1、項目名稱：幾內亞凱勒塔（KALETA水電站工程項目階段：復核階段計算書名稱：重力壩抗滑穩定及應力計算審查:校核:計算:黃河勘測規劃設計有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd.1 .計算說明錯誤.!未定義書簽。目的與要求錯誤.!未定義書簽。基本數據錯誤.!未定義書簽。2 .計算參數和研究方法錯誤.!未定義書簽。荷載組合錯誤.!未定義書簽。計算參數及控制標準錯誤.!未定義書簽。計算理論和方法錯誤.!未定義書簽。3 .計算過程錯誤.!未定義書簽。荷載計算錯誤.!未定義書簽。自重 錯誤.!未定義書簽。水壓力 錯誤.!未定義書簽。揚壓力 錯誤.!

2、未定義書簽。地震荷載錯誤.!未定義書簽。安全系數及應力計算錯誤.!未定義書簽。4 .結果匯總錯誤.!未定義書簽。1 . 計算說明 目的與要求下列計算是有關擋水壩段、溢流壩段、進水口、 底孔壩段抗滑穩定性和基底應力計算。基本數據正常蓄水位：110m；設計洪水位：112.94m；校核洪水位：113.30m；大壩設計洪水標準為100 年一遇，校核洪水標準為1000 年一遇；壩址區地震動峰值加速度為0.15g( g=9.81m/s2) ，地震動反應周期為，相應的地震基本烈度為7 度，本工程抗震設計烈度為7 度。計算選取的擋水壩段壩頂高程 114.00m,壩基底高程92.00m,壩高22m, 壩頂寬5m

3、。上游壩面豎直，下游壩坡在 107.33m高程以上豎直，在107.33m高 程以下坡度為1:。計算選取的溢流壩段堰頂高程 110.00m,壩基底高程96.00m,壩高14m, 上游壩面豎直，下游壩坡在108.59m高程以上為Creager剖面，在108.59m高程 以下坡度為1：。正常蓄水位時，溢流壩段下游無水；設計洪水位 112.94m時，下 游水位104.80m；校核洪水位113.30m時，下游水位105.42m。進水口壩段頂高程114.00m， 壩基底高程87.80m， 壩高26.2m， 頂寬13.06m，上游壩坡為1:，下游壩坡在107.33m 高程以上豎直，在107.33m 高程以下

4、坡度為 1:。底孔壩段頂高程114.00m,壩基底高程83.50m,壩高30.5m,頂寬10.0m,上游壩面豎直，下游壩坡在107.33m 高程以上豎直，在107.33m 高程以下坡度為 1:。2 .計算參數和研究方法荷載組合作用在壩上的主要荷載包括：壩體自重、上下游水壓力、揚壓力、地震力。基本組合：正常蓄水位情況（上游水位 110.0m）設計洪水位情況（上游水位112.94m）特殊組合：校核洪水位情況（上游水位 113.30m） 地震情況（正常蓄水位+地震荷載） 計算參數及控制標準水容重w w： m3混凝土容重丫 c： 24KN/m3壩址區巖體主要為堅硬的輝綠巖和砂巖，大壩的建基面基本上分布

5、在弱風化 的輝綠巖和砂巖上。壩基面抗滑穩定計算的巖體及混凝土物理力學參數按表1-1取值，壩基面抗滑穩定安全系數和壩基應力應滿足表1-2規定的數值。由于碾壓混凝土壩的碾壓層面的結合質量受材料性質、 混凝土配合比、施工 工藝、施工管理水平以及施工現場氣候條件等許多因素的影響， 容易成為壩體的 薄弱環節，所以需要核算沿壩體混凝土碾壓層面的抗滑穩定，壩體碾壓層面的抗 滑穩定計算采用抗剪斷公式，安全系數值的控制標準應符合表 1-2的要求。根據 國內經驗，碾壓層面的抗剪斷參數可取：f' =, c'=。表1-1抗滑穩定計算巖體及混凝土力學參數巖性抗男斷強度（巖體）抗男強度（巖體）抗男斷強度（

