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大坝安全评价技术要求

☆大坝安全评价技术要求三、基础资料四、现场安全检查五、大坝安全专项分析评估六、大坝安全综合评价☆基础资料1 工程规划、勘测、设计、试验资料2 施工质量控制与检测(查)资料3 验收资料4 监测资料5 运行管理资料6 历次加固处理资料7 此前的大坝安全鉴定资料等⏹“三无” 、“三边”工程,基础资料匮乏,补充工程地质勘察及必要的混凝土与金属结构检测小型水库大坝注册登记表、水库大坝注册登记审查意见表有关管理体制改革的相关文件☆现场安全检查由鉴定组织单位组织大坝现场安全检查组,根据大坝安全鉴定工作计划,通过座谈、查阅档案资料、现场察看与询问以及测量等手段,对水库枢纽工程主要建筑物的运行现状及大坝安全管理的各个环节进行全面、系统的检查,填写现场安全检查表,编写现场安全检查报告,并对安全鉴定工作提出指导性意见。

☆大坝安全专项分析评估1 工程质量评价2 运行管理评价3 防洪安全复核4 结构安全评价5 渗流安全评价6 抗震安全评价7 金属结构安全评价1 工程质量评价1 评价工程地质及水文地质条件;2 评价工程的实际施工质量(含基础处理、结构形体和材料等)是否满足国家现行规范、规程或规定要求;3 核查工程投入运用后在质量方面的实际情况和变化,能否确保工程安全运行;4 为大坝安全评价提供符合工程实际的原体参数。

⏹评价应通过现场巡视检查,历史资料考证分析,补充勘探、试验、检测等途径综合进行。

2 运行管理评价⏹包括对大坝运行、维修、安全监测等方面情况的评价。

⏹运行、维修、安全监测三方面均达到要求,大坝处于完整的可运行状态,可认为大坝运行管理“好” ;⏹三方面大多满足有关要求,大坝运行基本正常,可认为大坝运行管理“较好” ;⏹三方面大多达不到有关要求,大坝无法正常运行,可认为大坝运行管理“差” 。

3 防洪安全复核1 考虑建坝后环境的改变,复核并确定水库防洪标准;2 根据运行期延长的水文资料对设计洪水进行复核;3 调洪计算;4 水库抗洪能力复核;5 溃坝损失评估。

3.1 防洪标准复核3.2 设计洪水复核⏹设计洪水包括设计洪峰流量、设计洪水总量和设计洪水过程线。

⏹由流量资料或雨量资料推求。

⏹对天然河道槽蓄能力较大的水库,应采用入库设计洪水资料进行复核计算。

若设计阶段采用坝址设计洪水的,应尽可能改用入库设计洪水,或估算其不利影响。

⏹对于难以获得流量资料的中、小型水库,可采用雨量资料或经验公式推求洪水的方法,但应对其计算成果进行合理性检查。

3.3 调洪计算⏹核定起调水位⏹复核调洪运用方式⏹复核水位~库容~泄量曲线⏹根据入库洪水过程、库容曲线、泄量曲线以及水量平衡推求水库水位变化过程和泄洪过程。

3.4 水库抗洪能力复核⏹坝顶超高与防渗体顶高程复核⏹Y=R+E+A⏹波浪爬高R⏹风壅增高E⏹安全加高A3.5 溃坝损失⏹生命损失⏹经济损失⏹社会、环境影响“洪水淹没图”4 结构安全评价⏹复核计算大坝、近坝库岸及与大坝安全有关的其它建筑物在静力条件下的变形、强度及稳定是否满足现行有关规范的要求;⏹土石坝-大坝变形及稳定分析;⏹混凝土坝、浆砌石坝及泄、输水建筑物-强度及稳定分析。

4.1 土石坝结构安全评价1 变形分析⏹分析内容包括沉降(竖向位移)分析、水平位移分析、裂缝分析及应力应变分析。

⏹分析方法(途径)变形分析应通过监测资料分析和计算分析综合进行,两者应相互验证和补充。

对有变形监测资料的大坝,首先应作监测资料分析;当缺乏变形监测资料且大坝已发生异常变形和开裂的,或沿坝轴线地形和地质变化较大有开裂疑虑的,可进行变形计算分析。

观测资料分析:过程线、特征值、数学模型,等;变形计算分析⏹裂缝分析和应力应变分析。

⏹竖向裂缝倾度法、分层总和法、有限元法⏹水平裂缝薄粘土心墙坝,可通过设在拱效应显著部位的沉降、应变及应(压)力观测资料分析判断是否产生水平裂缝,或通过应力应变计算分析找出拉应力区或主应力明显减小部位,判断是否产生水平裂缝或水力劈裂。

