GNSS拟合高程代替水准测量的可行性分析:以黄河上游水电基地区域为例

GNSS拟合高程代替水准测量有重要的现实意义,有必要对其进行可行性分析。黄河上游水电基地是中国在黄河上游地区开发的重要水利工程群,其安全监测具有至关重要的作用。因此,本文基于黄河上游水电基地GNSS自动监测网开展实验,从GNSS高程拟合方法、GNSS数据处理策略和GNSS高程方向定位结果等方面详细论证。结果表明,GNSS拟合高程具有替代三等水准的可行性。

大型泵站输水管线钢岔管应力分析及结构形式

针对南水北调工程惠南庄泵站输水管线中的卜型钢岔管进行三维有限元计算分析,在设计水头110m和校核水头130m作用下,考虑有无外包混凝土、计入不计入钢管及混凝土自重、外包混凝土与钢管之间垫层弹性模量的不同取值以及采用设计肋板和加强肋等各种不同工况,对卜型钢岔管应力进行计算分析,以确定岔管在设计水压力和校核水压力作用下的安全性。结果表明,岔管的最大主拉应力一般发生在支管与主管相交处,考虑外包混凝土与钢管的联合作用将显著减小最大拉应力值;同时,增长肋板长度或者增加肋板刚度都有利于降低拉应力峰值。根据计算结果,对惠南庄泵站输水管线的钢岔管设计提出了建议。

大花水RCC双曲拱坝施工期仿真分析

大花水RCC拱坝(H=134.5m)是世界上已建的最高的碾压混凝土双曲薄拱坝。大坝在碾压施工过程中,陆续发现了十几条裂缝,并有多条贯穿性裂缝。本文通过对全坝进行施工期全过程仿真分析,对施工过程中出现的裂缝现象进行深入细致的分析,得出施工过程中温度应力过高是导致大坝裂缝产生的重要原因。

特高重力坝考虑高压水劈裂影响的初步研究

本文设计了混凝土试件高压水劈裂模拟试验,可近似模拟无拉、压应力作用下混凝土结构的水力劈裂问题。用试验结果和断裂力学分析校正了有限元分析程序。通过对比分析和有限元计算,研究了大狄克逊重力坝(坝高285m)和假定的坝高216.5m重力坝考虑高压水劈裂的安全问题,结果表明,200m以上的特高重力坝除按无拉应力和抗滑稳定准则设计外,还应考虑高压水的劈裂影响。

变化世界中的大坝与水电发展

为应对全球变化,大力发展水电、加快足够的储水设施建设已成为国际共识。基于此,通过比较研究,分析了人均库容、人均发电量与人类发展指数之间的关系,证明了储水设施建设、水电开发与社会经济发展有着密切联系。与其他能源开发方式相比,水电作为目前唯一能够大规模开发的可再生能源,具有高能源回报率和低温室气体排放的特点。对事关大坝建设和水电发展的大坝安全与长效运行问题提出了建议和对策。

中国水库大坝统计和技术进展及关注的问题简论

新中国经过近60年的发展,在大坝建设方面已经取得了巨大成就,面向未来和国家发展需要,仍有一系列的技术问题需要关注。对截至2007年底的中国大坝、世界大坝建设和水电发展情况,对水库大坝进展的比较参数、突出成就、需要关注的问题以及水电的国际发展趋势等方面进行了分析总结。

胶结人工砂石筑坝材料性能研究

胶凝砂砾石为一种环境友好材料,在我国筑坝实践中得到了大量应用。由于胶凝砂砾石坝主要应用于河床砂砾石料丰富的地区,使得胶凝砂砾石的推广受到一定的局限,对于缺少河床天然砂砾石工程,可用人工砂石来修建胶结人工砂石坝。研究了骨料破碎工艺、配合比设计中水胶比、水泥用量、粉煤灰掺量、砂率等参数的选取对材料性能的影响,并进行了坝型方案比较。研究结果表明:(1)人工砂石骨料的简易破碎方式,即锤式破碎机单机破碎不筛分,一次破碎后直接使用;(2)人工砂石强度较高,单机破碎后级配相对稳定,配置强度均匀,耐久性能均优于采用河床天然砂砾石配置的胶凝砂砾石;(3)云南那恒水库在方案论证阶段,进行了胶结人工砂石坝的技术经济比较,胶结人工砂石坝型投资较碾压混凝土坝节省约10%。胶结人工砂石坝拓展了筑坝材料的利用范围,对于无天然河床砂砾的地方筑坝提供了一种新的坝型选择。

