金沙江上游巴塘水电站沥青混凝土心墙堆石坝设计

金沙江上游河段的巴塘水电站工程,其挡水建筑物为最大坝高69m的沥青混凝土心墙堆石坝,工程坝址区地震基本烈度为Ⅷ度,区域地质条件较为复杂,存在一定的技术问题。在分析和借鉴国内外已建的类似工程的基础上,结合工程本身的实际技术特点,就该工程坝体结构设计、坝基处理、坝坡设计、沥青心墙与混凝土基座的连接方式、防渗心墙沥青混凝土材料的设计参数等方面进行了一些有益的方案设计。这些设计在工程上的实际应用,最终确保了工程建设的顺利实施,相关设计成果可为后续类似工程的设计提供一定的参考。

某水电站开挖岩质边坡稳定分析及加固措施优化

某水电站泄洪洞进水口边坡为典型的岩质高陡开挖边坡,其稳定性对水电站的安全施工及运行影响重大。为此,建立了泄洪洞所在开挖高边坡的三维有限元模型,并运用有限差分软件进行稳定性分析计算;综合考虑边坡在天然、开挖、卸荷、暴雨蓄水、地震工况下的应力、应变的大小及分布状况,同时结合典型剖面边坡二维极限平衡计算,计算结果中的安全系数大小,综合分析判断泄洪洞进口边坡的稳定性状况;最后结合稳定性分析结果对边坡的加固措施进行了优化分析。成果为工程施工提供参考依据。

开挖卸荷速率变化对岩质边坡应力应变影响作用研究

基于卸荷岩体力学理论及方法,应用FLAC3D有限差分计算软件,在数值分析中模拟不同速率的边坡开挖。并在不同开挖速率下,对考虑及不考虑边坡岩体卸荷变化条件下开挖边坡的应力应变特征进行了对比分析。结果表明:在考虑岩体开挖卸荷作用的前提下,开挖速率越慢,开挖过程中边坡模型的应力应变越小,塑性区范围也越小;而在不考虑岩体动态开挖卸荷作用时,开挖速率对边坡最终的应力应变以及塑性区大小并无直接影响。因此,在实际施工中应充分考虑动态卸荷作用以及开挖速率的影响,注意控制开挖进度,开挖后应对开挖边坡及时进行加固。

金川水电站边坡变形体岩体强度参数反演分析

以金川水电站泄洪洞进水口边坡纵剖面为计算剖面,基于极限平衡理论和方法,首先计算天然工况、暴雨工况和地震工况下剖面的稳定性,并确定最危险工况为暴雨工况,然后以最危险工况下规范规定的最低安全系数为反演目标,对变形体岩体强度参数进行反演分析,最后结合工程实际确定合理的变形体岩体强度参数。计算结果表明:在安全系数一定的情况下,岩体内摩擦角与黏聚力之间呈反比关系;确定变形体浅层强度参数c=150.00 kPa、φ=24.0°,深层强度参数c=309.00 kPa、φ=34.9°,在该参数情况下,边坡天然工况下处于稳定状态。

基于敏感性分析的加锚岩质边坡锚固参数优化设计

某水电站泄洪洞进口边坡拟采用预应力锚索进行加固。锚固参数的合理选取将直接影响到工程加固的可靠性以及经济性。因此,首先对该加锚边坡的预应力锚索的4个参数(锚固角度Φ、锚固力T、锚固间距H以及锚索长度L)进行敏感性分析,确定了这些参数的敏感性大小。然后再利用有限元法进行参数优化设计,得到了预应力锚索加固的最佳锚固参数。研究结果为提高开挖边坡的加固效果、降低工程的设计施工成本,起到了积极的作用。

最优加权组合模型在边坡变形预测中的应用

利用某岩质边坡2002年-2011年的变形监测资料,结合区域地质与气象背景,运用莱茵达准则选定有效的监测数据,分别建立了GM(1,1)模型和趋势曲线预测模型;最后,基于最优加权组合原理,建立了边坡变形的最优加权组合模型。运用组合模型对该岩质边坡的变形进行了拟合和变形预测,模拟变形趋势与实际变形趋势对比结果表明,组合模型的预测精度高于任何单一模型的拟合精度,证明该组合模型合理、可靠。

卸荷条件下某水电站岩质边坡动态开挖稳定性分析

某水电站泄洪洞进口边坡存在大量的岩质边坡开挖工程,为了研究开挖对该水电站岩质开挖边坡稳定性的影响,基于卸荷岩体力学理论及方法,考虑边坡开挖作用下岩体的动态卸荷变化,应用ANSYS有限元软件和FLAC3D有限差分计算软件,在数值分析中模拟开挖并进行稳定性分析。研究结果表明:该高边坡在开挖过程中,随着开挖的推进,应力应变均呈现逐渐增大的趋势,且塑性区范围也越来越大。考虑动态岩体开挖卸荷作用比不考虑时应力应变以及塑性区变化有较大差别,因此在实际施工中应充分考虑岩体动态卸荷作用对边坡稳定性的影响,据此制定合理的加固措施。