⏹应力应变分析Ⅰ、Ⅱ级高坝,特殊要求的土石坝,通常采用有限元法计算,当有变形(应变)观测资料时,可通过反演计算确定有关计算参数。

2 坝坡抗滑稳定分析⏹按《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)及《混凝土面板堆石坝设计规范》(SL228-98)规定执行。

⏹大坝现状实际环境条件和计算参数.⏹关键问题✓计算工况✓计算方法✓计算参数确定✓评价标准计算工况1 正常工作条件⏹正常蓄水位(或设计洪水位)形成稳定渗流的下游坡;⏹死水位(或1/3坝高水位)的形成稳定渗流的上游坡;⏹正常蓄水位(或设计洪水位)与死水位之间的经常性的正常降落的上游坡。

2 非常工作条件⏹校核洪水下有可能形成稳定渗流的下游坡;⏹水库水位非常降落的上游坡;⏹长期降雨期有可能被雨水饱和的坝坡。

⏹上述计算水位应采用防洪标准复核确定的特征水库。

当大坝坝顶兼作公路时,稳定分析中应计及车辆荷载。

计算方法坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法。

对于均质坝、厚斜墙坝和厚心墙坝,宜采用计及条块间作用力简化毕肖普法(Simplified Bishop);对于有软弱夹层、薄斜墙、薄心墙坝的坝坡稳定分析及任何坝型,可采用满足力和力矩平衡的摩根斯顿—普赖斯(Morgenstern—Price)等方法。

评估标准坝坡抗滑稳定的安全系数,采用计及条块间作用力的方法时,坝坡抗滑稳定安全系数应不小于下表规定的数值;当采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数时,对1级坝正常运用条件下的最小安全系数应不小于1.30,其它情况应比表中规定的数值减小8%。

评价方法⏹现场检查法通过现场检查和观察大坝的变形、沉降、位移、渗漏等情况,判断其结构安全性。

⏹监测资料分析法通过监测资料的整理分析,了解大坝位移、变形、应力等观测值的变化、有无异常以及变化规律,并建立监测量与作用荷载、时间、空间等因素之间的统计或混合数学模型,通过监测量的实测值或数学模型推算值与有关规范或设计、试验规定的容许值(如容许应力、安全系数、容许挠度、容许裂缝宽度、容许位移等)的比较,判断大坝的结构安全性。

⏹计算分析法主要通过理论计算分析评价大坝的结构安全性,应按有关设计规范或手册进行-材料力学方法、有限元法参数确定⏹能够反映大坝现状⏹钻孔取样试验✓室内试验✓现场试验⏹混凝土检测荷载确定⏹作用荷载及荷载组合按有关设计规范或手册执行(运行期)。

⏹荷载计算应按调洪演算与观测资料(扬压力系数)成果进行。

评价标准⏹首先观测大坝是否存在直观上的险情,然后再结合观测值和计算值是否超过或小于规范、设计等规定的控制指标来综合评判。

⏹现场检查严重裂缝、位移、倾斜、漏水等险情⏹观测资料分析位移、变形、应力、裂缝开合度等的实测值超过有关规范或设计、试验规定的容许值,或数学模型推算值超过有关规范或设计、试验规定的容许值,或与作用荷载、时间、空间等因素的关系突然变化,与以往同样情况对比有较大幅度增长。

⏹计算分析不满足规范规定4.3 泄、输水建筑物结构安全评价⏹泄流能力、水面线、消能防冲等水力学复核;⏹计算复核泄、输(引)建筑物的变形、强度与稳定性是否满足现行规范要求。

往往会忽略4.4 其他结构安全问题⏹坝顶宽度⏹上游护坡⏹近坝库岸⏹……4.5 大坝结构安全评价结论⏹大坝抗滑稳定是否满足规范要求;⏹大坝是否产生危及安全的变形(含裂缝或接缝);⏹大坝(混凝土坝与浆砌石坝)强度是否满足规范要求;⏹与大坝安全有关的其它建筑物的强度、稳定性及变形是否满足规范要求;⏹近坝库岸是否稳定。

