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毛坦水电站大坝结构安全性态分析评价

汪繁荣

【摘要】以毛坦水电站的砌石拱坝为例,通过对大坝水平位移观测资料进行定性和

定量分析,得出了大坝坝体位移变化符合拱坝的一般变形规律,大坝变形整体协调性

好.采用拱冠梁法和三维有限元法对毛坦水电站大坝的结构性态进行了计算分析,并

在此基础上,对大坝的安全性态进行了综合分析和评价:大坝砌体主应力在各种工况

下主压应力均满足规范要求,主拉应力基本满足规范要求.该方法可供其他拱坝的安

全鉴定工作参考.

【期刊名称】《长江工程职业技术学院学报》

【年(卷),期】2013(030)003

【总页数】5页(P8-12)

【关键词】砌石拱坝;结构分析;安全性态;综合评价

【作者】汪繁荣

【作者单位】长江工程职业技术学院,武汉430212

【正文语种】中文

【中图分类】TV641

1工程概况

毛坦水电站位于安徽省黄山市黄山区秧溪河流域焦村镇毛坦村，是以发电为主，兼

有防洪、养殖等综合效益且具有多年调节能力的中型水电站枢纽［1］。毛坦水电

站主体工程于1987年12月1日开工，1989年1月3日开始浇筑基础混凝土，

1991年4月1日发电试运行，同年7月主体工程全部建成。该枢纽工程由拦河坝、

引水隧洞、发电厂房、升压站、输电线路等建筑物组成。

大坝为细石混凝土砌石双曲拱坝，坝顶高程233.50m，最大坝高55.0m，坝底厚

度13.331m，坝顶宽度2.5m，坝顶弧长187.6m，坝顶弦长164.1m，大坝厚高

比为0.242，弦高比为2.98。

在毛坦水电站大坝施工过程中，由于地质条件、施工条件等因素变化，在坝体结构

上作了设计变更，主要包括：基坑开挖到178.00～178.50m高程时已达新鲜基岩，

将坝体建基面由原来设计的176.00m高程提高到178.50m高程；坝外灌浆平台

取消，在坝内1.0m处设置帷幕线进行造孔灌浆；坝头原设置灌浆平洞，后改为在

坝头公路设置帷幕线造孔灌浆；原大坝左右坝肩190.00m高程处设计宽1.2m的

收缩缝，后取消了该收缩缝；右坝头230.00m高程以上原设计用混凝土浇筑，后

改为浆砌石护坡。

毛坦水电站大坝1991年开始蓄水，经历了1991年、1996年两次特大洪水，运

行状态基本良好，但大坝在运行过程中大部分观测设施被损坏或无考证资料。此外，

毛坦水电站目前已运行18年，但未进行过系统的安全鉴定，无法掌握工程运行性

态。

2水平位移观测资料分析

大坝布置了三条倒垂线和三条正垂线用于观测坝体的水平位移，正倒垂线结合使用，

用垂线坐标仪进行测读，观测坝体径向和切向位移，共12个测点。现在各个测点

工作正常，能进行正常观测。各测点过程线见图1～图2所示。

图1切向位移过程线

图2径向位移过程线

2.1观测资料的分析

通过对三条正倒垂线径向水平位移观测资料系列的过程线和特征值分析，得到如下

结论：

（1）毛坦大坝径向位移和切向位移均呈明显的周期性变化，主要受气温变化影响，

即温度升高，坝体膨胀，向上游、河谷方向变形，一般在每年的7月下旬至8月

下旬期间径向位移会出现极小值（最小值为－15.69mm，发生在2000年7月25

日右垂线处），切向位移向河谷方向的变形达到最大值（最大值为5.19mm，发

生在2000年8月12日的右垂线处）；反之，坝体收缩，向下游、两岸变形，一

般在每年的1月下旬至2月份出现位移极值，径向位移最大值为9.88mm，发生

在2005年2月21日的右垂线处。拱冠正倒垂在对称面附近，切向变形较小，一

般位移变幅在1.5mm之间。

（2）库水位对坝体水平位移稍有影响，随着库水位的升高，大坝坝体向下游、向

两岸位移。

（3）三条垂线处径向位移变化同步，每年位移极值相差不到2mm，表明大坝变

形整体协调性较好。

（4）从变幅和位移大小来看，右岸径向位移的变化比其它部位略大，这主要与右

岸坝体裂缝有一定关系，但径向位移和切向位移变化均有良好的周期性规律性，且

变幅未有明显增加，表明右岸裂缝的灌浆起到了一定的控制作用。

2.2裂缝开度分析

大坝于1991年建成蓄水，当年冬季在右侧坝体发现两条竖向裂缝，一条距坝端

22.6m，裂缝从基础开裂至坝顶，缝宽1.5～2.0mm，曾于1992年4月对