谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。

谷幅收缩变形对溪洛渡拱坝的安全影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期谷幅收缩现象较为明显,截止2017年5月19日,坝顶VDL04测线谷幅变形达到6.245 cm,量值远超同类工程。在对谷幅变形进行函数拟合和收敛预测的基础上,对两岸谷幅应用非线性有限元边界位移超载法,研究拱坝及基础应力、变形及塑性区变化规律,分析坝体-基础破坏的薄弱部位及破坏方式,进行大坝在谷幅收缩极限状态下的安全评价。结果表明,随着谷幅变形超载倍数的增大,死水位工况下游坝面420 m以下强约束区产生拉剪破坏区,并在下游坝面420 m以上生成左右两个分支,沿左右拱端附近向上部高程发展,并向拱冠梁和坝体内部扩展;同时上游面以拱冠梁550 m高程为中心发展出上游拉剪破坏区,并呈现对称扩展。正常蓄水工况,当谷幅超载倍数达到K_(cz)=3.0时(VDL04谷幅位移-22.436 cm),谷幅位移导致坝体塑性体积显著增长;而死水位工况,当谷幅超载系数达到K_(cz)=2.0时(VDL04谷幅位移-14.972 cm),谷幅位移导致坝体塑性体积快速增长。

地下厂房支护措施经验回归及支护强度判据

恰当的地下厂房支护设计是保证地下工程安全施工和运行的关键工程技术问题。对国内20座跨度在19.2~32.5 m的地下厂房主厂房边墙围岩支护参数展开归纳研究,提出锚杆、预应力锚索的支护强度与围岩强度应力比、厂房跨度的经验公式。研究表明,在强度应力比k?<3.0时围岩所需锚杆支护强度将显著提高,支护强度与强度应力比呈现–2次奇异性,当3.0<k?<6.0时围岩所需加固强度呈现非线性递减特征,在k?>6.0时围岩所需锚杆加固强度趋于常值;锚索的支护强度与强度应力比呈负幂指数函数关系,当k?<4.0时锚索支护强度增加显著。研究还提出了支护指数的概念和相应的计算公式,发现这20个厂房的锚杆支护指数和锚索支护指数均分布在1.0左右,因此可将支护指数达到1.0作为实际工程支护设计的参考依据,用以评价围岩支护强度是否合理。

叶巴滩地下厂房布置方案选择与围岩稳定分析

叶巴滩水电站地下厂房区域实测最大地应力37. 57 MPa,处于高至极高地应力区,加之厂房区域地质结构面复杂,导致地下厂房尾调室选型和布置方案的选择成为工程设计难点。为了选择出合适的地下厂房布置形式,对拟比选的圆筒式尾调室,以及长廊式尾调室两种地下厂房方案展开三维非线性有限元分析。研究表明:断层F2、F4、f85和f9对圆筒式尾调室方案更为不利,开挖完成后长廊式尾调室方案能够更好的限制塑性破坏区的发展,加之长廊式方案中断层F2对主厂房仅仅切割了安装间底部高程,而圆筒式方案中,断层F2贯穿主厂房1#机组段,对主厂房围岩稳定性更为不利。长廊式尾调室方案洞周应力和围岩稳定状态较圆筒式尾调室方案更佳,建议选择长廊式尾调室方案。