✓5方面均满足要求,大坝结构安全,定为A级;✓其中某一方面(以上)不满足要求,且可能产生巨大危害的(如拱坝拱座的稳定性及土石坝的坝坡抗滑稳定性不满足),大坝结构不安全,定为C级;危害不大(如局部裂缝、应力不满足、配筋率略低等情况),可以通过加强观测及时予以补救处理的情况,定为B级。

5 渗流安全评价⏹渗流安全评价主要复核原设计、施工的渗流控制措施和当前的实际渗流状态能否保证大坝按设计条件安全运行:✓复核工程的防渗与反滤排水设施是否完善,设计、施工(含基础处理)是否满足现行有关规范要求。

✓检查工程运行中发生过何种渗流异常现象,判断是否影响工程安全。

✓分析工程现状条件下各防渗和反滤排水设施的工作性态,并预测它们在未来高水位运行时的渗流安全性。

✓对存在渗流问题的大坝,应分析原因和可能产生的危害。

评价方法⏹现场安全检查、监测资料分析、计算分析。

⏹现场安全检查主要是看是否存在异常渗漏险情。

⏹监测资料分析是通过渗流监测资料的整理分析,了解渗流压力的分布情况,以及渗流压力、渗流量随水位、降雨、时间、空间等因素的变化规律,并将监测资料分析结果与各种设计或试验给定的允许值(如各种允许比降、扬压力、安全系数等)相比较,判断大坝渗流安危程度。

⏹计算分析(有限元计算、水力学公式)。

接触渗透稳定问题⏹很多惨痛教训,必须高度重视✓新疆生产建设兵团八一水库(2004.1.22)✓青海英德尔水库(2005.4.28)✓甘肃小海子水库(2007.4.19)✓内蒙古岗岗水库(2007.7.11)⏹通过设计、施工质量复核,现场检查、检测和运行表现予以评价⏹计算作为辅助渗流安全评价结论⏹各种岩土材料的实际渗流比降小于规范允许下限,坝基扬压力小于设计值,且运行中无渗流异常征兆时,大坝渗流性态安全,A级;⏹各种岩土材料的实际渗流比降大于规范允许下限,但未超过其上限或同类工程的经验安全值,坝基扬压力不超过设计值,或有一定渗流异常但不影响大坝安全时,渗流性态基本安全,定为B级;⏹各种岩土材料的实际渗流比降大于规范或经验类比的上限或破坏值,坝基扬压力大于设计值,或工程已出现严重渗流异常现象时,渗流性态不安全,定为C级。

6 抗震安全评价地震,震险,在强震区或活断层上;主要震害类别⏹裂缝-水平、横向;表面、隐蔽⏹滑坡⏹液化-裂缝、滑坡、震陷⏹震陷-紫坪铺90cm⏹渗漏-裂缝引起⏹倒塌(防浪墙、刚性建筑物)、脱落(护坡)⏹断裂、开裂-坝下埋涵、护坡、面板、刚性结构⏹水平位移-紫坪铺70cm⏹脱空-面板与垫层⏹接缝错位、止水拉裂⏹闸门与门槽变形,无法开启裂缝☞土石坝最普遍震害,土石坝的防渗体或均质土坝受震后主要是发生纵横裂缝,严重的地震裂缝会发生漏水,有可能导致渗透破坏。

☞其他坝型与建筑物滑坡☞由于受地震反复上下震动及左右前后震动,坝体的加速度反应、速度反应、位移反映越来越强烈,指向坝坡外的惯性力及指向坝坡内的惯性力不断反复,最终使坝坡滑塌。

液化☞饱和的砂土地基受地震而产生振动孔隙水压力。

当其超过上覆有效荷载时,即发生喷水冒砂现象,严重时导致坝坡塌滑或坝体下沉。

☞上游水位下砂质坝壳或砂砾石坝壳,受地震作用产生振动孔隙水压力,有效应力降低,抗剪强度降低,因而导致坝坡塌滑。

震陷坝体与坝基受地震反复震动时,土体会发生振动压密,导致坝顶因地震而沉陷,如震陷大于安全超高,则有漫顶危险。

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