过鱼设施进口区域水温对集诱鱼效果的影响

库区水温分层与过鱼通道隔断是水利水电工程建设随之产生的生态环境影响之一。过鱼效果是评估过鱼设施建设成功与否的关键指标。对于存在水温分层的高坝工程而言,过鱼设施进口附近存在的温差效应是否会对进口区域的集诱鱼效果产生影响是当前应该解决的首要问题之一。该研究通过建立三维水温水动力数学模型与包含过鱼设施进口段和明渠河流段的物理模型,分别开展了水温水动力预测及实鱼过鱼试验研究工作,研究结果表明:温差效应对进口附近水动力条件影响甚微,影响区域主要取决于鱼道流量,而岸边水温量值则取决于温差的大小;增大明渠流量将增加上溯鱼类发现鱼道进口的难度;沿冷水区域上溯样本量占总样本的39%,沿温水区域上溯样本量占总样本的61%,由此可知,温水区域对洄游鱼类更具有吸引力;温差效应在一定程度上有利于洄游鱼类发现鱼道进口并在进口区域聚集,与冷水区域相比,温水有效区域鱼进入鱼道进口的尝试率提高了17个百分点。研究成果可为相关人员尝试采用改变水温调整洄游鱼类上溯路线,改善鱼道进口集诱鱼,进而提升鱼道过鱼效果提供思路。

观音岩重力坝深层抗滑稳定分析

采用基于非线性有限元理论的强度储备安全系数法,对观音岩重力坝坝基的深层抗滑稳定进行了研究。通过塑性屈服区的发展过程,得到坝基的渐进破坏过程、可能的失稳模式以及强度储备安全系数,并根据《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)采用基于分项系数的刚体极限平衡法对坝基抗滑稳定进行了核算,各坝段的深层抗滑稳定安全系数均大于1.0,满足规范要求;结果表明大坝坝基深层抗滑稳定是有保证的。

Cosserat连续体的本构参数对重力坝深层抗滑稳定的影响

基于ABAQUS的UEL自定义单元接口二次开发,采用基于有限元的强度储备系数法模拟重力坝坝基应变局部化的渐进破坏过程,分析比较Cosserat连续体模型中的本构参数Cosserat剪切模量、软化模量以及内部长度参数对结果的影响。结果表明:在一定范围内,Cosserat剪切模量对模拟结果影响不大;软化模量的取值在一定范围内,渐进破坏过程基本相同,当达到某一定值时,计算在坝基塑性屈服区未贯通时即迭代不收敛,当其绝对值进一步增大时,降低坝基抗剪断强度的过程中软弱夹层未屈服,与实际不符;内部长度参数的取值不同,对渐进破坏过程塑性屈服区的发展影响不大。

过鱼设施跌流诱鱼方案及模型试验研究

鉴于过鱼设施进口区域集诱鱼效果是影响过鱼效率的关键因素之,提出了一种新的旁道跌流诱鱼优化思路,将上游水流以跌流形式补水至鱼道进口外区域,通过挑流板等辅助设施使平面流场内形成水平吸引流,并依托大渡河沙坪一级水电站鱼道工程,建立了大比尺物理模型进行方案论证及优化,分析了过鱼设施进口附近流场特性,探讨了诱鱼的可能性。试验结果表明,采用一次跌落方案更有利于平面流场内对洄游鱼类形成吸引流,流速为0.3-0.5 m/s,且进口区域流态信息丰富,适宜鱼类聚集。

基于Cosserat连续体理论的重力坝深层抗滑稳定分析

完成基于Cosserat理论Drucker-Prager弹塑性模型在ABAQUS中的二次开发,并进行平面应变条件下单轴压缩的验证,结果表明本模型能保证应变局部化问题的正定性。采用强度储备系数法,模拟重力坝坝基应变局部化渐进破坏过程,对比Cosserat连续体理论与经典连续体理论的计算结果,表明采用Cosserat连续体理论的结果对网格密度不敏感,有限元迭代不收敛对应的强度储备系数有较大幅度的提高。

