高混凝土面板堆石坝接缝止水试验研究和应用

混凝土面板堆石坝是当前最有竞争力的坝型,为保障高混凝土面板堆石坝的安全,坝体和面板的应力变形性状以及接缝位移成为研究的重点之一,通过止水材料开发、接缝止水结构设计和止水结构防渗模型试验研究提出了高混凝土面板堆石坝新型止水结构,并应用于高混凝土面板堆石坝工程。在此基础上进行了高坝新型接缝止水结构力学特性试验研究,形成了试验方法,建立了高坝新型止水结构的劲度表达式,通过在某高坝工程的应用表明提出的接缝止水应力应变关系全面反映高坝新型止水结构各主要部件对于面板与趾板以及面板之间力的传递的贡献,更好地反映复杂地形地质条件下高坝设计布置的影响,具有一定的工程应用价值。

相变黏土心墙堆石坝结构性态与水力劈裂分析

为研究相变黏土心墙的应力、位移、渗流及水力劈裂等结构性态,采用有限差分法构建了相变黏土心墙堆石坝渗流-应力耦合分析模型,分析了相变黏土和纯黏土心墙在竣工期和蓄水期的应力、位移、渗流场分布规律及水力劈裂性态等,同时分析了相变黏土和纯黏土混合填筑心墙的可行性。结果表明:竣工期和蓄水期,相变黏土心墙堆石坝的位移、应力分布与纯黏土心墙堆石坝分布规律基本一致,但最大竖向位移略高于纯黏土心墙;相变黏土心墙的渗透系数分布与纯黏土心墙相似,但整体上大于纯黏土心墙;不同工况下,相变黏土心墙堆石坝的最小安全系数满足规范要求,但多数低于纯黏土心墙堆石坝;正常施工运行状态下,相变黏土和纯黏土心墙堆石坝均不会发生水力劈裂。在冬季负温时段采用相变黏土而非负温时段采用常规土料的混合填筑心墙方案是可行的,该方案可进一步控制相变材料用量,并解决全部采用相变黏土填筑心墙竖向位移略大的问题。

基于邓肯-张模型的土工膜心墙堆石坝应力应变分析

研究利用FLAC3D软件提供的二次开发平台,在VC++环境下开发了邓肯-张本构模型,并通过数值模拟三轴压缩试验验证了开发模型的准确性。在此基础上建立了某土工膜心墙堆石坝(最大坝高78 m)的三维数值计算模型,并分析了竣工期和蓄水期两种工况下的应力应变规律。研究结果表明,心墙底部与混凝土基座连接处存在应力集中现象,心墙中应力分布出现明显的拱效应,采用有效应力法判断心墙尚未达到水力劈裂发生的条件,表明心墙堆石坝在目前的工况下是稳定的。

不同库水模型对面板堆石坝动力特性和地震响应的影响

面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面板堆石坝动水压力分布规律及动力响应的影响进行了分析。结果表明:坝体蓄水后堆石料的弹性模量增大,使面板堆石坝满库时的基频高于空库时的基频;与不考虑动水压力相比,考虑动水压力作用会降低坝体基频,但总体上不同库水模型对面板堆石坝基频的影响并不显著;库水可压缩性对面板堆石坝的动力特性和地震响应的影响不显著;当水位较高时,不考虑动水压力计算出的坝体动力响应会产生较大误差,且随着库水位的升高,动水压力对面板堆石坝动力响应的影响越来越明显。

水库水位升降对堆石坝坝体变形行为的影响

建国后大量兴建的堆石坝历经数十年的使用及自然损耗,坝体安全风险逐渐升高。为了有效掌握坝体在拦蓄水体的作用下的变形行为,指导既有坝体的维护。该研究以华南某地水库的既有堆石坝为对象,对坝体典型部位开展沉降位移监控、水平位移监测及水位监测等。研究表明:水坝下游一侧的坝体沉降位移与水位呈负相关性,水平位移与水位呈正相关性;坝体的沉降和水平位移特征为,坝体中间的变形较两侧的变形大,坝顶的变形最大;坝肩地质条件的差异会导致坝体不同部位产生水平位移差,威胁坝体安全。该研究成果对治理和维护既有堆石坝体具有重要的参考和指导意义。