6、碎/巖體）f,c' (MPa)fc (MPa)f，c' (MPa)輝綠巖0砂巖0表1-2抗滑穩定安全系數和壩基容許應力計算，況抗滑穩定安全系數壩基應力（MPa）抗男安全系數【K】抗男斷安全系數【K'】壩踵壩趾基本組合正常蓄水位情況>0壩基容許應力設計洪水情況>0壩基容許應力特殊組合校核洪水情況>0壩基容許應力正常蓄水位+地震>0壩基容許應力重力壩壩基面壩踵、壩趾的垂直應力在運用期的各種荷載組合下（地震荷載 除外），壩踵垂直應力不應出現拉應力，壩趾垂直應力應小于壩基容許壓應力。計算理論和方法混凝土重力壩壩體穩定采用剛體極限平衡法計算， 分別計算各壩

7、段不同水平 截面（包括壩體混凝土碾壓層面、壩體混凝土 -基巖結合面）上的外加荷載及應 力，并計算出抗剪和抗剪斷穩定安全系數，以及壩基截面的垂直應力。為了確保結構即使在排水系統失效時也能安全運行，本次設計時揚壓力考慮 全水頭。K f-W （抗剪強度計算公式）f W C A、 一K f WP（抗剪斷強度計算公式）式中：K'一按抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全系數；f一壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數；f'壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數；C'壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KP?A一壩基接觸面截面積，m2;2 W一作用于壩體上的全部荷載對于計算滑動面的法向分值，

8、KN;2 作用于壩體上的全部荷載對于計算滑動面的切向分值，KN;壩基截面的垂直應力按下式計算：W M xy A J式中：6y一壩踵、壩趾垂直應力，KPa；AW一作用于壩段上或1m壩長上的全部荷載在壩基截面上法向力總和，KN;2M一作用于壩段上或1m壩長上的全部荷載對壩基截面形心軸的力矩總 和，；A一壩段或1m壩長的壩基截面積,m2;x一壩基截面上計算點到形心軸的距離，m;L壩段或者1m壩長的壩基截面對形心軸的慣性矩， m4o3.計算過程荷載計算3.1.1 自重各種工況下，建筑物的自重均相同。擋水壩段：單寬壩段（1m壩長）斷面面積A1=198.167m2單寬壩段斷面自重G尸（向下為正方向）單寬壩

9、段斷面形心對壩基中點的力臂 L1=-2.93m （向右為正方向）力矩Mg1=（順時針方向為正） 溢流壩段：單寬壩段（1m壩長）斷面面積A1=123.73m2單寬壩段斷面自重G尸（向下為正方向）單寬壩段斷面形心對壩基中點的力臂 Li=-1.486m （向右為正方向）力矩Mgi=（順時針方向為正）進水口壩段：單寬壩段（1m壩長）斷面面積Ai=586.74m2單寬壩段斷面自重Gi=（向下為正方向）單寬壩段斷面形心對壩基中點的力臂 Li=0.05m （向右為正方向）力矩Mgi=（順時針方向為正）底孔壩段：單寬壩段（1m壩長）斷面面積Ai=518.01m2單寬壩段斷面自重G1=（向下為正方向）單寬壩段斷

10、面形心對壩基中點的力臂 L1=-3.22m （向右為正方向）力矩Mg1=（順時針方向為正）3.1.2 水壓力水壓力分為水平向靜水壓力、豎向水壓力（溢流壩段泄洪時）、地震情況下的動水壓力（此荷載為地震荷載）。1、水平向靜水壓力（1）擋水壩段正常蓄水位情況：上游水深Hu1=18.0m上游水壓力Pu1二力臂Lu1=6m力矩Mpu1=設計洪水位情況：上游水深Hu2=20.94m上游水壓力Pu2=力臂 Lu2=6.98m力矩MPu2=校核洪水位情況：上游水深Hu3=21.3m上游水壓力Pu3二力臂 Lu3=7.1m力矩Mpu3= (2)溢流壩段正常蓄水位情況：上游水深Hui=14.0m上游水壓力Pu1=

