RM水电站特高心墙堆石坝重大关键技术研究

RM水电站是LCJ上游梯级电站的唯一龙头水库和清洁能源基地的控制性工程,其砾石土心墙堆石坝最大坝高315m,为世界罕见的大坝。工程具有“地质条件复杂、施工条件恶劣、生态环境脆弱”等显著特点,天然防渗土料存在显著质量缺陷、地震烈度高。在借鉴多个同等规模已建或在建工程经验的基础上,针对大坝防渗安全性、变形适应性、堆石料的缩尺效应、湿化流变、抗震安全等关键技术问题开展了系统研究,阐明了颗粒尺度对堆石料参数的影响机制及变化规律,建立了考虑湿化、流变和风化劣化影响的坝体变形控制指标,揭示了砾石土水力击穿破坏形式及机理,预测了强震作用下高土石坝动力响应特性及破坏模式,研究成果为RM特高心墙堆石坝的建设奠定了坚实的基础,也可为同类工程建设提供借鉴。

董箐水电站面板堆石坝设计

董箐水电站面板堆石坝最大坝高150m,是目前国内率先采用砂岩和泥岩混合料用作坝体堆石料的高面板堆石坝。该电站通过对工程开挖料的利用和对砂泥岩筑坝技术的研究,在吸收了以往类似工程的先进做法和成功经验的基础上,根据砂泥岩料的特点进行了创新设计,取得了砂泥岩筑坝技术的系列设计成果。

洪家渡水电站发电厂房设计回顾

洪家渡水电站发电厂房的设计历程是一个不断优化和精心设计的过程,其中经过了发电厂房布置形式从设有上、下游调压井的一洞三机地下厂房优化为取消调压井的三洞三机地面厂房,装机容量从540 MW调整为600 MW,厂房结构形式采用了新结构,通过这些不断的优化设计,节约了工程投资、降低了施工难度、缩短了建设工期,为首台机提前发电提供了重要技术保障。

高尾水作用下厂房混凝土结构的防裂抗渗研究

总结分析已建水电站厂房的渗漏原因,通过混凝土材料性能分析和材料试验,提出适合高尾水作用下防裂、抗渗混凝土设计指标和混凝土材料,研究细化了止水设计和混凝土的浇筑分层分块,有效解决了厂房混凝土结构的防裂、抗渗技术问题,研究成果已在董箐和沙沱水电站厂房成功应用。

董箐水电站引水发电系统设计特点

董箐水电站引水发电系统布置于砂泥岩地区,其进水口存在分层取水的问题,引水隧洞存在小间距、大洞径、薄岩壁的问题,厂房存在高尾水位变幅的问题。通过设计研究,提出了进水口设前置挡墙、引水隧洞采用分期错距开挖支护方式以及设置多功能排水洞、厂房采用分期建设以适应高尾水变幅的要求等设计成果,形成了该工程引水发电系统设计的独特技术特点。

董箐水电站工程枢纽布置

董箐水电站是贵州省"西电东送"工程第二批电源点之一,坝址区为较开阔的"V"型河谷,地层岩性为砂岩夹泥岩,地基承载力不高;电站坝址位于广西龙滩水电站库区,受龙滩水电站库水位变幅的影响,电站最高尾水水头达60m,存在高尾水位变幅问题。通过砂泥岩筑坝技术研究,进行了董箐水电站高尾水变幅下合理利用水能、水轮发电机组的适应性、建筑物结构及防护等研究和论证,选择了面板堆石坝、岸边开敞式溢洪道、坝后地面厂房等建筑物布局的工程枢纽总布置,使枢纽布置紧凑、合理,并充分利用了溢洪道开挖的砂泥岩料筑坝,达到了节省工程投资、加快施工进度的目的,满足了环保、节能的要求。

洪家渡水电站地面厂房设计

洪家渡水电站地面厂房布置于高山峡谷 ,设计中利用高挡墙将厂坝隔离、采用台阶式安装场以适应尾水位的变幅、主厂房采用网架屋顶以加快施工进度、采用大跨度中控楼满足中央控制室和各房间合理布置的要求、为厂房后坡的水土保持设置混凝土框架护坡等 。

沙沱水电站引水发电建筑物优化和动态设计

通过全面分析沙沱水电站压力钢管结构形式、厂房布置及结构形式、进厂交通方式、开关站布置位置,结合开挖揭露的地质条件和现场施工情况,在招标及施工图阶段,设计对引水发电建筑物布置和结构形式进行了一系列的优化和动态设计。经过优化调整,使得引水发电建筑物在布置上更加合理,结构上更加安全可靠,出线设备运行更加稳定,同时降低了施工难度,简化了施工程序,加快了施工进度,节省了工程投资。

RM水电站泄洪雾化特性及边坡防治对策

RM水电站位于高海拔、低气压地区,工程泄洪具有高水头、高流速、大泄量等特点。泄洪消能区河谷狭窄,岸坡高陡,碎裂岩体广布,岩体卸荷裂隙发育,泄洪雾化对消能区边坡稳定影响较大,工程边坡防治对策尤为重要。本文依据Matlab计算的雾化分区分级的结果,分析了RM水电站泄洪雾化特点,对泄洪雾雨情况下边坡稳定性进行分析及评价,提出了雾雨区边坡合理可行的综合防治对策。

