混凝土面板堆石坝中高趾墙结构应力计算分析

谢 浩，刘斯宏，王柳江，黄明坤，张 媛

（河海大学水工结构研究所，江苏 南京 210098）

0 前 言

混凝土面板堆石坝设计中，通常采用混凝土高趾墙的方式来弥补地形、地质条件的缺陷或处理与岸边相邻水工建筑物合理衔接问题[1]。SL228—2013《混凝土面板堆石坝设计规范》中定义趾墙为: “布置在趾板线上和面板连接的混凝土挡墙”，这表明高趾墙兼有趾板和挡土墙的双重作用。近年来，采用高趾墙的面板堆石坝工程不断增多，陆希等[2]通过材料力学法分析了公伯峡面板堆石坝高趾墙的应力状态及安全系数；沈振中等[3]采用三维非线性动力有限元方法，研究了海甸峡水电站面板堆石坝高趾墙的动力变形特性，论证了高趾墙在地震工况下的安全性；李振纲[4]以吉音水利枢纽工程为例通过三维有限元静动力分析表明了高趾墙作为非受力结构的垂直防渗体的可行性。本文采用材料力学法和三维整体有限元两种方法计算某工程高趾墙的结构应力，并对两种方法进行对比分析。

1 某工程高趾墙方案设计

某水电工程以发电为主，水库正常蓄水时上游水位340.0 m，下游水位260.0 m，最大坝高90.5 m，水库总库容5.42亿m3，电站装机容量230 MW，保证出力69.4 MW，多年平均发电量10.5858亿kW·h。工程枢纽主要由混凝土面板堆石坝、高趾墙、左岸岸坡式溢洪道、右岸泄洪排沙洞、引水发电系统及地面厂房等建筑物组成。

工程坝趾处河谷呈不对称 “V”形，左岸近河床存在宽100～140 m、坡角10°～15°的较平缓坡地，缓坡后山坡地形坡角30°～35°。右岸山坡地形坡角35°～45°。……