水利枢纽混凝土面板堆石坝挤压边墙施工技术研究

砼面板堆石坝是利用不同粒径的堆石料,通过逐层铺设并压实施工而成的坝体构造。在如今面板堆石坝的施工过程中,以往的消坡与坡面斜坡碾压技术已被砼面板垫层材料的垂直碾压所代替。这一改进不但显著加强了垫层料的碾压密实度,还简化了坡面的施工技术,进一步优化了施工品质,并为砼面板的施工创造了良好的基础。相较于过去的施工措施,挤压式砼边墙技术展现出了明显的优势。传统工艺在垫层区斜坡面的密实度保证、上游坡面的施工流程复杂性、坡面的长时间无防护状态以及面板砼施工期的选取等方面均存在不利因素。其除了制约了项目的进展、品质,还影响了其经济性。而挤压式砼边墙技术凭借其独特的技术,成功处理此类难题。对此,文章旨在根据水利枢纽砼面板堆石坝挤压边墙施工技术的具体案例,详细阐述该技术的实际运用与其所带来的显著效益。

水利水电工程混凝土面板堆石坝施工技术研究

水利水电工程建设蓬勃发展,混凝土面板堆石坝施工技术愈发关键,其施工涵盖坝基处理、石料开采加工、堆石体填筑与混凝土面板施工等多环节,坝基处理求稳固,石料环节重质量与级配,堆石体填筑控压实参数,混凝土面板施工对模板、浇筑及养护技术要求严苛。当下该技术存质量把控难、部分环节自动化不足等缺陷,精通此项技术对水利水电工程安全高效运行至关重要,剖析技术要点可助力技术进步。 。

抽水蓄能电站堆石坝填筑施工方法研究

堆石坝填筑是控制抽水蓄能电站水库施工质量的关键工序,合格的填筑质量是大坝安全运行的关键和核心,优化施工工序、严控填筑质量对于抽水蓄能电站的造价和安全具有较大影响,对于发挥电站的技术和经济效益也具有重要意义。

水利水电工程中的混凝土面板堆石坝施工技术研究

在有效维护我国国民经济持续稳定发展历程中,水利水电工程项目发挥了重要作用,在合理利用水资源的同时,有效规避洪涝灾害的危险。水利水电工程项目建设过程中,混凝土面板堆石坝施工技术具备良好应用效果,相关技术人员需深入分析混凝土面板堆石坝施工技术规范要求,完善前期混凝土面板堆石坝施工准备,合理把控坝体填筑与混凝土面板堆石坝垫层与面板的施工技术要点,恰当合理应用分缝止水工艺,进而提高水利水电工程项目施工综合质量成效,为水利水电工程项目持续稳定运转带来技术支持与保障。

250 m级特高面板堆石坝混凝土面板顺坡向应力控制措施研究

面板应力变形控制是建设250 m级特高混凝土面板堆石坝的关键难题.大量工程实测案例和研究计算表明,特高面板坝压应力常处于较高水平,对于坝轴向应力来说,采用柔性缝降低压应力措施已被工程界普遍接受,然而,目前对于如何降低面板顺坡向压应力尚缺少有效的解决方法.本文以拟建的240 m级GS面板坝为研究对象,从特殊增模区布置、面板施工顺序、面板低高程柔性横缝、高压力区高强度混凝土材料等4个方面提出改善面板顺坡向应力的工程措施.文中通过三维有限元精细模拟方法分析了提出的顺坡向应力改善措施的效果,文中提出的措施可为250 m面板堆石坝面板应力控制提供借鉴.

