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1、项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程 项目阶段：复核阶段计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算审查：校核：计算：黄河勘测规划设计有限公司Yellow RiverEngineeringConsultingCo.,Ltd二O二年四月目录1. 计算说明目的与要求 下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳 定性和基底应力计算。基本数据正常蓄水位：110m；设计洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m； 大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇； 坝址区地震动峰值加速度为0.15g (g=9.81m/s2),地震动反应 周期为，相应的地震基本烈度为
2、7度，本工程抗震设计烈度为7 度。计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m,坝基底高程92.00m，坝 高22m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以 上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:。计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝 高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager 剖面，在 108.59m 高程以下坡度为 1:。正常蓄水位时，溢流坝 段下游无水；设计洪水位112.94m时，下游水位104.80m；校核 洪水位113.30m时，下游水位105.42m。进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80
3、m，坝高26.2m， 顶宽13.06m，上游坝坡为1:，下游坝坡在107.33m高程以上竖 直，在107.33m高程以下坡度为1:。底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶 宽10.0m,上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:。2. 计算参数和研究方法荷载组合 作用在坝上的主要荷载包括：坝体自重、上下游水压力、扬压力、 地震力。基本组合：正常蓄水位情况（上游水位 110.0m） 设计洪水位情况（上游水位1 12. 94m）特殊组合：校核洪水位情况（上游水位113.30m）地震情况（正常蓄水位+地震荷载） 计算参数及
4、控制标准水容重Y : m3w混凝土容重Y : 24KN/m3c坝址区岩体主要为坚硬的辉绿岩和砂岩，大坝的建基面基本上分 布在弱风化的辉绿岩和砂岩上。坝基面抗滑稳定计算的岩体及混 凝土物理力学参数按表 1-1 取值，坝基面抗滑稳定安全系数和坝 基应力应满足表1-2 规定的数值。由于碾压混凝土坝的碾压层面的结合质量受材料性质、混凝土配 合比、施工工艺、施工管理水平以及施工现场气候条件等许多因 素的影响，容易成为坝体的薄弱环节，所以需要核算沿坝体混凝 土碾压层面的抗滑稳定，坝体碾压层面的抗滑稳定计算采用抗剪 断公式，安全系数值的控制标准应符合表1-2 的要求。根据国内 经验，碾压层面的抗剪断参数可取
5、：f =, c二。表 1-1 抗滑稳定计算岩体及混凝土力学参数岩性抗剪断强度（岩体）抗剪强度（岩体）抗剪断强度（砼/岩体）c(MPa)fc (MPa)(MPa)辉绿岩0砂岩0表1-2抗滑稳定安全系数和坝基容许应力计算工况抗滑稳定安全系数坝基应力（MPa）抗剪安全 系数【K】抗剪断安 全系数【K】坝踵坝趾基本正常畜水位情况0坝基容许应 力组合设计洪水情况0坝基容许应 力特殊校核洪水情况0坝基容许应 力组合正常畜水位+地震0坝基容许应 力重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力在运用期的各种荷载组合下（地震荷载除外），坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应 力应小于坝基容许压应力。计算理论和方法混凝土重力
6、坝坝体稳定采用刚体极限平衡法计算，分别计算各坝 段不同水平截面（包括坝体混凝土碾压层面、坝体混凝土-基岩 结合面）上的外加荷载及应力，并计算出抗剪和抗剪断稳定安全 系数，以及坝基截面的垂直应力。为了确保结构即使在排水系统失效时也能安全运行，本次设计时 扬压力考虑全水头。K =空（抗剪强度计算公式）EPK = f诙+ CA （抗剪断强度计算公式）EP式中：K按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数；f坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数；C坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa；A坝基接触面截面积，m2；工W作用于坝体上的全部荷载对于计算滑动面的法向分值