混凝土坝运行期安全评估与全坝全过程有限元仿真分析

混凝土坝仪器观测提供的变位、温度、扬压力等资料,对于监控大坝工作状态是有用的,但它们不能给出大坝安全系数。混凝土坝实际应力场十分复杂,应变计测点太少,即使应变观测资料全部有效,也不能给出坝体应力场全貌和安全系数,何况由于种种原因,应变计观测资料实际可利用率并不高。在运行期,每隔一定时间需对坝体进行一次安全评估,目前主要采用设计规范中规定的计算方法求安全系数,如材料力学方法、拱梁分载法、刚体极限平衡法等,这些都是七八十年以前的老方法,施工期和运行期所积累的丰富资料在计算中难以反映,建议采用全坝全过程有限元仿真方法计算运行期坝体安全系数,可以较好地反映混凝土坝实际安全状态。

重力坝分析的改进有限元等效应力法

本文提出了重力坝分析的改进有限元等效应力法,分析了改进前后应力计算结果的变化,研究表明,当网格尺寸较大时,改进的等效应力方法具有更高的精度。对比研究了采用有限元等效应力方法、材料力学方法计算应力在结果上的相同点和不同点。分析表明,有限元等效应力法在解决应力集中的同时,还能反映地基刚度对建基面竖向正应力分布的影响,从而解决了材料力学的一些限制。结合我国第一座胶结颗粒料永久工程—守口堡工程的设计,详细分析了地基刚度对坝基面应力分布的影响,取得了很好效果。

国外水电发展概况及对我国水电发展的启示(六)——澳大利亚大坝安全管理

澳大利亚的大坝安全管理处于国际先进水平。本文主要介绍了澳大利亚的大坝安全管理体制和法规指南体系,并以新南威尔士州与西澳大利亚州作为例子分别介绍已立法州和无立法州的大坝安全管理工作。此外,本文还介绍了大坝风险评价与管理在澳大利亚的发展与应用情况。实践证明,大坝风险评价与管理技术增强了传统的基于标准的大坝安全评价体系,在大坝安全管理中发挥了非常重要的作用。

国外水电发展概况及对我国水电发展的启示(七)——瑞士大坝安全管理与绿色水电认证

瑞士的大坝安全管理处于国际先进水平。本文首先介绍了瑞士的大坝安全管理体制和综合的大坝安全管理模式。另外,本文介绍了绿色水电认证在瑞士的发展与应用情况。实践证明,瑞士的综合大坝安全管理模式与绿色水电认证制度,在大坝与水电站工程管理中发挥了非常重要的作用,也取得了非常良好的效果。

基于ANSYS和MATLAB的胶结砂砾石坝断面优化

以一座设计阶段的胶结砂砾石坝为例,其坝址处地基覆盖层为砂卵石土层,坝体为胶结砂砾石料,前期运用ANSYS的参数化设计命令流进行二次开发,分别以邓肯-张经典与修正模型作为材料本构模型,对整体结构进行有限元计算,分析其应力变形规律。后期基于实际设计需求,从覆盖层抗压、抗剪两个角度出发,联通ANSYS有限元分析与MATLAB优化模块,通过优化设计与方案评估获得最优坝型,达到材料用量减少(节省11.3%)和地基应力状态改良(抗剪破坏点清除和最大压应力降低9.2%)的目的。

胶结坝胶结砂砾石层面原位剪切试验研究

西江胶结坝为充分利用工程弃渣料,将弱风化料和强风化料均作为筑坝材料。胶结强风化料筑坝,其层间抗剪性能关乎大坝抗滑稳定,现场开展层间原位抗剪试验研究旨在得到抗剪断参数,验证大坝抗滑稳定。本文按照现行规范,对两组胶结砂砾石试件开展了原位抗剪试验。试验得到的两组胶结砂砾石层间抗剪断参数,经复核计算,大坝均是稳定的。试验还表明强风化料胶结砂砾石多为本体和层面混合剪断,弱风化料胶结砂砾石多为层面剪断;强风化料胶结砂砾石内摩擦角f′较大,抗剪断黏聚力c′较小。胶结砂砾石试件剪切变形属于脆性材料特性。本次试验成果可供千枚状绢云母板岩及变余层凝灰岩地区参考。

