检 修 特殊组合 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 基本组合 冲沙（排污）闸 特殊组合 施工完建 设计洪水位 检 修 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 挡水坝 基本组合 （纵0+027.00~纵0+034.00） 特殊组合 施工完建 设计洪水位 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 挡水坝 基本组合 （纵0+034.00~纵0+076.00） 特殊组合 施工完建 设计洪水位 校核洪水位 地震情况 1.1 1.1 1.05 1.25 1.25 1.25 1.1 1.1 1.05 2.50 6.44 1.16 1.93 --- 15.29 3.54 8.95 1.50 1.7 --- 7.17 4.74 1.36 1.41 --- 4.26 3.11 1.12 214.50 251.24 131.82 245.87 428.03 356.20 308.76 340.06 186.71 173.59 352.01 293.49 277.51 204.32 157.01 404.48 289.41 266.08 104.88 164.45 104.16 265.20 293.88 233.93 147.79 228.54 153.60 353.04 233.51 112.59 128.28 130.89 192.61 301.59 138.74 124.57 132.09 343.39 1.30 2.41 2.01 1.20 1.83 2.41 1.35 2.21 1.89 1.345 2.871 2.288 2.12 2.027 1.92 2.92 2.32 2.01 3.27 1.25 1.25 1.25 1.1 1.05 1.25 1.25 1.25 1.1 1.05 计算结果表明，拦河闸（坝）的抗滑稳定安全系数在各种工况下均大于规范要求；基底应力也满足地基允许承载力要求，最大值与最小值之比也在规范要求范围内。
5.4.2.3地基沉降计算
由于闸基河床覆盖层各层成因类型、组成结构及物理力学性质均存在差异，分布位置和厚度也不尽相同，尤其闸坝基础存在砂层透镜体，因此，本阶段研究分析了地基的沉降变形和不均匀变形。
a. 计算剖面
沿各建筑物轴线剖面进行计算 b. 计算参数
计算参数按闸址覆盖层物理力学指标建议值取用。 c. 计算工况 见下表 d、计算公式
沉陷计算公式采用分层总和法：
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(ZiCi?Zi?1Ci?1)ZiCi?Zi?1Ci?1 Ei?1si式中：ms——地基沉陷量修正系数，根据各层地基土的坚硬程度，Ⅰ层取1.1计算，Ⅱ层取1.4计算， Ⅲ层取1.1计算，砂层透镜体取1.4计算；
n——地基压缩层范围内所划分的土层数；
s?msS'?ms?n?0?0——基础底面处的附加应力，对闸和坝分别取正常运用工况下的最大应力
值；
Esi——基础底面下第i层土的变形模量；
Zi、Zi-1——分别为基础底面至第i层土和第i-1层土底面的距离；
Ci、Ci-1——分别为基础底面至第i层土和第i-1层土底面范围内平均压力系数。 d、计算结果
各建筑物沉降计算值
表5-14（单位：cm）
建筑物 进水口 冲沙（排污）闸 泄洪闸 挡水坝（纵0+027.00~纵0+034.00） 挡水坝（纵0+034.00~纵0+076.00） 正常蓄水位 8.79 9.40 4.60 5.66 6.37 施工完建 7.43 11.44 5.48 5.62 6.73 设计洪水 6.82 7.17 2.66 5.13 4.82 检修 校核洪水 6.47 8.27 3.17 5.81 7.12 2.75 5.03 4.72 地震 7.97 9.47 4.58 6.98 5.93 经计算，在各种运用情况下，首部建筑物的最大沉降量为11.44cm，均未超过规范允许范围；相邻部位的最大沉降差在泄洪闸段和冲沙排污闸坝段间，最大沉降差为5.96cm，略为超过规范允许范围内，只要做好相关止水设计，此不均匀沉降将不会对首部建筑物造成危害。
5.4.3 消能防冲及抗磨设计
本工程消能防冲的设计标准按30年一遇洪水标准设计。根据闸址处的地形条件及下游河道特征，考虑到天然河道年悬移质输沙量17.9万t，推移质输沙量2.26万t ；推移质中数粒径0.038mm，最大粒径0.569mm。闸室设抗冲耐磨钢板，钢板厚12 mm，闸墩钢板铺设高度1.2 m，排污闸、冲砂闸工
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作门前闸底板表层铺设12 mm厚钢板，排污闸、冲砂闸工作门后和护坦表层设40 cm厚抗冲耐磨混凝土。根据首部模型实验在护坦末端设消力池,池底高程2385.50m，消力池前部20 m混凝土护底,底板厚度按类似工程初步确定为1m。后部仅两岸用浆砌石护坡。经首部枢纽试验验证在冲沙闸与泄洪闸的护坦之间可不用隔墙隔开。试验结果表明，为防止水流贴壁冲刷和冲坑回流淘刷，下游护坦末端设6.00m深的防冲齿槽。
5.4.4 闸基、两岸防渗及基础处理