沙坪一级水电站泄洪闸三维有限元分析及配筋设计

沙坪一级水电站泄洪闸工作闸门总推力较大,泄洪闸闸墩采用预应力结构。为评价该预应力泄洪闸闸墩在施工和运行过程中的安全性,以^(#)3~^(#)4闸室为例,采用三维有限元方法进行静力计算,采用振型分解反应谱法进行动力计算,得出泄洪闸在不同工况下的位移应力结果。计算结果表明,沙坪一级水电站泄洪闸位移应力分布符合一般规律,预应力效果显著,结构布置合理。最后根据闸墩、锚块、底板在静力工况下的应力分布特点,确定受拉钢筋的布置方式,采用应力图形法分别计算泄洪闸各部位配筋量,为结构钢筋布置提供依据。

沙坪二级水电站泄洪消能及闸门运行调度方式研究

大型河床式水电站泄洪消能一般具有大单宽流量、低水头、低佛氏数、高淹没度及上、下游水位变幅大等特点,对泄洪闸闸室及下游消能防冲设施内的流态影响较大,可能威胁闸室和下游的安全,故对泄洪闸闸门运行调度方式的要求高。对此,结合大渡河沙坪二级水电站,深入系统研究了大型河床式水电站泄洪消能及闸门运行调度方式。通过水工模型试验,研究了宽顶堰+护坦+海漫的泄洪消能方式,并提出了永久运行的闸门运行调度的均开原则及各工况下的调度方式。实际运行检验证明,泄洪消能及闸门运行调度方式效果好,对类似工程有一定借鉴意义。

沙坪二级水电站预应力闸墩设计及三维有限元分析

沙坪二级水电站泄洪闸由于工作弧门的水推力巨大,闸墩采用预应力结构,锚块采用梯形断面,在锚块上游侧伸出一小牛腿与闸墩相连。主锚索在立面上呈扇型布置,共布置5层,其中单个边墩布置3排、单个中墩布置4排;次锚索布置3排,每排4根。采用三维有限元法对泄洪闸预应力闸墩进行了分析。结果表明:泄洪闸结构具有相当的刚度;应力分布符合一般规律,且大部分区域的应力水平较低,在混凝土的抗拉强度及抗压强度设计值之内;预应力体系布置与吨位选择合理。

某水电站大坝河床坝段抗滑稳定分析

采用基于非线性有限元的强度储备系数法,分析了某水电站河床坝段坝基抗滑稳定性。通过塑形屈服区判断可能的失稳模式及相应的强度储备系数,综合评价了大坝坝基的整体稳定性。对比坝下陡倾角横河向F12及F2断层置换处理前后的坝基稳定强度储备系数,分析了下断层对大坝稳定的影响及置换处理的必要性。结果表明,对大坝下游F12及F2断层进行置换处理能有效提高坝基稳定性。

大渡河沙坪二级水电站弃渣场稳定性分析研究

大渡河沙坪二级水电站弃渣场位于坝址右岸下游沟内,施工期排水渠的浆砌石底板受挤压出现了隆起破坏,顶部出现了略成弧形分布的裂缝。为此,开展了初步分析及稳定性计算验证。结果表明:(1)由于挡墙基础第(5)-1层(即含碎石黏土层)未按要求进行挖除等因素,在经历连续降雨后,墙后土压力和水压力均明显增大,造成了挡墙失稳;(2)位于渣场下部的第(5)-1层及无用料土体物理指标较差,在经历连续降雨后,渣场发生了整体蠕变。根据分析验证结果,经过计算,制定了有针对性的措施,即采用削坡压脚及在沟口布置抗滑桩能保证渣体的稳定;另采用疏通排水、钢筋混凝土结构等措施能解决挡墙的稳定问题。

沙坪二级水电站堆石混凝土坝防渗设计与研究

以沙坪二级水电站工程设计与施工为依托,对堆石混凝土坝的防渗开展了设计与研究工作。堆石混凝土本身防渗性能优异,可直接挡水,但考虑施工因素,为提高堆石混凝土层间抗渗的保证率,一般在上游面设厚度0.5~1.0 m、防渗性能是常态混凝土2~3倍的自密实混凝土防渗层,以确保坝体的抗渗性能。竣工5年来的监测成果验证了本工程堆石混凝土抗渗指标满足设计要求。