水化硅酸钙纳米压痕分子动力学模拟方法优化

针对水化硅酸钙纳米压痕模型忽视了压头与基底之间相互作用的问题,由尺寸差异引起的金刚石压头难以计算的问题,以及Wittmann模型无法得到实际接触面积的问题,提出了新的模型与计算方法.结合分子动力学方法,采用金刚石压头-Wittmann模型基底的组合方式构建无定形态水化硅酸钙纳米压痕试验模型.在建模阶段,考虑到压头模型与基底模型粒子间尺寸差异,提出了等比例替换模型,通过公式推导并就不同尺寸模拟结果验证了等比例替换模型的可行性.在计算阶段,提出了局部前处理的弛豫方法进行模拟.确定最大荷载位置处的接触面积为546 nm2,进而求出水化硅酸钙模型硬度H为0.84 GPa、折合模量Er为30.52 GPa.并通过纳米压痕试验,验证了模拟结果的准确性,证明了模型的科学性,对今后水化硅酸钙(C-S-H)纳米层面的模拟具有重要借鉴意义.

胶凝砂砾石坝体的受力特性及超载能力分析

为了研究胶凝砂砾石坝体的受力特性,运用线弹性有限元方法,计算坝体的应力分布和变形性态.为了研究坝体的极限承载能力和安全储备情况,采用D-P弹塑性模型来模拟胶凝砂砾石本构关系,同时建立非线性有限元模型,对胶凝砂砾石坝体进行了容重超载法、水头超载法和降强安全储备的研究.

重力坝运行期纵缝开度的变化

柱状分缝重力坝在混凝土冷却到坝体稳定温度之后进行纵缝灌浆,在运行期间,纵缝似乎不应张开,特别是在高温季节,似乎纵缝应该被挤紧,而不应张开,但实际上有的重力坝纵缝却在冬季和夏季都是张开的。笔者从坝体温度变化、上游水位变化及纵缝间距等方面进行分析,阐明重力坝纵缝不但冬季会张开,夏季也可能张开,并用一个算例说明纵缝开度变化的基本规律。

大坝建设将迎来新黄金时代

日前,国际大坝委员会在“大坝可持续发展论坛”期间重申了水库大坝对可持续发展的重要意义,并指出:“我们即将进入一个新时期,储能将代替发电成为新投资重点。风能、太阳能等间歇性可再生能源的大规模发展,需要相应的储能手段进行调剂,预计2050年抽水蓄能的容量将从当前占常规水电发电量的10%提高到与常规水电发电量相当。因此,大坝建设还将迎来新的黄金时代,但与二战后水库大坝建设黄金时代相比,未来大坝建设将更加注重发展新技术。”

胶结土坝漫顶溃坝模型试验研究

通过开展大尺度胶结土坝溃坝模型试验,对胶结土坝在洪水漫顶作用下的流速分布、坝体侵蚀的变化过程进行了分析,以验证胶结土坝漫顶不溃的可能性。试验结果表明:模型填筑胶结土28 d无侧限抗压强度达到4 MPa以上;胶结土坝在最大坝顶水头为55 cm、下游坡比1∶2、最大流速达5.6 m/s条件下,漫顶冲刷44 h未发生溃决破坏;漫顶冲刷后下游坝坡最大侵蚀深度为10 cm,平均侵蚀深度仅为1.07 cm;胶结土坝可有效防止洪水漫顶冲刷引发的溃决破坏。

水电在适应与减缓气候变化影响中的作用

水电作为一种重要的环境友好型可再生能源,对减少温室气体排放,缓解全球变暖有着积极的作用。另一方面,气候变化可能改变河道流量,进而影响水资源量及其分布规律,并对水力发电带来影响。论述了水电与气候变化的相互关系、气候变化对水电的影响,以及水电在减缓气候变化影响方面的重要作用。

俄罗斯碾压混凝土坝的施工技术特点——第七届碾压混凝土(RCC)坝国际研讨会

20世纪70年代,在俄罗斯托克托古尔水电站建设中,采用了超硬低水泥含量混凝土拌和料和逐层施工技术。分析认为,在该坝的内部区域浇筑这种特殊混凝土在技术上和经济上都是可行的。简单介绍了这种新型施工技术的特点及其现场应用情况。