11、力臂 Lui=4.67m力矩Mpui=設計洪水位情況：上游水深Hu2=16.94m上游水壓力Pu2=力臂 Lu2=5.65m力矩Mpu2=下游水深Hd2=8.8m下游水壓力Pd2=力臂 Ld2=2.93m力矩MPd2=校核洪水位情況：上游水深Hu3=17.3m上游水壓力Pu3=力臂 Lu3=5.77m力矩Mpu3=下游水深Hd3=9.42m下游水壓力Pd3=力臂 Ld3=3.14m力矩MPd3= (3)進水口壩段正常蓄水位情況：上游水深Hu1=22.2m上游水壓力Pu1=力臂 Lu1=7.4m力矩Mpui=設計洪水位情況：上游水深Hu2=25.14m上游水壓力Pu2二力臂 Lu2=8.38m力

12、矩MPu2=校核洪水位情況：上游水深Hu3=25.5m上游水壓力Pu3=力臂 Lu3=8.5m力矩Mpu2=|(4)底孔壩段正常蓄水位情況：上游水深Hui=26.5m上游水壓力Pu1=力臂 Lui=8.83m力矩Mpui,設計洪水位情況：上游水深Hu2=29.44m上游水壓力Pu2=力臂 Lu2=9.81m力矩MPu2=校核洪水位情況：上游水深Hu3=29.8m上游水壓力Pu3=力臂 Lu3=9.93m力矩MPu3=、豎向水壓力水面線按堰上豎向水壓力是在溢流壩段泄洪時作用在溢流壩面上的水壓力, 水深和下游水深的平均初估。設計洪水位情況：單寬壩段上水體面積A2=38.23m2單寬壩段上水重G2=

13、力臂 L2=-0.12m力矩MG2=校核洪水位情況：單寬壩段上水體面積A3=46.81m2單寬壩段上水重G3=力臂 L3=-0.11m力矩MG3=進水口壩段斜斷面上水重正常蓄水位情況：上游水深Hui=22.2m上游水壓力Gwi=力臂 Lui=12.69m力矩Mwi二設計洪水位情況：上游水深Hu2=25.14m上游水壓力Gw2二力臂 Lu2=12.69m力矩Mw2二校核洪水位情況：上游水深Hu3=25.5m上游水壓力Gw3=力臂 Lu3=12.69m力矩Mw3=3.1.3揚壓力為了確保結構即使在排水系統失效時也能安全運行，本次設計時揚壓力考慮 全水頭。壩底面上游處的揚壓力作用水頭為 Hu（上游水

14、深），下游處為Hd（下游水深）， 其間以直線連接。（1）擋水壩段正常蓄水位情況：上游水深Hu1=18.0m揚壓力U1 =力臂 Lui=-2.75m力矩Mu仔設計洪水位情況:上游水深Hu2=20.94m揚壓力 U2=-1693KN力臂 Lu2=-2.75m力矩MU2二校核洪水位情況:上游水深Hu3=21.3m揚壓力U3=力臂 Lu3=-2.75m力矩Mu3= (2)溢流壩段正常蓄水位情況：上游水深Hui=14.0m下游水深Hdi=0m揚壓力Ui =力臂 Lui=-2.17m力矩MU1=設計洪水位情況:上游水深Hu2=16.94m下游水深Hd2=8.8m揚壓力U2=力臂 Lu2=-0.67m力矩M

15、U2二校核洪水位情況:上游水深Hu3=17.3m下游水深Hd3=9.42m揚壓力U3=力臂 Lu3=-0.64m力矩Mu3= (3)進水口壩段正常蓄水位情況:上游水深Hui=22.20m揚壓力Ui =力臂 Lui=-5.01m力矩Mui二設計洪水位情況：上游水深Hu2=25.14m揚壓力U2=力臂 Lu2=-5.01m力矩MU2二校核洪水位情況：上游水深Hu3=25.50m揚壓力U3=力臂 Lu3=-5.01m力矩Mu3= (4)底孔壩段正常蓄水位情況：上游水深Hu1=26.5m揚壓力U1 =力臂 Lu1=-4.65m力矩MU1=設計洪水位情況：上游水深Hu2=29.44m揚壓力U2=力臂 L

