输电线路扩底桩锚杆复合基础数值模拟研究

由于常规的锚杆基础适用范围较小,对地质的精度要求高,因此基础型式在山区线路的适用性较差。该文提出一种新型的扩底桩锚杆复合基础,适用于不同地形条件,不同覆盖层厚度条件下的山区输电线路。采用FLAC 3D软件模拟模拟不同深度,不同尺寸的扩底桩锚杆复合基础受力状态,得出以下结论:(1)在上拔荷载作用下,地基中上拔位移随桩顶位移增加而显著增加,直至破坏时基础呈现整体拔出破环状态;扩底桩嵌固基础最先出现塑性区域的是扩底段和土体的接触面,需要注意扩底段的桩基本体的承载力;(2)复合基础在水平荷载作用下,随着锚杆根数的增多,其抗水平承载力增加,因此复合基础在抵抗水平力条件下较常规锚杆基础有一定的优势;(3)在上拔荷载作用下,复合基础形成“圆柱状”的塑性发展区域,在水平荷载作用下,复合基础形成“倒八字”塑性发展区域;(4)通过数值模拟,得出复合基础锚杆与上部结构的荷载分担比为0.2~0.25之间。

输电线路单群锚基础抗拔特征差异的现场足尺试验

为研究输电线路单锚与群锚基础抗拔承载特征差异,采用理论分析和现场试验相结合的研究方法,首先根据结构特点,从受力与变形2方面分析了单锚与群锚的承载机制;然后以输电线路基础工程中常用的全长黏结型锚杆为研究对象,选取位于福建泉州地区的花岗岩地基作为试验场地,分别开展了3组单锚、4组群锚的现场足尺拉拔试验,采用位移传感器测试基础与地基变形、采用光频域反射光纤传感技术测试锚杆应变,分析得到试验基础的荷载位移曲线以及锚杆界面内力分布;最后对受力过程中2类锚杆基础的变形破坏机制进行对比分析。结果表明:单锚与群锚荷载位移曲线特征存在差异,群锚反映出的塑性变形特征较单锚明显;加载前半段,锚杆体系位移以锚筋拉伸为主,加载后半段,以锚岩界面滑移为主;锚杆截面轴向应力沿深度方向逐渐减小,且最终在2~3 m深度处趋于0;拉拔荷载作用下的单锚破坏模式与基岩饱和单轴抗压强度有关,而群锚的破坏模式与组成的单锚数量有关;工程中建议以群锚基础试验获得锚岩界面黏结强度为设计依据。研究成果可为输电线路岩石锚杆基础的选型与设计提供参考。

斜坡输电线路基础上拔稳定计算的改进土重法

目前平整场地中输电线路基础上拔稳定计算可采用土重法,但山地输电线路日益增加,基础在斜坡场地中的上拔稳定计算成为亟待解决的一个工程问题。基于平整场地中的土重法计算原理,推导了斜坡场地的输电线路基础上拔稳定计算公式,并通过与平整场地下土重法进行对比分析,提出了评价斜坡基础上拔稳定的斜坡承载力系数,得出了斜坡条件对基础上拔稳定的影响及规律,研究成果可为斜坡输电线路基础上拔稳定分析提供理论依据。

砂岩地基中架空输电线路抗拔基础承载性能的现场试验研究

本文以砂岩地基中的架空输电线路抗拔基础为研究对象,开展6个相同底径、不同埋深的直柱基础和扩底基础的现场抗拔承载性能试验,分析了6个试验基础的荷载—位移曲线、抗拔承载力、地基破坏范围及混凝土利用效果。结果表明:两种型式基础的弹塑性变形能力均会受到基础埋深的影响;根据双直线交点法确定试验基础的抗拔承载力,基础埋深相同时,扩底基础抗拔承载力可达直柱基础的1.2~2.0倍;基础破坏时,在地表处形成径向和环向分布的裂缝,且随着埋深的增加,地表破坏半径逐渐减小;采用上拔角定量表示地基破坏范围,则对于相同埋深的抗拔基础,扩底基础的上拔角均大于直柱基础,表明其提高基础抗拔承载力的同时,也加大了地基岩体的破坏范围;以基础抗拔承载力与混凝土消耗量的比值M定量表征不同基础型式和埋深条件下混凝土的利用效果,扩底基础对混凝土的利用效果最高可达直柱基础的5.9倍,工程应用中建议优先选用扩底基础。

