基于参数反演法面板堆石坝长期运行变形分析

韩 勇

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002）

1 工程概况

水布垭面板堆石坝位于湖北省恩施州巴东县境内的清江中游河段，是清江干流三级开发的龙头水利工程，具有发电和防洪等综合效益。水布垭坝址上距恩施市117km，下距清江第二梯级隔河岩电站92km。水库的正常蓄水位高程400m，大坝坝型为混凝土面板堆石坝，坝顶高程409m，最大坝高233m，最大坝前作用水头222m，其坝高和坝前水头在国内外同类型已建、在建大坝中居首位。左岸溢洪道最大下泄流量18280m3/s，相应单宽流量204m3/（s·m）。 右岸引水式地下电站装机4台，总装机容量1840MW，年平均发电量39.84亿kW·h。

2 坝体三维模型

根据水布垭面板堆石坝坝体几何参数和周围山体地形地质资料，建立面板堆石坝三维数值计算模型。三维网格主要采用八节点六面体等参元，为了适应基岩不规则边界，局部将六面体单元退化为五面体甚至四面体单元，大坝的三维计算模型有限元网格如图1。

图1 大坝三维计算模型网格

3 运行期坝体各部分材料变形参数样本构造

为了反演坝体堆石料在运行期间各堆石体材料的流变参数，以坝体运行期的变形实测值为依据，通过流变模型的9个参数 （c，d，η，m，cα，cβ，dα，dβ，λv）对流变位移变化的试算及敏感性分析[1]，确定坝体填筑堆石料经过参数敏感性分析，确定c，η，cα，cβ，λv5个参数作为流变敏感参数进行反馈分析。参与反演的各堆石料流变参数的取值范围如表1，参与反演的各堆石料变形参数取值水平如表2。

表1 各堆石料变形参数取值范围