特高心墙坝岸坡接触黏土层变形特性离心模型试验研究

通过4组特高心墙坝岸坡接触黏土层离心模型试验,分析了岸坡不同位置处接触黏土与心墙在坝体填筑加载过程中的变形,以及变形在竣工后的发展情况。试验结果表明:接触黏土层与岸坡、心墙土体之间的相对变形较小,没有分离现象,变形协调性较好;上覆荷载引起接触黏土产生垂直岸坡的压缩变形和平行岸坡的剪切变形,压缩和剪切变形均随荷载对数线性增加,接触黏土始终处于压剪状态;变形随荷载的发展程度,在坝基坡度较缓时较小,坝基坡度较陡时较大,在坝基坡度变化处则介于两者之间;接触黏土层的变形在竣工后渐趋稳定。

复杂地形条件下土石坝心墙安全关键问题探讨

复杂地形条件下心墙与陡峻岸坡剪切渗流安全、岸坡突变引起的坝肩横向张拉破坏、狭窄河谷心墙应力安全及变形稳定是土石坝心墙安全关键问题。基于国内外最新研究成果,探讨了上述问题的形成原因及作用机理,揭示了工程建设需进一步深入研究的方向。结果表明,心墙与岸坡接触部位在发生大剪切变形后仍具有较高的防渗抗渗性能;受主应力偏转、不均匀变形以及低围压土体剪胀特性的影响,在心墙顶部20~30 m范围内的土体,蓄水后应力变形条件将变得十分复杂,是较易诱发心墙发生水力破坏或接触渗透破坏的薄弱环节,工程建设应引起足够重视。除了严格坝体变形控制措施外,建议在高土石坝左右坝肩易发生裂缝区域,可采用接触粘土代替砾石土料,必要时采取预埋灌浆管、降低水库初期蓄水速率等工程措施,进一步降低高坝大库蓄水运行风险。

特高堆石坝心墙监测廊道设计关键技术初步研究

对于特高心墙堆石坝而言,受传统监测仪器适用性的影响,监测技术的可靠性亟待改善,坝体心墙监测廊道为问题的解决提供了一种新途径。以某特高心墙堆石坝(坝高315 m)为例,开展了心墙监测廊道的可行性及关键技术研究,提出了廊道结构自身安全性、刚性廊道与心墙土料及岸坡之间的变形协调性、廊道周边的防渗抗渗以及接缝止水系统的可靠性及耐久性等,是工程建设需重点解决好的关键问题。基于非连续接触算法的精细化有限元模拟方法,初步研究了廊道应力变形特性,并对今后需进一步深入研究的方向提出了建议。

强震区特高心墙堆石坝抗震性能动力模型试验研究

基于土工离心机振动台模型试验,以藏区RM水电站315m特高心墙堆石坝为例,首次模拟研究了大坝在连续遭遇3次强震条件下的动力反应特性、坝顶永久沉陷及地震破坏模式。试验结果表明,随着地震次数的增加,大坝加速度反应并没有明显变化,但坝顶累积震陷量依次增加,震陷增量迅速减小;地震后大坝整体向内收缩,上下游坝坡无鼓胀,也没出现震松震散现象。试验规律再次印证了高土石坝具有震后趋于更加密实的优良抗震性能;试验也进一步揭示,采用现代筑坝技术设计建造的高土石坝,可抵御峰值加速度小于0.6g的中等乃至强震作用,坝顶地震沉降量不会超过坝高的1%。

贵阳院水电站厂房设计技术综述

贵州地区多高山峡谷，地下岩溶发育。在水电站厂房设计中常常遇到狭窄河谷的厂房布置、厂房高边坡、岩溶地区厂房深基坑和高尾水变幅结构设计等问题。贵阳院在水电站厂房的设计中，探索出适宜本地区厂房的布置型式，厂房高边坡及岩溶基坑处理措施，适应高尾水变幅和快速施工的厂房结构型式，成功解决了峡谷及岩溶地区厂房设计的关键技术问题，促进了贵州省的经济建设及社会发展，为水电站厂房设计技术发展做出了积极的贡献。

白云岩筑面板堆石坝流变三维有限元分析

混凝土面板堆石坝是水利水电工程中广泛应用的一种坝型,其坝体填筑料选用因地制宜,白泥面板堆石坝采用白云岩筑坝,坝体填筑中发现所用白云岩存在级配不均匀、碾压后易破碎等现象。结合工程特点,本文开展了坝体填筑料力学试验及大坝流变三维有限元仿真分析。结论如下:1)白云岩属中硬岩,不易软化,室内试验获取的堆石体E-B模型参数较高;2)考虑流变下,稳定期坝体最大沉降约占坝高的0.2%;3)面板应力变形在数值上的发展历程和分布情况均符合一般规律,且远小于面板的承受极限。