16、u2=-4.65m力矩MU2二校核洪水位情況：上游水深Hu3=29.8m揚壓力U3=力臂 Lu3=-4.65m力矩Mu3=3.1.4地震荷載一般情況下，混凝土重力壩在抗震設計中可以只計入順水流向的水平向地震作用。抗震計算考慮的地震作用包括建筑物自重和地震慣性力，水平向地震作用 的動水壓力，此時，大壩上游水位采用正常蓄水位。1、地震慣性力采用擬靜力法計算重力壩地震作用效應時，沿建筑物高度作用于質點i的水 平向地震慣性力代表值按下式計算：FihGEia"g式中：a h水平向設計地震加速度代表值，取 0.15g;GEi 一集中在質點i的重力作用標準值；己一計算系數，擬靜力法計算地震作用效應

17、時一般取；a質點i的動態分布系數；g一重力加速度，g=9.81m/s2;其中動態分布系數按下式計算：-1 4(h/H)4a 1.4n -1 4 G(hj/H)4i 1 Ge j式中：n壩體計算質點總數；H一壩局；hi、hj分別為質點i、j的高度；Ge一產生地震慣性力的建筑物總重力作用的標準值；根據以上公式計算：擋水壩段：地震慣性力Fi=力臂 L=8.38m力矩乂曰二溢流壩段：地震慣性力Fi=力臂 L=5.56m力矩MFi=進水口壩段：地震慣性力Fi=式中：a h水平向設計地震加速度代表值，取 0.15g;p w水體質量密度標準值；己一計算系數，擬靜力法計算地震作用效應時一般取;H。一水深；根據

18、以上公式計算：擋水壩段：動水壓力Fo二力臂 L=8.28m力矩Mfo=溢流壩段：動水壓力Fo二力臂 L=6.44m力矩Mfo=進水口壩段：動水壓力F0=力臂 L=10.212m力矩mf尸k孔壩段：動水壓力Fo=力臂 L=12.19m力矩Mfo=安全系數及應力計算壩址區巖體主要為堅硬的輝綠巖和砂巖，大壩的建基面基本上分布在弱風化 的輝綠巖和砂巖上。根據地質報告的描述，擋水壩段的建基面基本都在弱風化的 輝綠巖上，因此，計算采用輝綠巖的參數。溢流壩段部位的輝綠巖厚度較小，其 建基面大部分位于砂巖上，為安全起見，計算采用砂巖的參數。(1)擋水壩段正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用

19、之和三P=力矩之和三乂=設計洪水情況：壩基面法向作用之和匯 W=3060KN壩基面切向作用之和三P=力矩之和三乂二校核洪水情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=地震+正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=安全系數及基底應力計算結果：工況正常蓄水位設計洪水校核洪水地震福裁EW (KN)3060EP (KN)EM ()計算參數f，c' (MPa)f安全系數K，K-基底應力 max K KPc|)(Tmin (KPO(2)溢流壩段正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三乂=設計洪水情

20、況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三乂二校核洪水情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=地震+正常蓄水位情況:壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=安全系數及基底應力計算結果:工況正常蓄水位設計洪水校核洪水地震福裁EW (KN)EP (KN)EM ()計算參數f，c' (MPa)f安全系數K，K-基底應力(T max ( KPcj)(T min ( KPC)(3)進水口壩段正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M-設計洪水情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M二校核洪水情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=地震+正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和三 W=壩基面切向作用之和三P=力矩之和三M=安全系數及基底應力計算結果:工不正常蓄水位設計洪水校核洪水地震福裁EW (KN)EP (KN)EMID計算參數f'c' (MPa)f安全系數K，K-基底應力(m max (KPam min (KPa(2)底孔壩段正常蓄水位情況：壩基面法向作用之和1 W=壩基面切向作用之和1 P二力矩之和1 M,設計洪水情況：壩基面法向作用之和1 W=壩基面切向作用之和口 P=力