小湾水电站专题研究及国家“九五”攻关

小湾水电站工程规模巨大，技术问题复杂，坝高２９２ｍ，为目前世界上拟建中的最高拱坝。可行性研究报告审查通过以后，为使工程设计达到既安全可靠，又经济合理，围绕一些重大技术问题开展了５个专题研究和１２个国家“九五”科技攻关专题研究。本文将介绍这些专题研究和“九五”攻关内容，以及目前已取得的初步成果。

击实砾质土抗拉强度试验研究

抗拉强度是黏性土的一个比较重要的力学性质,由于在工程中使用相对较少,对其研究并不多。实际上,诸如土体裂缝、坍塌、土石坝心墙水力劈裂等不少工程问题都与抗拉强度有着密切的关系。对3种砾质土进行击实试样的抗拉强度试验,研究抗拉强度随试样干密度、前期固结压力和含水率等的变化规律。试验结果表明,击实砾质土抗拉强度随着干密度的增加而增加,增加幅度显著;随着前期固结压力的增加,土的抗拉强度也增大,但在试验范围内(固结压力100～500kPa)增大并不明显。随着含水率的增加,抗拉强度稍有减小。在所试验的含水率、密度和前期固结压力范围内,试验得到的砾质土抗拉强度为20～80kPa。

高拱坝沿建基面抗滑稳定性的分析方法研究

本文从运动稳定性的理论出发 ,认为拱坝沿建基面的强度破坏实质上是稳定性问题 ,属于极值点失稳 .文章还提出稳定性分析的刚性体方法和变形体方法 ,以及与变形体方法相应的两类失稳判据 :收敛性判据及突变性判据 ,并比较了两种方法的优缺点 .以小湾高拱坝为研究对象 ,根据有限元分析的成果 ,对它沿建基面的稳定性进行了定量研究 ,得到整体的稳定安全度 .并根据破坏的形态和发展过程 ,得出结论 :小湾拱坝只有在坝体发生破坏的同时 ,拱坝才能沿建基面滑移 .

缓坡条件下掺气减蚀设施的体型研究

结合小湾泄洪洞掺气减蚀设施优化研究,提出了"当量坎高"的概念与凹型掺气坎的布置构想,在相同"当量坎高"的前提下,通过1∶60水工模型试验,对平面凹型、平面凸型、平面梯形、U型坎,以及直线型挑坎等掺气坎体型进行了对比试验研究.从掺气浓度、空腔特性及通气量等指标看,凹型掺气坎是一种较优的布置形式.从物理机制上看,平面凹型掺气坎因空腔内水气交界面积大,对提高空腔内的总通气量、改善掺气条件有利;另外,相对于其他异型掺气坎而言,凹形掺气坎在两侧边墙处空腔更为完整一些,这对提高边壁角隅区域水流的掺气能力,增进边墙的抗空蚀效果也有一定的助益.

尾矿料的物理力学性试验研究

本文结合云南省兰坪铅锌矿尾矿料的大量物理力学性试验成果进行了系统的分析研究。得出：尾矿料自然堆积稳定的干密、含水量大小与其所处排水条件、放矿浓度、颗粒级配等因素关系密切，试验得出了尾矿料在不同固结压力、不同孔隙比下的渗透系数与破坏比降；用西田建议的经验公式计算尾矿料渗透系数与实测值吻合较好。同时对尾矿料的压缩性、抗剪强度进行了详细分析讨论，建议改善尾矿堆坝的排水条件是提高堆坝稳定的有效途径。

碾压混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统研究

从系统仿真和可视化的角度,对碾压混凝土坝的施工过程进行仿真研究,开发出碾压混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统.该系统以VC++为开发平台,结合数据库技术,针对碾压混凝土坝特有的混凝土分区、动态合仓等问题,提出相应的模拟假设后,实现了碾压混凝土坝施工过程的仿真计算,并通过三维建模,借助地理信息系统平台来演示大坝浇筑的三维动态上升过程.系统在某工程实例中进行了具体应用,为该工程的施工和管理提供了决策依据.

水利枢纽溢洪道掺气坎槽体型研究

结合糯扎渡水利枢纽溢洪道掺气减蚀模型试验研究,根据试验资料,利用回归分析,拟合出关系曲线,建立了坎高与水深、流速、溢洪道底坡、挑坎挑角关系的经验公式,并通过已建成的工程实例来验证公式的实用性.该公式对掺气坎槽选型提供了依据,可供设计与模型试验阶段参考.

