何涛洪 曾 旭
（遵义水利水电勘测设计研究院，贵州遵义563000）
【摘要】 落水孔水库大坝为兴建在软岩上的浆砌石双曲拱坝，其坝体压应力大于坝基承载力。本文描述了该坝体通过设置垫层混凝土后的应力复核成果，发现坝基应力改善明显。
【关键词】拱坝；应力；承载力；垫层混凝土
1.工程概况
落水孔水库工程位于仁怀市三合镇境内，水库总库容250万rn3，正常蓄水位906. Sm，属小(1)型水库。枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水管和放空管组成．水库大坝为20世纪70年代修建的浆砌石双曲拱坝，最大坝高37m，顶宽3.2 rn，坝顶外弧长173. 9m，底宽9. 5m，厚高比0.257。坝体材料为80号水泥砂浆砌料石，坝面采用100号水泥砂浆勾缝，坝底设置2m厚C15混凝土基础垫层及齿槽。大坝各层拱圈特性如表1所列。
坝址坐落在志留系下统韩家店组(S．h)地层上，岩性为砂质泥岩。坝址地形为基本对称的“V”形河谷，左岸地形较陡，右岸地形较缓。坝址区岩层倾下游，偏左岸，岩层产状N75。~86。E/SE /28。~30。坝基、坝肩置于弱风化层内，其岩体允许承载力1.8~2. OMPa。
2.坝基应力复核计算及成果分析
2.1 荷载组合
基本组合①：正常蓄水位906. 50m与相应下游水位879. 00nl+泥沙压力（淤沙高程881. 61m）+自重+扬压力+温降；
基本组合②：设计洪水位907. 58m与相应下游水位881. 64m+泥沙压力（淤沙高程881. 61m）+自重+扬压力+温升；
基本组合③：水库死水位888. 50m与相应下游水位871. 40m+泥沙压力（淤沙高程881. 61nl）+自重+扬压力+温升；
特殊组合①：校核洪水位908. 04m与相应下游水位882. 29m+泥沙压力（淤沙高程881. 61m）+自重+扬压力+温升。
2.2坝体应力复核计算
2.2.1计算参数
a．坝体参数。坝体材料为80号水泥砂浆砌料石（石料饱和抗压强度大于40MPa），参照《砌石坝设计规范》( SL 25-2006)中M7.5水泥砂浆砌料石取值，其各种特性参数如下：
容重：23 kN/m3；
弹性模量：7.0(；Pa：
线膨胀系数：8×10'6：
泊松比：0. 22。
b．坝基岩体参数。坝基、坝肩置于弱风化层内，坝基弹性模量为3. OGPa；泊松比为0.33。
c．砌石体容许应力值。拱坝周边容许拉应力为1. OMPa，其他部位容许拉应力为0.8MPa;基本荷载组合：4. OMPa；特殊荷载组合：4. 7MPa
2.2.2 计算成果
坝体应力采用“ADAO拱坝分析与优化软件”进行分析计算，各种工况应力计算成果如表2～表5所列。
2.2.3计算成果分析
从应力成果可知，基本荷载组合①正常蓄水位+温降情况下，最大主压应力为2. 25MPa，发生在拱冠873. 40m高程下游面；最大主拉应力为0.78MPa，发生在拱冠梁873. 40m高程上游面。基本荷载组合②设计洪水位+温升情况下，最大主压应力为2．OIMPa，发生在拱冠梁873. 40m高程下游面；最大主拉应力为0. 29MPa，发生在左、右拱端873. 40m高程下游面。基本荷载组合③死水位+温升情况下，最大主压应力为1. 97MPa，发生在左、右拱端873. 40m高程上游面；最大主拉应力为0. 57MPa，发生在左、右拱端876. 40。高程下游面。特殊荷载组合①校核洪水位+温升情况下，最大主压应力为2. 05 MPa，发生在拱冠粱873. 40m高程下游面；最大主拉应力为0. 54MPa，发生在拱冠梁873. 40m高程上游面。
各种计算工况下，最大主压应力和拉应力值均满足规范要求。但弱风化中上部砂质泥岩允许承载力为1.8~2. OMPa，在基本荷载组合①、基本荷载组合②和特殊荷载组合①下，坝基岩石承载力不满足要求。鉴于坝基设置有2m厚C15混凝土基础垫层，考虑其改善作用，故需验算坝基应力，进而判断坝基承载力是否满足要求。
3.坝基应力复核计算
3. 1 计算假设
根据《工程地质计算和基础处理》中“地基内的应力及变位”，假定坝基为均匀和各向同性的线弹性地基，为一半无限的弹性平面，作用在C15混凝土基础垫层上的应力视作线性分布荷载U=U。+kx，采用弹性理论进行计算。
3.2计算公式及简图
3.2.1计算公式
当地基面上作用有一段线性分布荷载时，地基内各点应力通过基本公式（弗拉芒公式）积分求得，计算公式如下：
下图为计算简图
3.2.2计算成果
根据前述坝体应力计算成果，拟定4种计算工况下最大压应力发生位置线性分布荷载方程如下：
基本荷载组合①正常蓄水位+温降情况下，σ：1. 055+0.29875x：
基本荷载组合②设计洪水位+温升情况下，σ：1. 09+0.23x：
基本荷载组合③死水位+温升情况下σ：1. 065-0.22625x：
特殊荷载组合①校核洪水位+温升情况下, σ：1. 11+0.235x。
根据上述计算公式，计算成果如表6所列。
从上表可知，基本荷载组合①正常蓄水位+温降情况下，在线性分布荷载矿=1. 055 +0. 29875x作用下地基应力水平向最大值压应力为0. 42MPa，竖直向最大值压应力为0. 94MPa。基本荷载组合②设计洪水位+温升情况下，在线性分布倚载盯=1. 09+0.23x作用下地基应力水平向最大值压应力为0. 42MPa，竖直向最大值压应力为0. 86M Pa?基本荷载组合③死水位+温升情况下，在线性分布荷载盯=1. 065 -0.22625x作用下地基应力水平向最大值压应力为0. 41 MPa，r竖直向最大值压应力为0. 84MPa特殊荷载组合①校核洪水位+温升情况下，在线性分布荷载U=1.11+0. 235x作用下地基应力水平向最大值压应力为0. 43MPa，竖直向最大值压应力为0.88MPa。以上各值均小于坝基砂质泥岩允许承载力1.8~2. OMPa，故坝基承载力满足要求
4结论
a．该工程经过多年的运行检验，坝体未发现裂缝，计算成果与运行情况基本吻合。
b．通过该工程的复核验算，其坝基垫层混凝土对坝基应力的改善效果是显著的。
c．设置坝基垫层混凝土改善其坝基应力，对软岩上兴建刚性坝有一定的借鉴作用。
