某水闸枢纽消力池底板稳定问题的思考

戴明亮

(上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 工程失事概况

安徽省黄山市新安江湖边水利枢纽于2010年11月30日开始蓄水，上游水位到达门顶开始溢流，其中4号孔(自左岸至右岸编号)闸门开启角度34度，放水4d，其余闸门直立未开启。2010年11月27日检查发现，4号孔下游消力池底板斜坡段失稳浮起。

2 原因分析

经现场踏勘，结合模型试验分析，下游消力池斜坡段发生失稳，可能是多方面因素造成的，拟从消力池抗浮稳定、水流冲击力、地基松软等因素进行系统分析。

2.1 抗浮稳定分析

工况1：排水失效，防渗墙、铺盖发挥作用。在斜坡底板的水压力水头为116.47m，大于115.3m，抗浮不够。

工况2：防渗墙失效，铺盖、排水均发挥作用。斜坡底压力为115.21m，斜坡底板抗浮稳定。

工况3：铺盖、防渗墙、排水均失效。铺盖、防渗墙、排水均失效，斜坡底压力为117.81m，抗浮不够。

3种工况下的渗流位势图如图1所示。

图1 3种工况下的渗流位势图(单位：m)

根据以上渗流计算成果，得出以下结论：

斜坡底板厚度0.6m，若不考虑脉动水压力，可承担的水头为0.818m，下游水位114.5m时，在斜坡底板下水压力水头小于15.3m时，抗浮是稳定的；设计工况、不过流时，斜坡段底板下压力水头为114.85m，是稳定的；下游排水效果对斜坡抗浮稳定影响大，当排水不畅时，抗浮是不稳定的。

2.2 水流冲击分析

(1)冲击应力分析

钢坝闸第4孔开度34度，放水4d。闸门开度为，门顶下降高度为0.95m，按水位122.4m，过流量为2m3/(s/m)，流速为2m/s。按平抛运动计算的水流模型图如图2所示。

图2 按平抛运动计算的水流模型图(单位：m)