高土石坝坝坡抗震稳定分析的研究

利用拟静力法进行高土石坝坝坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-1997)建议的土石坝地震加速度动态分布系数图示确定。但是此图示只适用于150m以下的土石坝,而目前许多土石坝的设计高度已远大于150m。与低坝相比,高坝的高阶自振周期与地震卓越周期遇合的机率增大,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同。本文采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了250m级高土石坝的地震加速度动态分布系数图示,并以此确定地震荷载,同时利用筑坝材料的非线性强度准则和土体动强度准则,对250m级高土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的讨论。

邦朗电站进水口拦污栅振动试验研究

本文介绍了邦朗电站进水口拦污栅振动的研究方法和成果 ,通过测量栅条的激振力频率和结构自振频率 ,判断栅条发生共振的可能性 ,经过修改后的拦污栅结构可避免共振发生。

高拱坝地震应力控制标准和抗震工程措施研究

高拱坝地震应力控制标准和抗震工程措施研究专题 ,在国内外首次成功地开展了全级配仿真混凝土的动态抗压、弯拉试验研究 ;提出了地震作用、作用效应分析方法、坝体抗震到评价准则一整套综合配套的地震应力控制标准 ;指出高拱坝设置底缝并非是一种有效的工程抗震措施 ;对高拱坝抗震的主要工程措施做了较深入系统的分析研究 。

堆石坝垫层料有关工程性质试验研究

针对湖北水布垭230m级高面板堆石坝工程,研究了宽级配垫层料的级配范围及其防渗,抗渗稳定性,反滤性,压实性及压实标准。提出了合理的垫层料级配范围和压实控制干密度,论证了建议级配范围内的垫层料有较高的抗渗稳定性。

关于水电站压力钢管设计安全度的讨论

本文从应力的分类、极限分析、安定性分析等方面 。

地下洞室群合理施工顺序研究

本文结合国家某重点水电工程，针对不同施工顺序对洞室围岩稳定影响进行了弹塑性三维有限元分析。通过对不同施工顺序围岩应、位移和塑性区分布及对比分析，从而确定了合理施工顺序方案。为进一步从技术、经济、安全诸方面优选出设计施工方案奠定了基础。

漫湾水电站坝体廊道温降效应研究

本文介绍漫湾水电站上游副厂房的通风 ,利用坝体廊道的温降效应 。

小湾水电站地下厂房施工期洞室群施工仿真模拟的研究

扼要介绍了国家“九五”科技攻关于题“小湾超大型地下厂房洞室群合理施工顺序研究”中地下洞室群仿真模拟程序ＴＵＮＮＥＬ的特点以及在小湾水电站超大型地下厂房枢纽洞室群施工合理工期论证研究中的应用。

徐村电站砾质土防渗体的大型试验研究

文章就徐村电站砾质土现场大型击实和碾压试验成果进行了系统的分析,得出了徐村坝料的最优施工碾压参数、含水量控制范围及砾石含量上限值,评价了设计标准各项指标的合理性。结合有关类似工程试验成果,建议了一种砾质土最大干密度、最优含水量及现场压实质量检测较为合理的方法和经验公式,并对砾质土的一些工程特性做了详细分析。

砾质土做为土石坝防渗体的研究

对多项工程砾质土防渗材料的大量室内外试验成果进行了分析研究，得出结论：当击后（ 或压后） 砾石（ ＞ ５ ｍｍ） 含量及＜ ０－０７４ ｍｍ 细粒含量控制在某一界限范围时，砾质土的渗透系数就能满足防渗要求，其击后干密度大小与土料母岩性质、风化程度关系密切；并提出了砾质土最大干密度经验公式的建议。

小湾水电站左岸坝前堆积体结构特征及稳定性研究

本文根据地勘试验成果 ,通过对堆积体的物质组成、下伏基岩岩体特征、成因机制、可能变形破坏的机制进行分析 。

小湾水电站水轮机设置筒形阀的研究

对小湾水电站采用筒形阀的必要性和可行性进行了论证 ,通过分析国内外水电站采用筒形阀的情况 ,对小湾水电站采用筒形阀提出了结论和建议。