金 辉，董延超，温 斌，陈俊杰

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

1 工程概况

荒沟抽水蓄能电站位于黑龙江省牡丹江市海林县三道河子镇，下水库利用已建成的莲花水电站水库，上水库为牡丹江支流三道河子右岸的山间洼地，电站枢纽建筑物主要由主坝、副坝、输水系统和地下厂房等组成。电站装机容量1200MW，上水库总库容1193.7×104m3，为Ⅰ等大（1）型工程，主坝为1级建筑物，最大坝高83.10m，设计洪水标准为200年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。

2 地质条件

坝址区基岩为华力西晚期白岗花岗岩，后期穿插有花岗斑岩岩脉。白岗花岗岩岩质坚硬，抗风化能力强，新鲜岩石饱和抗压强度达124MPa。花岗斑岩岩脉一般宽0.6～2.9m，最大为7.0m左右，岩质坚硬，抗风化能力强，与围岩呈混熔接触。

全风化岩较厚，可分为土状全风化和砂状全风化两层。土状全风化（第⑤层）覆盖于沟底砂状全风化岩上，分布连续，均一性较差，呈土状。粗粒含量约占60%。粘粒、粉粒含量约占40%，饱和，呈可塑～硬塑状。层厚一般2.0～23.0m，为坝基的主要土层。

第四系松散层分布于沟底及两岸山坡，厚度随地貌单元的不同而有所差异。

3 面板堆石坝建基标准

招标设计阶段，对主坝基础重新补做了大量地勘工作，根据新的地勘成果，原可研修编阶段坝基第四系冲积堆积层的粘土质砂重新定义为白岗花岗岩土状全风化。由于前期坝基土三轴试验时剔除了大颗粒（0.5mm以上全部剔除），有扰动，分散性较大，代表性不强，招标设计阶段重新取原状样进行了三轴、固结等试验。根据新的地质资料和试验成果重新论证下游堆石区全部建基于土状全风化的可行性。

3.1 可研修编阶段

趾板和主堆石区局部建基于弱风化基岩上部，其它主堆石区和下游堆石区全部建基于强风化基岩顶部，大坝典型剖面见图1。

图1 可研修编阶段主坝典型剖面图

3.2 施工图阶段

趾板及趾板后30.0m内的主堆石区建基于弱风化基岩上部，其它坝轴线以前的主堆石区建基于强风化基岩上部；坝轴线以后的主堆石区及下游堆石区全部建基于土状全风化层上。大坝典型剖面见图2。

图2 施工图阶段主坝典型剖面图

4 坝体应力应变计算分析

4.1 可研修编阶段

选择最大剖面计算，分级加载模拟施工蓄水过程。坝体及坝基覆盖层采用邓肯E—ν模型，混凝土面板按线弹性模拟。坝体填筑材料参数、土状全风化及面板混凝土计算参数是根据前期三轴试验成果，并参照类似工程，经类比分析确定，见表1，计算结果见表2。

表1 可研修编阶段应力与应变计算参数

表2 可研修编阶段大坝位移应力计算表

4.2 施工图阶段

坝体填筑材料参数、土状全风化及面板混凝土计算参数是根据三轴试验成果，并参照类似工程，经类比分析确定，见表3，计算结果见表4，5。

由表4，5可见：1）竣工期堆石体最大沉降0.6430m，约占最大坝高83.10m的0.77%；运行期堆石体最大沉降0.6590m，约占最大坝高的0.79%。下游堆石区底部基础的粘土质砂层全部保留，对下游堆石区的沉降影响较大，下游堆石区的沉降明显较主堆石区大。2）堆石体内均为压应力，最大压应力值也仅1.84MPa；面板周边缝处最大拉应力0.77MPa，未达混凝土抗拉强度极限值。

5 渗流计算及对比

经平面有限元计算，可研修编阶段方案主坝渗流量为1873m3/d，施工图阶段方案为1747m3/d，由于施工图阶段方案下游保留了渗透系数相对较小的土状全风化层，具有一定的阻水作用，所以渗流量要略小于可研方案，而施工图阶段方案的浸润线在坝体部分略高于可研方案，符合一般规律。由于面板坝防渗效果较好，下游水头较低，所以下游出溢点附近渗透比降较小，约为0.17，小于全风化层的临界比降均值2.61（破坏比降均值为3.94），满足渗透稳定要求。

表4 堆石体与面板的位移结果 m

表5 堆石体与面板的应力结果

6 结语

从坝体应力、应变计算结果看，虽然施工图方案比可研推荐方案在堆石体竖直位移、面板法向位移等略有增大，但均在允许范围内，与类似工程接近，符合一般规律，可满足设计要求；保留下游土状全风化层与否对渗流影响不大；参照结合、对比国内外类似工程经验，荒沟工程施工图设计阶段面板堆石坝坝基开挖的设计方案是可行的，且节省投资8483.17万元。坝基优化后的施工图阶段方案较可研修编阶段在工程量和投资上都具有明显优势，节省工期、减少弃渣和占地，在技术上也是可行的。