基于CA-RL的堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划

碾压作业是堆石坝填筑仓面施工的关键工序,科学合理规划碾压路径能够在保障碾压质量的前提下提高碾压效率。在当前路径规划研究基础上进一步考虑碾压机数量变化、压实质量感知等动态要素可以提高路径规划模型面对复杂动态的仓面施工环境的适应性。本文通过建立基于元胞自动机的填筑仓面信息模型、提出条带整体压实质量评价方法,解决压实质量等仓面信息的储存更新的问题;通过建立基于强化学习的碾压作业路径规划模型、构建碾压机状态集和动作集、设计奖励函数和探索利用策略,解决碾压机数量变化的路径分配的问题;耦合上述两种模型,实现堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划。结合国内某堆石坝工程开展了工程应用,结果表明:本方法可动态考虑碾压机数量变化、压实质量感知等要素,路径规划结果在保障碾压质量的前提下路径长度相较现场施工实际路径平均缩短22.3%,能够有效提升碾压效率。

高纬度高寒区面板堆石坝防渗面板修复方案及经验

JLBLK水电站大坝是建于高纬度高寒区的百米级全断面堆石面板坝,最大坝高140.3 m。通过降水处理,现场发现18^(#)、19^(#)面板挤压破损程度严重且有加剧趋势,25^(#)、26^(#)、27^(#)面板断裂。经与国内外同类工程比较,水库渗漏量总体偏大,变形量偏大,且尚未收敛,三维流变反演成果表明后期尚有17%的沉降量。为保证修复效果满足后期变形和渗透稳定需要,针对18^(#)、19^(#)面板水上破损区采用高于原设计强度混凝土分小区进行补强,并结合工程特点和设计方案提出适合本工程的修复施工方案,修复后面板各项指标均满足要求。

水利工程混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术

当前水利工程混凝土面板堆石坝采用两种料源互层填筑,导致垫层填筑效果并不理想。因此,研究水利工程混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术具有重要意义。首先进行坝基填筑基础面的处理,其次根据要求测量控制填筑区交界线,进行坝料摊铺,最后利用过渡料补充填筑。工程结果显示:垫层填筑检测结果符合施工标准,证明了本文提出的技术研究符合设计要求。

峡谷区深厚覆盖层上面板堆石坝结构安全研究

趾板直接建在覆盖层上的面板堆石坝,通过防渗墙、连接板、混凝土面板以及接缝止水构成完整的防渗体系,由于覆盖层的大变形以及岸坡区以及河床覆盖层区较大的差异变形使得整体防渗体结构安全面临严峻考验。依托新疆某电站面板堆石坝工程,室内试验与现场旁压试验相结合确定合理的覆盖层和筑坝料力学参数,采用数值计算方法优化分析了连接板宽度、防渗墙施工次序、混凝土面板宽度、面板柔性缝设置方式等措施对改善防渗体系应力变形的效果。结果表明:合理的连接板长度与分缝型式可减小连接板应力和接缝变位;防渗墙后期施工能显著改善墙体应力,减小面板分缝宽度和设置柔性缝均能较好控制面板的应力性态;对于覆盖层上的新疆某电站面板堆石坝,防渗墙与连接板接缝以及陡峭左岸周边缝剪切变形是控制该工程运行安全的重要因素,研究结果可为同类型土石坝设计建设提供借鉴。

堆渣料面板堆石坝非线性动力液化分析

面板坝的建设中,部分区域因堆石料匮乏,采用堆渣料作为坝壳材料筑坝。堆渣料属于弱透水性材料,在复杂地质条件下及地震工况下存在液化风险,造成坝体裂缝、凹陷和坍塌等问题,影响大坝安全。为此,针对堆渣料面板坝开展了非线性动力分析,研究了坝体在地震条件下产生动力液化的可能性。结果表明,上游坝坡附近是超孔压比较高的主要部位,该部位堆渣料液化的可能性较大,是需要重点关注的主要区域;下游坡脚附近受水流渗出影响,液化风险较低;沿着顺河向方向,超孔压比逐渐减小,中高风险液化区域若形成连通,将增大坝体整体液化风险,为降低坝体液化风险,需设置抗液化措施,增强坝体安全性。

