| 词条 | 黑部第Ⅳ坝 |
| 释义 | 黑部第Ⅳ坝 Kurobe No Ⅳ 概 述 黑部第Ⅳ坝位于日本富山县，黑部川(Kurobegawa)、支流御前泽川汇口以下，距河口55km。混凝土双曲拱坝，最大坝高186m，水库总库容1.99亿m3。电站装机容量38.5万kW。工程主要目的是发电，电站初期装机容量25.8万kW，年发电量10.38亿kW·h，计划增加一台7.9万kW机组。它的建成，提高了对径流的调节作用，可增加下游电站的出力。工程于1956年8月开工，1963年6月完工。电站1961年1月开始投运。 坝址处为一深达152m的陡峭峡谷，基岩为云母花岗岩，此外，还有石英斑岩、混杂岩、斑状花岗闪长岩、煌斑岩等，呈小范围或脉状分布。花岗岩节理十分发育，左岸以N30°W节理为主，它与拱座推力方向平行。右岸以N82°E为主，与推力大致成40°交角。破碎带多达100处以上，厚薄不一，宽者可达数米。绝大部分破碎带长度不大。 黑部川总长86km,流域面积660km2。年降水3800mm，坝址以上流域面积202km2。多年平均流量15.23m3/s，百年一遇设计洪水流量为1260m3/s，水库正常高水位1448m，利用水深60m，有效库容1.48亿m3。 枢纽布置 枢纽包括混凝土双曲拱坝、泄水建筑物、引水式地下厂房等。 大坝坝顶全长489m。坝顶高程1454m，其中，双曲拱坝坝顶长367m，顶宽8.1m，底宽38m。厚高比0.213，最大半径259.4m，体积136万m3。坝左右岸均为重力式非溢流副坝。左岸副坝高66m，顶长69m，右岸副坝高47m，顶长56m。体积分别为8.3万m3和2.5万m3。1960年当坝浇筑至130m高度时，发现两岸岩石破碎，断层发育，不能承受拱肩的巨大推力。因此，仅将拱坝中央部分修建到原设计高程1448m(即溢流表孔的底部高程)，而在两侧自高程1390m起做成悬臂结构。坝体中部承受的水压力可籍斜拱作用传给两岸下部较好的岩石。两侧水压力由锚固在拱体上的悬臂段承受，不致影响坝肩岩石稳定。两岸副坝，除拦挡库水外，还有利于主坝上部基岩不直接与水接触，延长了渗径。另外，为了尽量将拱端推力方向移向上游，将拱坝体形改为扁平形状。同时在中间高程上加大拱端厚度，以减少基岩受推的平均应力。 溢洪建筑物由坝顶溢洪道和2个泄洪中孔和1个底孔组成。坝顶溢洪道位于坝顶中部，共设10个溢洪孔，每孔净宽11.5m，堰顶高程1448m。无闸控制，采用自由跌流消能。 在坝体1384.5m高程处设有2个φ1.5m泄水孔。在1384.5m高程处设有1个φ1.5m的泄水孔。电站厂房为引水式地下厂房，设在右岸坝下游10km处。厂房为蘑菇形断面，长119m，宽22m，高34m。引水隧洞为圆形有压洞，内径4.80m，长10.41km，设有斜井的差动式调压井，上室宽6.5m，高8.2m，长136.5m；下室为圆柱型，直径5m，长75.02m。最大引水量72m3/s。最大有效水头545.5m。电站装机4台，单机容量9.58万kW。 工程施工 大坝混凝土浇筑量共160万m3，土石开挖量139万m3，地下厂房开挖量达54万m3。由于工程处于陡峭峡谷中，交通困难，施工中开挖了一条8km长的公路隧洞来运输材料。混凝土骨料由取自河中卵石和用蛮石加工而成。 为了实现1960年11月水库蓄水至1380m提前发电，研究了一系列加快基础开挖和混凝土浇筑的措施，分析了分期蓄水情况下的坝体应力以及相应的接缝灌浆措施；并在坝体内1309.5m高程处设置两个4m×4m的临时泄水孔，宣泄施工期洪水。 其 他 1.工程建设中的重大科技问题 由于两岸坝肩地质条件差，因此，工程建设中进行了大量的地质勘探和坝基处理工作。地质勘探工作从1953年持续到1963年，共完成钻孔180个，总长12500m；两岸平洞65个，总长3700m；河底平洞1个，长204m；探井4个，深度62m。为了测定坝基岩体的力学特性，进行了大量的常规试验和现场试验。常规试验包括：室内单轴、三轴试验、断层夹泥土试验、现场承压板三轴试验、弹性波测试以及压水试验。现场试验包括：基岩和断层的大比尺三轴试验及抗剪试验。岩石三轴试件的尺寸达2.8m×3.5m×1.4m，抗剪断试件剪切面积达3.75m×2.5m，施加的荷载均达6000t。对标高1340m以下、标高1340～1380m、标高1380m以上，最后采用的基岩弹模值分别为7.14×104、3.57×104和1.78×103MPa。断层的弹模为1000～3000MPa。 左岸拱端1330～1380m的软弱带宽约20m，深约60m，体积4万m3，采取网格系统补强处理。网格系统由横梁、垂直桩和水平桩组成。梁桩均为钢筋混凝土结构。横梁置于软弱岩面上，两端支承在坚硬岩石上，中间用桩支撑。水平桩在平面上由主桩和支桩组成。在垂直桩和水平主桩中留有灌浆洞。网格系统处理于1960年11月完成，当库水位蓄至1380m时，观测成果表明系统工况正常。为安全计，后来又进行了第二期处理，即将软弱带全部挖除后回填混凝土，共计回填混凝土4万m3，于1963年5月完工。 对左岸软弱带下游的3条与拱端推力大致平行的断层，用混凝土洞塞进行处理。断层倾向河床，倾角70°，最大宽度1m左右。处理方法是在1365m高程开挖1条4m高的水平隧洞，并沿断层面各开挖3个高16m，长5m的竖井，用混凝土回填形成传力键。断层本身全部用混凝土置换，置换宽度平均为1.5m。对于右坝肩拱端附近的4条断层(有1条断层与其他3条正交)也用类似方法进行了处理。 坝基进行了二期固结灌浆。第一期每18m2布置1孔，孔深3～5m，压力0.5～3kg/cm2，浆液水灰比4∶1至1∶1。第二期孔距为2.5～3m，在河床孔深15m，两岸为30～40m，灌浆压力分别为0.3～4.5MPa和1～8MPa，浆液水灰比4∶1至1∶1。帷幕灌浆孔为单排孔，河床孔深115m，两岸向山体内延伸150m。灌浆时根据检查孔压水试验的压力，控制漏水量，当压力为2、1.5、1MPa时，漏水量分别0.005、0.0067、0.01L/(min·m·m)。 2.工程运行情况 黑部第Ⅳ坝内设有许多观测仪器，并有一个总观测室，可自动记录蓄水期和运行期大坝和岩基应力和变位的观测结果。大坝自1960年开始蓄水后，为观测地基变形，每年水位只升高10～15m，直到1963年才达到正常水位。至今大坝已运行了30年以上，观测结果证明坝体是安全的。 |
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