(chǎn)生測(cè)量數(shù)
據(jù)誤差的原因提出下述幾點(diǎn)看法。
(1)測(cè)量儀器設(shè)備不同導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，
正垂線PL2測(cè)量設(shè)備為人工目測(cè)位移變化量，不同的
觀測(cè)人員與不同觀測(cè)時(shí)間會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。
(2)內(nèi)部安全監(jiān)測(cè)與外部觀測(cè)的觀測(cè)周期不
同。A設(shè)計(jì)院觀測(cè)周期為1次／天，而B設(shè)計(jì)院的觀
測(cè)周期為1次／周。兩者的周期不同會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
造成誤差。 ’
(3)由于大壩目前還在施工尤其正垂線PL2
的觀測(cè)站ELIOIO．O00m觀測(cè)廊道中有施工人員與設(shè)
備，因此避免不了人為和機(jī)械對(duì)測(cè)量儀器設(shè)備的輕
當(dāng)時(shí)地面以下的深度(m)，當(dāng)?shù)孛嫜蜎]于水面以下
時(shí) 取0。
符合下式要求的土應(yīng)判為液化土：Ⅳ63．5 c
地震液化判別詳見表3。
由表3數(shù)據(jù)分析可知，壩基飽和低液限粉土和
粉土質(zhì)砂經(jīng)判別一8～一10．5m有一液化層。
4 結(jié)論
(1)水庫場(chǎng)區(qū)地震烈度為Ⅶ度，需要對(duì)壩體、
壩基進(jìn)行抗震復(fù)核。
(2)通過對(duì)大壩抗震穩(wěn)定的復(fù)核計(jì)算，水庫
大壩在Ⅶ度地震作用下，右壩段0+200、0-230上
下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范要求，大壩在地震
作用下抗滑穩(wěn)定。
(3)壩基液化判別結(jié)果：壩基飽和低液限粉
土和粉土質(zhì)砂經(jīng)判別一8～一10．5m有一層液化層，因
此需要采取有效的抗液化措施。
參考文獻(xiàn)
[1]GB18306-2001中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出
版社，2001
[23 SL258-2000水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則[s]．北京：中國水利水電出
版社出版，2001
[3]SL203-97水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[s]．北京：中國水利水電出
版社出版，1997
[4J GB50287—99水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出
版社，1999
微擾動(dòng)，造成測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。
(4)正垂線的工作原理是假設(shè)錨固端與固定
端的位移量是不變量為零，但是實(shí)際情況建筑物是
個(gè)整體也許會(huì)有受力位移不均勻的位移變化。這樣
就導(dǎo)致錨固段與固定端部分的位移量丟失。造成測(cè)
量數(shù)據(jù)的誤差。
5 結(jié)論
通過兩設(shè)計(jì)院的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比和對(duì)產(chǎn)生數(shù)值
誤差的原因進(jìn)行分析，上述數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因有
些是人為造成的，可以消除和避免的。建議固定時(shí)
間、固定人員與固定監(jiān)測(cè)周期，“三固定”進(jìn)行平
時(shí)的監(jiān)測(cè)工作。兩方數(shù)值的誤差還是很小的
(0．87ram)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，基本能反映出
大壩初蓄期的位移變化情況。
·15·

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