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深式水工隧洞进水口建筑物按布置及结构形式一般分为以下几种:竖井式进水口,塔式进口、岸塔式进水口、斜坡式进水口以及组合式进水口等。竖井式进水口由于整个闸门井结构被浇筑在开挖的岩体竖井内,结构的整体刚度大,在高地震烈度区域采用竖井式进水口可有效解决地震作用对进水口的安全威胁。但竖井式进水口对进口地质条件要求较高,竖井式进水口的抗震稳定性与进口岩体的抗震稳定性密切相关,按照《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997)的要求应对设置竖井式进水口的整个进口段进行抗震稳定行分析计算。
本文以新疆下坂地水利枢纽工程导流泄洪洞底洞进口段为对象,采用通用计算软件ANSYS建立导流泄洪洞底洞进口段的三维模型。按照明涵基础钢筋混凝土灌注桩加固方案和明涵基础“灌注桩+固结灌浆”加固方案,分别对导流泄洪洞底洞进口段在地震作用下的结构应力、应变状态、泄洪洞进口段岩体边坡的稳定性等进行了全面的三维有限元分析。计算结果表明:明涵基础钢筋混凝土灌注桩加固方案随着明涵基础灌注桩数量的减少沿泄洪洞轴线方向正应力变化不大外,其余大、小主应力、水平位移和沿泄洪洞轴线方向的位移均有所增大,灌注桩的轴向压力、沿Y轴和Z轴的弯矩也均比未减桩前有所增大。竖井段各截面大、小主应力比减桩前有所减少,但是竖向正应力、水平位移、竖向位移有所增大,最大值亦在规定范围内;明涵基础调整为“灌注桩+固结灌浆”加固方案仅在泄洪洞前端部分大、小主应力最大值略有增加,分别为1.99MPa(拉)和6.01MPa(压),但均满足规范要求;两个方案进口岩体断层的强度储备安全系数K皆大于6,满足规范要求,泄洪洞进口段岩体边坡处于稳定状态。通过抗震稳定性分析计算为新疆下坂地水利枢纽工程导流泄洪洞底洞进口段的抗震设计提供了依据,对类似工程的抗震设计具有重要的参考意义。