基于BP神经网络的岩体力学参数反演及边坡整体稳定分析

岩质边坡应力应变分析,需要确定岩体变形参数与强度参数,而岩土体力学参数的确定是工程界难题之一。文章根据南方某水电站实际运行过程中边坡岩体力学性质的动态变化,利用坡体上变形监测资料对边坡岩体力学参数进行反演,选取三维有限元模型关键节点的监测数据与计算数据进行对比,结果表明测点两者大小接近、变化趋势一致,即利用BP神经网络反演得到的参数值具有一定可靠性,可为边坡的稳定性分析以及位移预测提供参考。

基于有限元法的电站进水口结构应力配筋分析

采用大型通用有限元软件ANSYS,建立完整的电站进水口结构三维模型,计算出持久工况、短暂工况以及偶然工况下进水口结构的应力,然后选取主拉应力最大的工况作为控制性工况对进水口结构各部位进行配筋计算。计算实例主要在进水口流道顶板、底板和侧墙处选取受力方向上拉应力最大的断面,应用应力配筋法对进水口结构进行配筋计算。结果表明:有限元应力计算能够清楚地反映进水口结构各个部位的应力分布,基于有限元法的正应力配筋原则进行结构配筋,计算过程简单、结果明确,具有较好的实用价值。

基于正交试验设计的边坡变形体强度参数反演分析

以某水电站进水口边坡为工程背景,基于正交设计原理,运用极限平衡理论和方法,以施工工况下规范规定的最低安全系数为反演目标,对变形体岩体强度参数进行反演分析,最后结合工程实际确定合理的变形体岩体强度参数。计算结果表明:运用上述方法反演的强度参数合理,能够更好地反映工程边坡的目前状态,为后续施工设计计算提供了较为可靠的计算依据。

单一预制节理试件各向异性力学特性试验研究

节理岩体具有特殊的不连续结构,从而展现出复杂的各向异性力学特性。为了掌握这一复杂力学特性,从理论上分析了单一节理面的力学效应,并通过常规三轴压缩试验研究了单一预制贯通节理试件的各向异性力学特性。结果表明,节理试件的力学特性分为受节理面控制和岩块控制;与完整试件相比,节理试件的力学参数均有不同程度降低,其中弹性模量、抗压强度、黏聚力随节理倾角呈U型分布,最小值均出现在60°倾角节理试件,而内摩擦角与节理倾角呈线性增大关系;随着围压等级升高,不同倾角节理试件弹性模量和抗压强度的最大值与最小值的比值降低,力学性能差异减小。

不同连通率节理岩体三轴加卸荷力学特性试验研究

对3种节理连通率条件下的预制非贯通节理岩体试件进行三轴加卸荷试验,对比分析其加卸荷条件下的应力–应变关系曲线特征、破坏形态以及强度特征,同时分析卸荷条件下非贯通节理试件的变形以及强度特征与节理连通率之间的关系。结果表明:(1)非贯通节理岩体加卸荷条件下均表现出各向异性力学特性,且随着节理连通率的增大,这种各向异性特性表现的更为明显;(2)卸荷条件下,试件产生的裂纹更多,破坏程度更高;(3)节理连通率对试件卸荷阶段的变形特性影响显著,变形模量随着连通率的增大而逐渐减小;(4)各节理角度下,非贯通节理岩体卸荷阶段变形模量降幅、卸荷当量峰值强度与连通率k之间的关系可用线性函数表示;(5)随着节理连通率的增大,加载条件下岩体峰值强度逐渐下降,卸荷条件下试件抗剪强度参数黏聚力和内摩擦角均随之逐渐减小。

非贯通节理岩体单轴压缩试验研究

对不同节理倾角、不同节理连通率的预制节理圆柱形岩体试样进行单轴压缩试验。结果表明:试样的强度、变形特性及破坏模式与节理构造形态密切相关;在不同节理连通率下,不同角度的非贯通节理试样的力学特性均表现出各向异性特征,随着节理连通率的增大,各向异性特征越来越明显,岩体峰值强度逐渐下降,岩体在弹性阶段的最大弹性模量也逐渐降低;相应地,试件的破坏模式也变得更加复杂,随着节理连通率的增大,应力-应变曲线的斜率逐渐减小,曲线出现多个峰值,且有较明显的屈服平台;非贯通节理岩体峰值强度和弹性模量随节理连通率的非线性变化规律,可分别采用二次和三次多项式函数表示,其系数与节理倾角有关;非贯通节理试样的裂纹变化特征与节理连通率、节理倾角有着密切的联系。