洛凡水电站厂房整体稳定设计方法差异性分析

发表时间:2020/12/11   来源:《科学与技术》2020年第23期   作者:万莹、孙正华
[导读] 洛凡水电站厂房依据《水电站厂房设计规范》SL 266-2001进行设计,随着时代的发展,其整体稳定计算理论及方法有了改进,其是否依旧满足现行规范要求

          万莹、孙正华
        贵阳勘测设计研究院,贵州贵阳 550081

        摘要:洛凡水电站厂房依据《水电站厂房设计规范》SL 266-2001进行设计,随着时代的发展,其整体稳定计算理论及方法有了改进,其是否依旧满足现行规范要求,是否能够指导现行设计,有待复核。本文依据现行规范NB/T35011-2016和SL266-2014,对其进行复核,结果表明,其依旧满足现行规范要求,且现行两种厂房整体稳定性设计方法的安全度较为接近,但滑动面的法向分力值越大时,SL规范较NB规范计算方法更为敏感。
关键词:地面厂房;分项系数法;单一安全系数法;抗滑稳定;差异性;
1  工程概况
        洛凡水电站工程位于贵州省册亨县岩架乡洛凡村境内、大田河下游的伏流河段上,水库正常蓄水位556.5m,与汛期河水位557m基本相当,为河道取水。枢纽工程开发任务以发电为主,水库无库容,为无压引水式电站。电站装机25MW,多年平均发电量8808万kW.h。装机年利用小时3523h,工程等别为Ⅳ等,工程规模为小(1)型,枢纽建筑物由混凝土挡水坝、右岸引水系统、地面厂房等组成。
2  厂房布置
        厂房为岸边地面厂房,安装间布置于主机间左侧,与主机间呈“一”字形排列。副厂房与主厂房纵向平行布置,位于主厂房上游侧。主、副厂房尺寸46.1m×23.2m ×30.8m (长×宽×高)。主机间内安装3台立轴混流式水轮发电机组,总装机容量25 MW(2×10MW+5MW)。机组安装高程393.20m;发电机层高程400.40m,安装间及厂区地面高程402.40m,进厂公路位于安装间左侧。开关站布置在主厂房安装间左端上游侧开挖平台402.40m高程上,面积28m×10m (长×宽)。
3  厂区地质条件评价
        厂房基础建基面为中厚层至块状隐晶至细晶石灰岩,属弱风化岩体,为中硬岩,岩体质量属BⅡ类岩体,岩体完整,裂隙不发育,强度较高,抗滑、抗变形性能较强,溶蚀裂隙已用混凝土回填,能满足承载力的要求,其物理学参数如表1。
        厂房后坡岩层产状为N8°W,NE∠20°,边坡为顺向坡,自然状态下处于稳定状态。厂房建基面为388.333m高程,开挖深度为14~25m,在厂房后坡形成高约10m的永久边坡,其整体稳定性主要受控于边坡岩体内的结构面层面。结合压力管道及泄水槽的开挖,边坡内没有发现夹层,无不利结构面组合,受风化及爆破影响,局部有不稳定小块体,施工期已全部清除。边坡稳定性较好,边坡处理措施为喷混凝土、局部锚杆挂网支护。
        厂房左右侧边坡为横向岩质边坡,边坡岩体为厚层或块状灰岩,无不利结构面组合,边坡整体稳定性好。厂房后边坡表层分布1~4m崩塌堆积物,成分灰岩块石夹粘土组成,结构松散,稳定性较差,施工中已全部清除。
4  厂房整体稳定性复核
        目前,以国家能源局为代表的行业标准NB/T 35011自2013年改版之后,就以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计法要求进行厂房整体稳定计算分析[1~3]。而以水利部为代表的行业标准SL 266 自2001年以来,一直采用经过实践检验过的安全系数法[4~5]。本文将以洛凡水电站厂房整体抗滑稳定分析为实例,采用该2种计算方法进行对比分析,说明其是否依旧满足现行规范,以及在计算过程中存在的差异性和成果影响。
        (1)计算公式差异性对比分析
        单纯从SL266-2014(SL266-2014)规范和NB/T35011-2016规范中对厂房整体抗滑稳定计算公式进行对比分析,其左右端两端均反映厂房整体稳定承载能力极限状态设计要求。
 
        通过对比分析,发现该2套计算公式存在以下差异:
        1)NB以结构可靠度理论反应结构的安全性能,与传统的单一安全系数法(SL规范)存在一定的对应关系,其主要的最大差别是对地基的物理学参数f、c值进行了折减,考虑其实验或者取值存在的误差。
        2)NB与SL规范中计算荷载的意义是相同,但由于其规范的荷载组合存在部分不一致的情况,导致其计算荷载稍有不同。
        3)NB与SL规范中对基础是“岩基”和“非岩基”的计算公式略有不同。


        (3)实例对比差异性
        通过对洛凡水电站厂房分别采用SL 266-2014(SL 266-2001)和NB/T35011-2016规范的整体稳定设计方法,按抗剪断强度公式计算的整体稳定计算成果的比较,见表5。洛凡水电站厂房建筑物级别为3级,该实例说明,采用该2种计算方法,其计算结果基本趋于一致,SL规范的持久工况比NB规范的安全系数偏保守,但其特殊工况和特殊工况的又相对较不安全。

3 小结
        ⑴洛凡水电站厂房整体稳定仍然满足现行规范要求。
        ⑵以洛凡水电站厂房为例,经过对两种计算方法的对比分析,发现采用两种方法的计算结果基本接近。以单一安全系数法为基础的SL 266规范,用实践工程证明了其实用性。以概率论和分项系数为理论基础的NB/T 35011规范的理论体系更加严密,较好地反映了现实计算取值中存在的不确定性。
        ⑶以洛凡水电站厂房为例,两种计算方法差异性较大的是在不同建筑物级别和作用力大小上,SL 266规范比NB/T 35011规范对更为敏感。
参考文献:
[1]  张勇,肖平西,安旭,侯建国. 水电站厂房抗滑稳定分项系数设计方法研究[J]. 人民长江,2012,43(24):25-38.
[2]  刘志明,雷兴顺.可靠度设计方法在水利技术标准中的应用[J].工程建设与管理,2009,( 20) : 45 - 48.
[3]  蒋德勇. 水闸抗滑稳定目标可靠指标校准与分项系数研究[D].成都: 四川大学,2005.
[4]  黄东军,聂广明,苗琴生,等. 混凝土重力坝可靠度校准和分项系数极限状态设计方法研究[J]. 水利水电勘测设计标准化,2000( 2):9-34.
[5]  汪小刚,董育坚. 岩基抗剪强度参数[M]. 北京: 中国水利水电出版社,2010.


作者简介:
万莹,1989年9月19日生,女,湖北武汉,硕士研究生,工程师,主要从事水电水利工程水工设计及施工组织设计工作。
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