首部枢纽闸基河床覆盖层深厚，成层结构复杂，各层物理力学性质、透水性和抗渗稳定性差异较大，存在闸基渗漏。必须对闸基进行防渗处理。两岸闸肩卸荷岩体透水性强，防渗帷幕向两岸穿过卸荷带，伸入到新鲜完整岩体。 (1) 闸基及两岸防渗措施 ① 闸基及两岸渗透特性
闸（坝）基河床覆盖层最大厚度＞85.15m，可分为三大层，主要持力层为第Ⅲ层漂（块）卵（碎）石层, 组成粗粒～巨粒土为主，细粒充填少，水文地质试验成果显示其具强透水特征，且在勘探过程中局部孔段有漏水漏浆现象，说明存在架空现象，故建坝蓄水后，该层将构成坝基渗漏的主要途径。下部第Ⅱ层粉质粘土分布连续，最小厚度＞6m，且透水性微弱，可作为闸（坝）基防渗依托。 两岸坝肩谷坡较陡峻，岩体卸荷较强烈，强卸荷带岩体裂隙发育，张开宽度大，具强透水性；弱卸荷带岩体卸荷裂隙仍较发育，具中等透水性。因此存在沿两岸坝肩绕渗问题，需采取防渗处理措施。 ② 基础处理
闸坝基础防渗采用混凝土防渗墙，墙厚0.80m，防渗墙伸入相对隔水层即第Ⅱ层，防渗墙底高程1741.00 m，基岩部分采用帷幕灌浆，灌浆深度暂按伸入弱风化、弱卸荷下考虑，左岸灌浆平硐长25.00 m，右岸灌浆平硐长45.00 m。
（2）三维渗流计算
渗流计算采用有限元计算分析方法求解连续介质稳定渗流问题，采用的应用软件主要有Seepage-3D、AUTOCAD、WINSURFER等。计算网格单元采用八节点六面体等参单元。
①三维整体模型
1、模型范围：截取边界：X方向，顺河向自上游指向下游取约400m；Y方向，沿坝轴线自右岸指向左岸截取约400m；Z方向，以高程为坐标，底高程截至1650.00m，顶高程截至1808.00m。
2、模型边界：计算模型中边界类型主要有已知水头边界、不透水边界两种：①已知水头边界包括坝区上下游水位淹没线以下的定水头边界； ②坝体按不透水介质处理，
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即建基面为不透水边界。
3、水力条件：上游水位取正常蓄水位1806.00m，根据地质提供的地下水资料考虑安全余度，下游取截取边界水位1784.00m。
整体有限元计算模型网格如图5－2所示，经离散后模型单元总数27056，结点总数27751。
图5－2 三维有限元模型
②计算参数
渗流计算参数表
表5-15 渗透系数cm/s 材料名称 ①层：泥卵砾石 ②层：粉质粘土 ③层： 漂块卵石 强风化层 弱风化层 微新岩层 防渗墙 灌浆帷幕 Kx 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 －5.0×105 -2
允许渗透 Kz 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 5.0×105 －Ky 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 －5.0×105 -2坡降[J] 0.12～0.15 0.8～1.0 0.18～0.20 备注 第Ⅱ层粉质粘土其破坏坡降为4.29～5.29，破坏形式主要为流土；第Ⅲ层漂（块）卵（碎）石层临界坡降0.62～0.70，破坏坡降1.30～1.55，破坏型式为管涌。 -2 ③计算成果分析
坝区典型剖面渗流场（防渗墙底高程为1741.00m）分布图如图5－3所示，由于Ⅱ层相对Ⅰ、Ⅲ层渗透系数较小，Ⅱ层承担了消减水头的作用；在防渗墙底部下游侧（第
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Ⅱ层内部）其最大渗透坡降可达1.831，以防渗墙底部为中心向外辐射状减小。在防渗墙周围一定范围内Ⅱ层土颗粒可能启动进入上层土体，但还不至于有大量土体颗粒的移动，在该层顶部渗透坡降小于允许渗透坡降，因而总体来说渗透稳定还是比较安全的；第Ⅰ层最大渗透坡降可达0.15，位于防渗墙底部与Ⅱ层交界处，其余部位坡降均小于允许坡降；Ⅲ层在闸底出口段坡降较大，最大为0.245，小于临界坡降（0.62～0.70），采取反滤排水措施可达到渗透稳定的要求。坝区总渗流量为4809.0 m3/d（0.056 m3/s），其中闸基渗流量占总渗流量的93.3%。基于渗流量较小，考虑将原设计防渗墙抬高10m（防渗墙底高程为1751.00m），其两岸渗漏量变化不大，闸基渗漏量增加到原来的4.34倍；平均每天渗流量达到23989（m3/d），大大超过枯水期多年平均流量的1%，因此防渗墙底高程为原设计1741.00m。
不同防渗墙底高程渗流量成果表
表5-16
计算内容 防渗墙底程（m） 1741.00 1751.00 闸基渗流量（m3/d） 两岸坝肩渗流（m3/d） 4489.0 19500.0 320.0 301.08 总渗流量（m3/d） 4809.0 23989.0 泄洪闸底端主要坡降比较表(防渗墙底高程1741.00m)
表5-17 点号 A B C D
X 7.69 5.44 13.208 75.496 坐标 Y Z 168.3 1742.27 168.3 168.3 168.3 1741.92 1785.35 1783.99 平面 位置 见图5-3 见图5-3 见图5-3 见图5-3 坡降J 1.00 0.983 0.055 0.245 允许坡降[J] 0.8～1.0 0.8～1.0 0.18～0.20 0.18～0.20 24