积石峡水电站导流洞堵头稳定性分析

权 锋，郭红彦

（中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西 西安 710065）

积石峡水电站采用全年围堰挡水、导流隧洞和泄洪排沙底孔导流、基坑全年施工的导流方式。导流洞与中孔泄洪洞采用 “龙抬头”的方式结合，导流洞总长660.0 m，其中非结合段长117.0 m，结合段长500.0 m，导流洞堵头为1级永久建筑物，设计标准与大坝相同，挡水水头80.0 m。在永久建筑物具备下闸条件、导流洞利用钢闸门下闸封堵之后，进行导流洞永久堵头的施工。为了研究堵头的稳定性，本文主要采用了两种解析法进行计算，并采用三维有限元计算方法对堵头的稳定性进行复核，从而确定堵头的长度。

1 设计资料和计算参数

1.1 结构简图

堵头为楔形体，堵头纵剖面见图1。

1.2 设计工况

校核洪水位 1 860.40 m，正常蓄水位 1 856.00 m，导流洞开挖断面面积190.06 m2，衬砌后面积140.49 m2，初拟封堵长度40 m，衬砌后高程洞底1 778.00 m、 洞顶 1 793.00 m，开挖洞底高程 1 777.00 m、洞顶高程1 794.00 m。设计工况见表1。

图1 导流洞堵头纵剖面（单位：cm）

1.3 计算参数

衬砌混凝土强度等级为C25时，弹性模量取28.0 GPa，泊松比 0.167，容重 25 kN/m3； 强度等级为 C20 时，弹性模量取 25.5 GPa，泊松比 0.167，容重24 kN/m3。混凝土与混凝土之间的抗剪断参数f′=1.0，c′=0.8 MPa； 混凝土与围岩之间 f′=0.65，c′=0.45 MPa。导流洞封堵段围岩物理力学参数见表2。

表1 堵头设计工况

表2 导流洞封堵段围岩物理力学参数

2 基本假定

（1）堵头混凝土与原衬砌混凝土为各向同性的线弹性材料，围岩为弹塑性材料。

（2）围岩及堵头内渗透水压力和下游水压力暂时不计。

（3）顶拱部位衬砌混凝土与堵头混凝土之间以及衬砌外表面与围岩之间是脱开的。……