面板堆石坝主要构筑物设计分析

构筑物布置设计对后续工程施工和充分发挥工程效益有重要意义。为确保面板堆石坝主要构筑物设计科学可行,以江苏常州市夏溪河流域某水库为例,根据地形环境、堆石岩性及规范要求,对面板堆石坝工程主要构筑物设计进行计算复核,结果表明:上下游坝坡坡比均采用1:1.6;面板底部厚度取0.4m;帷幕灌浆防渗标准按5Lu进行布孔设计;大坝上下游坝坡在各种工况处于稳定状态。可供面板堆石坝工程构建筑物设计参考。

堆石坝压实密度快速检测方法的研究

提出了基于三维激光扫描、图像智能识别与小粒径骨料自动筛分机的堆石坝密度快速检测方法,旨在提高堆石坝检测精度和效率,保障水利工程安全。通过三维激光扫描获取堆石坝测坑表面的三维点云数据,实现测坑体积的快速计算;结合图像智能识别技术,实现对骨料粒径的自动测量;利用小粒径骨料自动筛分机对堆石坝中的骨料进行筛分和测量,定量评价压实状态。该方法具有快速、准确等优点,适用于大规模的堆石坝密度检测,达到了推动碾压施工自动化水平的效果。

时空融合的堆石坝变形预测模型及在安全监测中的应用

变形预测是堆石坝安全监测与健康诊断的重要手段,现有研究多根据堆石坝监测数据建立单测点预测模型,未充分考虑测点之间相关性进行整体建模,且现有模型难以对漂移数据进行长期精准预测。本文考虑堆石坝变形序列的时序依赖性和测点之间的协同相关性,提出了基于图卷积和循环神经网络、引入概率预测与全过程训练的时空融合变形预测模型。该模型首先采用图卷积网络对多测点特征进行自适应汇聚,然后利用循环神经网络中细胞状态与隐层记忆沿时间轴的传递性,实现对时空信息的挖掘与融合,最后通过线性层得到概率预测参数,提高了模型对监测数据噪声的鲁棒性。采用全过程训练方式,提高模型对影响因子与累积变形量内在关系的学习能力,实现对漂移数据的长期精准预测。最后以水布垭面板堆石坝为例,进行了模型对比实验与消融实验,介绍了该模型在堆石坝安全监测和健康诊断中的三种具体应用。结果表明,本文模型有效融合了时空信息,在预测精度方面显著高于现有模型,解决了现有模型对大坝整体变形规律学习能力差、漂移数据预测精度低的问题,可用于堆石坝变形长期预测、测点异常检测与缺损数据补全。

重型振动碾碾压堆石坝沉降量研究与分析

通过对重型振动碾工作原理、监测仪器布置和监测方法进行分析,并开展坝体碾压振动监测试验,得出不同碾压参数下堆石坝的沉降量特征。研究结果表明:重型振动碾的碾压遍数、速度和振动频率等因素对沉降量有显著影响;随着碾压遍数的增加,堆石坝沉降量逐渐降低。

水循环荷载作用下高面板堆石坝长期变形特性研究

高面板堆石坝的长期变形是面板坝建设中的关键技术问题之一,已有研究大多将长期变形归结为堆石体蠕变的结果,但某些高面板堆石坝的变形原型监测资料显示,仅从堆石体蠕变角度难以解释高面板堆石坝长期变形的机理。通过水布垭面板堆石坝17a的变形监测资料分析和室内低频循环荷载作用下堆石料变形特性试验,探讨了实际运行中库水位周期性变化形成的循环荷载对高面板堆石坝长期变形特性的影响。结果表明:(1)坝体填筑和初次蓄水引起堆石体的瞬时变形和蠕变,堆石体的后期变形主要是水循环荷载长期作用的结果。(2)水循环荷载作用下,堆石体的变形表现为两种形式,其一为不可恢复的永久变形(亦称为残余变形),其二为可恢复的弹性变形。(3)室内低频循环荷载作用试验得到的堆石料变形及其增长规律很好地验证了水循环荷载与堆石坝后期变形的相互关系以及后期变形的力学意义。研究成果为高面板堆石坝长期变形特性研究提供了新的思路,并为具有往复大消落特点的高面板堆石坝变形及安全控制提供借鉴。