受地形地质条件和特定的水文地质结构的影响,竖井及胶带机洞主要受分布于坝区右岸的玄武岩裂隙水流系统影响,玄武岩呈似层状和块状结构,透水性除河谷周边风化卸荷带内较大外,其余均较微弱,加上上覆宣威组(P2x)底部粘土岩和分布于P2β11、P2β13、P2β14层顶部的紫红色凝灰岩起着相对隔水作用,且地形较陡,上游有豆沙溪沟深切,使裂隙介质中地下水的补给极其微弱。因此,玄武岩中地下水多以脉状水形式贮存,补给主要来自地表冲沟玄武岩出露段大气降水入渗补给,谷肩上部第四系孔隙水流少量下渗补给及谷坡卸荷带雨季侧向补给。
由于坝址区处于缓倾构造部位,层间、层内错动带较发育,陡倾裂隙一般短小,岩层透水性较弱,坡顶广泛分布P2x相对隔水层和P2β玄武岩顶部紫红色凝灰岩,河谷深切,岸坡陡峻,地表水入渗困难,补给水源有限,排泄条件良好。因此,两岸地下水位埋藏较深,水位低缓,总体上地下水补给江水。在两岸水平深度1000m范围内,地下水位水力坡度约1%。
另现根据1#胶带机洞开挖所揭示地质情况判断,右岸坝肩标所描述的地质剖面与现场情况基本符合,岩石裂隙水比较发育,围岩类别基本为Ⅲ1、Ⅲ2类。
4、结构计算
4.1基本参数
4.1.1计算系数
作用在竖井井壁上的永久荷载主要为井壁自重及水平山岩压力,可变荷载主要为贮料荷载和作用井壁上的水压力,作为贮料竖井,结构计算受可变荷载控制。
《钢筋混凝土筒仓设计规范》规定,筒仓结构承载能力极限状态荷载组合采用基本组合,其中钢筋砼料仓结构重要性系数 为1.0;对于作用效应受可变荷载控制的荷载组合,永久荷载分项系数取1.2,可变荷载中分项系数贮料荷载取1.3,其他可变荷载取1.4;竖井井壁结构计算时主要切取单位高度水平圆环研究结构水平承载能力,同时将竖井井壁作为轴对称的薄壁圆筒,在轴对称荷载作用下,简化成以圆形井壁为弹性链杆一根等效的文克尔弹性地基梁,井壁自重对上述两种方式的结构计算内力无影响,故不考虑重力影响。为计算方便,沿用传统的安全系数模式,在荷载组合时不考虑荷载分项系数,将计算所得弯矩、轴向力、剪力乘以等同于考虑荷载分项系数、结构重要性系数安全系数进行结构承载力计算,以保持与《钢筋混凝土筒仓设计规范》的一致性,该安全系数为1.0×1.3=1.30。
4.1.2竖井材料参数竖井井壁采用C25混凝土,主要受力钢筋采用热轧Ⅱ级钢筋,混凝土及钢筋强度指标如下。
表4-1 混凝土强度指标表
混凝土强度等级
标准值
设计值
轴心抗压
抗拉强度
轴心抗压
抗拉强度
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
C25
16.7
1.78
11.99
1.27
表4-2 钢筋抗拉强度设计值
钢筋种类
抗拉强度设计值(N/mm2)
抗压强度设计值(N/mm2)
Ⅰ级
210
210
Ⅱ级
310
310
竖井井壁内、外设双层钢筋,井壁水平钢筋直径大于8mm,间距不大于200mm,最小总配筋率为0.3%,竖向钢筋直径大于10mm,间距不大于330mm,最小总配筋率为0.4%。
4.1.3骨料物理力学指标参照《施工组织设计手册5结构设计》P222,骨料的物理特性参数见表4-3。
表4-3 骨料主要物理力学参数
散料名称
容重(kN/m3)
内摩擦角(。)
侧压力系数K
对混凝土仓壁
摩擦系数
粗骨料
18
36
0.249
0.6
干砂
16
30
0.333
0.6
4.2荷载计算竖井井壁承受的主要荷载有水平山岩压力、外水压力及作用在竖井井壁上贮料荷载。
根据前述地质资料分析,假定在竖井深度范围内,高程695.0m~705m之间为Ⅳ类围岩,以下为Ⅲ类围岩。由于Ⅳ类围岩位于强卸荷岩体内,岩体松驰,呈碎裂~块裂结构,雨季沿裂隙滴水、渗水现象较严重,假定由玄武岩裂隙水流产生的地下水位与地面齐平为705.0m。
4.2.1外水压力外水压力按地下水位以下水柱高乘以折减系数作用于衬砌外表的面力计算,公式如下:
式中: ——作用在衬砌结构表面法线方向的外水压力;
——外水压力的折减系数;
——外水压力计算点水头;
竖井壁后渗水经环向和竖向排水盲沟收集,从底部廊道边墙排水管,进入胶带机洞排除,因此考虑地下水活动情况,Ⅲ、Ⅳ类围岩外水压力折减系数分别取0.2和0.4,表4-4为不同高程井壁外水压力计算值。
表4-4 井壁外侧水压力分布表
序号
深度(m)
外水压力(kpa)
序号
深度(m)
外水压力(kpa)
1
10.0
39.20
5
50.0
98.00
2
20.0
39.20
6
60.0
117.60
3
30.0
58.80
7
70.0
137.20
4
40.0
78.40
8
80.0
156.80
4.2.2水平山岩压力围岩类别为Ⅲ类时,井壁结构计算不考虑水平山岩压力,对于Ⅳ类围岩考虑初期支护影响,作用在井壁上的水平山岩压力按下式计算:
qh=0.05γrH