龙开口水电站重力坝防震抗震设计与安全评价

龙开口水电站坝址位于高烈度地震区,大坝水平向设计地震动峰值加速度为0.394g。采用材料力学法、数值计算分析方法和动力模型试验,研究分析了大坝的坝体应力变形、抗滑稳定、坝体横缝状态、坝体混凝土开裂过程及抗震设计等,综合评价了大坝的抗震安全性,并提出了抗震措施。龙开口重力坝防震抗震设计经验对高地震区的高重力坝防震抗震设计具有一定的工程参考价值。

大渡河沙坪二级厂坝间导墙兼鱼道结构及稳定设计

大渡河沙坪二级水电站厂坝间导墙在运行期兼作鱼道,在二期施工导流中兼作厂房基坑纵向挡水围堰,起到了“一墙三用”效果。施工挡水期间,厂房基坑底与导墙顶高差达50 m,且在导墙底部存在缓倾角页岩夹层Sh4及裂隙L22,存在深层抗滑稳定问题,因此其稳定性显得尤为重要。本工程根据导墙建基面抗滑稳定及应力、深层抗滑稳定计算成果对导墙基础采取了锚筋桩及固结灌浆等加固处理,从运行情况看,该设计是成功的,可为其他类似工程提供有益的借鉴和参考。

高地震烈度重力坝坝基宽大断层处理设计

哥斯达黎加圣巴勃罗水电站(San Pablo)坝址地震烈度高。重力坝坝基分布F_(1)断层,宽度大(6~7 m),组成物性状差,压缩性好,为Ⅴ类岩体,可能对大坝的稳定应力和变形产生不利影响。对断层力学特性进行了分析,采用三维有限元方法对3号导流底孔坝段坝体坝基的应力、变形进行了计算。通过不处理、假定无断层及不同置换深度的敏感性分析,论证了断层处理的必要性及置换处理深度,并进行断层塞结构和配筋设计。相关成果可为类似工程设计提供借鉴。

厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定研究

以我国四川省境内大渡河沙坪一级水电站部分厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定问题为依托,分别采用有限元方法和基于有限差分的强度折减法进行边坡渗流和抗滑稳定的研究。首先建立三维精细化模型,再利用有限元方法得到左岸边坡渗流场并对此进行渗流分析,最后基于有限差分软件,采用强度折减法并将渗流场计算结果作为外加作用力对不同特征水位工况下的边坡抗滑稳定安全系数进行计算分析。结果表明:在不同特征水位工况下该工程厂房坝段及其左岸边坡均符合渗流稳定和抗滑稳定的要求,能够为工程的建设实践提供技术论证。

修正的摩尔-库仑准则在重力坝深层抗滑稳定中的应用

针对修正后的Mohr-Coulomb准则采用基于Euler向后积分的自适应子增量本构积分算法推导得到的一致性切线刚度矩阵,以ABAQUS软件为平台,编制UMAT本构程序.进行了平面应变条件下单轴受压的数值验证后,用上述程序以强度储备系数法来验证了修正后的Mohr-Coulomb准则在重力坝抗滑稳定中的可靠性,结果表明编写的修正后的Mohr-Coulomb模型能够有效地反映重力坝深层抗滑破坏的特性,结果偏安全.

基于 Cosserat 理论的三维弹塑性模型及其在重力坝抗滑稳定分析中的应用

采用有限单元法模拟岩土工程中的应变局部化问题时,存在有限网格尺寸敏感性和网格锁定等问题,通过引入Cosserat连续体理论作为正则化机制,提出基于Cosserat连续体理论的三维Mohr-Coulomb弹塑性模型,采用Euler向后隐式应力更新算法,利用ABAQUS的二次开发功能进行数值实现,通过单轴压缩数值模拟验证模型和程序的可靠性及有效性,探究弯曲特征长度与剪切带宽度之间的关系,并建议材料弯曲特征长度的取值标准。分别采用经典弹塑性模型和基于Cosserat连续体理论的三维Mohr-Coulomb弹塑性模型进行重力坝三维抗滑稳定分析,经典弹塑性模型具有明显的网格依赖性,采用较疏的有限元网格计算会高估实际抗滑稳定性,而基于Cosserat理论的Mohr-Coulomb弹塑性模型在不同密度有限元网格上的抗滑稳定安全系数和滑移模式基本一致。