7、，KN；工P作用于坝体上的全部荷载对于计算滑动面的切向分值，KN； 坝基截面的垂直应力按下式计算： 式中：。一坝踵、坝趾垂直应力，KPa；y工W作用于坝段上或1m坝长上的全部荷载在坝基截面上法向力总和，KN；工M作用于坝段上或1m坝长上的全部荷载对坝基截面形心轴的力矩总和，；A坝段或lm坝长的坝基截面积，m2；x坝基截面上计算点到形心轴的距离，m；J坝段或者lm坝长的坝基截面对形心轴的惯性矩，m4o3. 计算过程荷载计算3.1.1 自重 各种工况下，建筑物的自重均相同。挡水坝段：单宽坝段（lm坝长）断面面积A =198.167m21单宽坝段断面自重G二（向下为正方向）l单宽坝段断面形心对坝基中
8、点的力臂L =-2.93m （向右为正方向）l力矩 M =（顺时针方向为正）Gl溢流坝段：单宽坝段（1m坝长）断面面积A=123.73m2l单宽坝段断面自重G二（向下为正方向）1单宽坝段断面形心对坝基中点的力臂L=-1.486m （向右为正方1向）力矩 M =（顺时针方向为正）G1进水口坝段：单宽坝段（1m坝长）断面面积A =586.74m21单宽坝段断面自重G二（向下为正方向）1单宽坝段断面形心对坝基中点的力臂L =0.05m （向右为正方向）1力矩M二（顺时针方向为正）G1底孔坝段：单宽坝段（1m坝长）断面面积A=518.01m2单宽坝段断面自重G=（向下为正方向）单宽坝段断面形心对坝基中
9、点的力臂L =-3.22m （向右为正方向）1力矩M =（顺时针方向为正）3.1.2 水压力 水压力分为水平向静水压力、竖向水压力（溢流坝段泄洪时） 地震情况下的动水压力（此荷载为地震荷载）。1、水平向静水压力（1）挡水坝段 正常蓄水位情况： 上游水深 H =18.0mu1上游水压力 P =u1力臂 L =6mu1力矩 M =设计洪水位情况：Pu1上游水深 H =20.94mu2上游水压力 P =u2力臂 L =6.98mu2力矩 M =校核洪水位情况：Pu2上游水深 H =21.3mu3上游水压力 P =u3力臂 L =7.1mu3力矩 M =（2）溢流坝段Pu3正常蓄水位情况： 上游水深
10、H =14.0mu1上游水压力 P =u1力臂 L =4.67mu1力矩 M =设计洪水位情况：Pu1上游水深 H =16.94mu2上游水压力 P =u2力臂 L =5.65mu2力矩 M =下游水深 H =8.8m Pu2 d2下游水压力 P =d2力臂 L =2.93md2力矩 M =校核洪水位情况： Pd2上游水深 H =17.3mu3上游水压力 P =u3力臂 L =5.77mu3力矩 M =下游水深 H =9.42m Pu3 d3下游水压力 P =d3力臂 L =3.14md3力矩M二（3）进水口坝段Pd3正常蓄水位情况：上游水深H =22.2mu1上游水压力P =u1力臂L =7
11、.4mu1力矩M二设计洪水位情况：Pul上游水深H =25.14mu2上游水压力P =u2力臂 L =8.38mu2力矩M二校核洪水位情况：Pu2上游水深H =25.5mu3上游水压力P =u3力臂L =8.5mu3力矩M =(4 )底孔坝段正常蓄水位情况：上游水深H =26.5m上游水压力P =u1力臂 L =8.83m力矩M二设计洪水位情况：上游水深H 2=29.44m上游水压力P =u2力臂 Lj9.81m力矩M二校核洪水位情况：Pu2上游水深H =29.8m上游水压力P =力臂 L =9.93m力矩M二、竖向水压力竖向水压力是在溢流坝段泄洪时作用在溢流坝面上的水压力，水 面线按堰上水深
12、和下游水深的平均初估。设计洪水位情况：单宽坝段上水体面积A =38.23m22单宽坝段上水重6 =2力臂 L =-0.12m2力矩 M =校核洪水位情况：G2单宽坝段上水体面积 A=46.81m23单宽坝段上水重 G =3力臂 L =-0.11m3力矩M二进水口坝段斜断面上水重G3正常蓄水位情况：上游水深H =22.2mu1上游水压力G =w1力臂 L =12.69mu1力矩M二设计洪水位情况：w1上游水深H =25.14mu2上游水压力G =w2力臂 L =12.69mu2力矩M二校核洪水位情况：w2上游水深H =25.5mu3上游水压力G =w3力臂 L =12.69mu3力矩M =313
13、扬压力w3为了确保结构即使在排水系统失效时也能安全运行，本次设计时 扬压力考虑全水头。坝底面上游处的扬压力作用水头为 H （上游水深），下游处为 H ud（下游水深），其间以直线连接。（1）挡水坝段正常蓄水位情况：上游水深 H =180mu1扬压力 U =1力臂 L =-2.75m u1力矩 M =设计洪水位情况 U1上游水深 H =20.94mu2扬压力U =T693KN2力臂 L =-2.75m u2力矩 M =校核洪水位情况 U2上游水深 H =21.3m u3扬压力 U =3力臂 L =-2.75m u3力矩 M =（2）溢流坝段 U3正常蓄水位情况：上游水深 H =14.0m u1下
14、游水深 H =0m d1扬压力 U =1力臂 L =-2.17m u1力矩 M =设计洪水位情况 U1上游水深 H =16.94mu2下游水深 H =8.8m d2扬压力 U =2力臂 L =-0.67m u2力矩 M =校核洪水位情况 U2上游水深 H =17.3m u3下游水深 H =9.42m d3扬压力 U =3力臂 L =-0.64mu3力矩M二(3)进水口坝段U3正常蓄水位情况： 上游水深H =22.20mu1扬压力U =1力臂 L =-5.01mu1力矩M二设计洪水位情况:U1上游水深H =25.14mu2扬压力U =2力臂 L =-5.01mu2力矩M二校核洪水位情况:U2上游水深H =25.50mu3扬压力U =3力臂 L =-5.01mu3力矩M