特高压输电线路机械化施工山地微型桩基础设计技术研究

输电线路机械化施工可以有效降低施工危险系数,基础施工设备小型化是主要的发展方向。山地微型桩基础直径小,可以快速成孔,对设备运输要求低,是山区基础机械化施工的良好选择。通过分析微型桩桩土界面模型,结合嵌岩桩理论和桩基础理论,提出1种新型的山区微型桩的设计方法。调研目前的成孔设备参数以及施工钻进方法,并且基于某1000 kV特高压线路工程对比山区微型桩基础以及挖孔基础的工程量,结果表明随着基础作用力的增大,山区微型桩基础较常规挖孔基础的经济效益明显,将其应用于特高压输电线路有较大的优势。

山区变电站建构筑物沉降与边坡变形实时自动监测技术应用研究

在复杂地质环境中,变电站建(构)筑物沉降和边坡变形监测,是工程建设安全和投产运行安全的关键环节。传统的沉降和边坡监测频率低、人工测量存在误差、及时性较差,无法及时反馈建(构)筑物和边坡的实时状态。基于泉州山区某220 kV变电站,研究了站内配电装置楼、主变基础和挖方边坡的自动化实时监测方案,应用电力物联网技术,通过工程现场部署的边缘物联代理设备,对变电站主要建(构)物及设备基础沉降和边坡位移进行长期、实时、精准的监测及超限预警,提升了变电工程建(构)筑物和边坡的质量水平和施工效率。

基于相似理论的岩石地基材料制作及模型基础抗拔试验

为探究岩石地基中挖孔基础的承载力特征和地基破坏模式,以重晶石粉、铁粉和石英砂为骨料,水和石膏为胶结剂,黏土为增塑剂配置岩石相似材料,应用正交设计方法,以胶结物/骨料质量比(因素A)、胶结物含水率(因素B)、骨料细颗粒(铁粉+重晶石粉)占比(因素C)、细颗粒骨料铁粉占比(因素D)为4个因素,共16组材料配比方案,开展相关试验测定了各组材料的密度、黏聚力、内摩擦角、抗压强度、弹性模量等参数指标,并研究了相似材料物理力学参数与影响因素之间的变化规律;而后选取3种代表性相似材料开展了岩石挖孔基础抗拔承载特性的室内模型试验。结果表明:(1)对于相似材料密度,因素C影响最大;对于试样黏聚力和抗压强度,因素B影响最大;对于内摩擦角,因素C影响最大;对于弹性模量,因素A和因素B影响最大;(2)地基岩体破坏面呈现为沿着一定角度的开口向地面延伸的线性破坏面,且该破坏角随材料内摩擦角增大而减小,在规范中假定的45°附近变化;(3)依据抗拔承载力计算得到的相似材料等代极限剪切强度随单轴抗压强度增大而增大,约为单轴抗压强的0.027。

输电线路基础抗拔承载力计算的简化剪切法

剪切法是计算输电线路基础抗拔承载力的重要方法,规程剪切法参数多,计算繁琐。基于剪切法简化计算模型,推导得到了输电线路基础抗拔承载力的简化剪切法计算公式,并通过与规程剪切法进行对比分析,得到如下结果:简化剪切法可以不用考虑基础复杂的几何形状,计算更为便捷;在基础临界埋深范围内,该文简化剪切法计算的基础抗拔承载力差异系数随基础埋深的增加而明显增加,随土体内摩擦角增加而明显减小;简化剪切法计算的基础抗拔承载力结果普遍略大于规程剪切法;简化剪切法与规程剪切法计算结果在非松散土体情况下吻合较好。

山区变电站高边坡自动化监测方案及工程应用

挖填方高边坡是山区变电站工程建设的难点和危险点之一。通过探索采用北斗高精度定位、5G实时传输、边缘计算等技术,研究福建泉州某220 kV变电站24.7 m高边坡的自动化监测方案,并在工程中进行了试点应用。结果表明,采用前述技术对边坡开挖过程中,以小时为频次对边坡的位移进行实时的监测、分析与预警,可大幅降低危大工程建设的过程风险,实现高边坡的动态设计与施工。

山区输电线路掏挖-锚杆复合基础设计关键技术研究

山区掏挖岩石锚杆复合型基础的设计关键技术主要包括:设计方法,技术经济对比,标准化基础设计以及施工工序等方面。设计方法主要涉及承载力发挥系数的取值,结合数值模拟结果和目前试验结果,提出k_(1)、k_(2)的取值建议;在拟定的地质条件、基础作用力以及设计构造要求等技术条件下,分析掏挖锚杆复合基础、锚杆基础和挖孔基础的经济性,结果表明掏挖锚杆基础经济效益高;通过对掏挖~锚杆复合基础设计原则的确定,提出不同主柱直径下锚筋布置方式的建议;结合掏挖基础和锚杆基础施工特点,梳理掏挖-锚杆复合基础的施工工序。通过罗源湾电厂~碧里220 kV线路工程中17%基础选用掏挖~锚杆复合基础的实践,表明该基础型式具有良好的经济,社会及环境效益。