加筋努列克土石坝的优化设计

图9.22　两种不同坝坡的堆石坝断面动力分析成果比较

（a）断面a；（b）断面b；（c）坝基输入峰值地震加速度0.5g，断面a和断面b各点最大加速度反应值 （单位：g）

苏联时代建成的塔吉克斯坦300m高的努列克土石坝位于Ⅸ度地震区，研究认为水库蓄水可能诱发地震。建筑物允许年故障率取值极小，为2×10—5，设防烈度定为Ⅸ度。该坝为碾压砾卵石坝壳，上游坝坡平均为1∶2.25，坝顶附近上下游坝坡为1∶2.0。对于高烈度区的土石坝，坝坡较陡。经过动力分析，永久变形偏大，超过前苏联规范规定的允许值。局部坝坡抗震稳定安全系数不足，需要将上游坝坡坝顶以下80m 范围内及下游坝坡坝顶以下20m范围内的坝壳增加强度，才能符合要求。该坝采用了砾卵石坝壳和堆石加筋措施，如图9.23 所示（见文献[12]）。

在上游坝壳内，235m、256m、274m 3 个高程各设加筋结构一层。在高程292m 设一层加筋结构连接上下游坝壳，中间有一观测廊道与加筋结构相接。加筋结构是由长条形钢筋混凝土板和⊥形钢筋混凝土梁组成。长条板垂直于坝轴线铺设，间距 （中到中）9m。⊥形梁平行于坝轴线铺设，嵌搁在长条板上。梁间距（中到中）9m，梁高3m。梁板之间填筑堆石，堆石填至梁顶以上1m左右。

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图9.23　努列克土石坝上部坝壳抗震加筋措施

①、②—钢筋混凝土梁板结构；③—堆石外坝壳；④—砾卵石坝壳；⑤—砂质壤土心墙；⑥—反滤层；⑦—观测廊道；⑧—级配优良的卵石碎石料

加筋结构与坝体卵砾石料的相互作用通过梁板间的堆石传递，而其中堆石的变形受加筋结构的限制与调节。这样，与梁板间堆石接触的全部卵砾石可以共同受力。同时，梁板间堆石连成纵横排水网带，有利于地震时附加孔隙水压力的排出，从而增加坝坡的抗震稳定性。

按前苏联规范规定的设计反应谱，用拟静力法计算了坝坡稳定安全系数为1.05。加筋结构的作用相当于坝壳材料增加了凝聚力85kPa。

对加筋结构进行了原型观测，已取得静力状态下的观测资料。235m、256m、274m高程上三层加筋结构都承受拉应力。随着库水位升降，拉应力有所变化。292m 高程的加筋结构除中部有压应力外，其他部位都是拉应力。中部压应力是由于心墙沉陷变形而引起的。

加筋结构的造价比放缓坝坡多填土石料的造价节约2000 多万卢布。