胡若轩, 徐建荣, 彭育, 赵兰浩

(1.河海大学 水利水电学院,江苏 南京 210098; 2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122)

对于高坝工程,坝址地质条件复杂,受开挖卸载、地下水位升降等因素的影响,两岸岩体物理力学特性和边坡变形状态可能发生变化,导致库岸向河谷中心收缩变形,产生“谷幅收缩”现象[1-3]。

国内已建成的锦屏一级拱坝、溪洛渡拱坝、李家峡拱坝等都出现了不同程度的谷幅收缩现象,对大坝及坝后消能建筑物的安全运行带来较大困扰[4-7]。对此,刘有志等[8]、杨强等[9]、CHENG L等[10]对高拱坝谷幅收缩变形的成因和机制进行了研究分析,结果表明,裂隙水压力改变两岸岩体平衡状态是一重要因素。此外,刘有志等[11]、钟大宁等[12]采用数值模拟方法分析谷幅收缩条件下高拱坝的应力状态,后者还将不同模拟方法得到的结果进行对比,结果表明,在一定程度的谷幅收缩条件下拱坝仍然处于安全状态。

白鹤滩拱坝下游消能建筑物包括反拱型水垫塘和二道坝,一定程度的谷幅收缩可能导致其变形破坏,从而影响枢纽工程的整体安全运行。白鹤滩反拱型水垫塘和二道坝采取设置弹性结构缝的方式适应谷幅收缩,缝内填充三元乙丙橡胶板,但尚未见其效果的定量分析研究。鉴于此,本文借助边界位移法模拟谷幅收缩,采用有限单元法计算得到不同谷幅变形量条件下反拱型水垫塘和二道坝的位移和应力状态,并考虑不同结构缝类型,以分析谷幅收缩变形对消能建筑物的影响以及弹性结构缝的设置对于消能建筑物适应谷幅收缩变形的作用,以便为今后工程实践提供参考。……