考虑建基面的沥青混凝土心墙坝竣工期沉降计算

为探究不同建基面形状对沥青混凝土心墙坝竣工期沉降的影响,采用邓肯-张非线性模型对轿子山沥青混凝土心墙坝的竣工期坝体沉降进行了计算。对比依据轿子山大坝实际剖面简化而来的理想算例以及不同坝高的其他典型工程计算结果,发现在数值模拟中计算大坝的最大沉降占比时,应该使用修正后的坝高,即总坝高减去心墙向下延伸的高度,且坝高90~140 m范围内最大沉降比与坝高之间为线性关系。为了进一步验证上述发现的普遍性,又对理想坝型研究了不同坝体建基面形状与心墙及过渡层(向下)延伸段对坝体沉降的影响。结果表明:在相同坝高下,坝体与基岩的交界面与水平方向的夹角越大,坝体最大沉降越小,从基岩受力变形角度初步解释了坝体沉降变化的原因,即是侧向分担了部分坝体自重;心墙及过渡层延伸段的存在会使坝体最大沉降略有减小,但延伸段高度及倾角的变化对坝体沉降的变化影响不明显。建议在坝基开挖的过程中,尽量使上下游建基面与水平面间保持一个尽可能大的夹角,同时将心墙及过渡层向坝基深处延伸一段距离。研究成果可供沥青混凝土心墙坝工程设计和施工参考。

川江水库碾压混凝土重力坝坝基深层稳定分析计算

介绍了川江水库碾压混凝土重力坝坝基深层稳定分析计算,从地质概况、坝基深层稳定分析计算等几个方面论述大坝坝基深层抗滑稳定的分析计算过程。

某水库面板堆石坝河床段趾板建基面抬高分析

以某水库为例,根据现场揭露的实际地质条件,采用地质编录、钻孔声波测试和雷达波探试等勘察手段,对岩体风化程度、完整性、坝基岩体质量分类、岩体参数等进行地质分析,从而论证河床段趾板建基面抬高的可行性。根据研究成果,某水库大坝河床段趾板建基面高程由原来的2219 m抬高至2225 m,节约了工程投资,缩短了建设工期,可为其他类似工程建设提供借鉴和参考。

某水库重力坝坝基结构面勘察及评价

为查明某水库高坝坝基结构面的发育特性,通过地质测绘、钻探、物探声波测井、钻孔电视、水文地质试验等综合勘查手段,解决了常规利用平硐和竖井等勘查方法来查明坝基存在深层抗滑稳定问题,为设计提供了计算模型、地质参数及处理建议。对于存在类似工程地质问题的高坝小库而言,该工程的勘察思路和方法具有一定的参考意义。

岩石高边坡开挖卸荷松弛准则研究与工程应用

基于对卸荷松弛过程和机制的定性分析,提出了以岩石极限拉应变作为卸荷松弛的判别准则。通过对岩石极限拉应变室内试验资料与其抗拉强度之间关系的分析,并结合小湾工程卸荷松弛分析的成功实践经验,提出了极限拉应变值的取值原则,并明确了岩石边坡开挖后实际拉应变的计算方法。运用三维弹黏塑性加锚节理岩体流变模型,将该准则和计算方法应用于锦屏一级拱坝建基面开挖卸荷松弛的数值分析中,通过与实际开挖揭示和声波测试资料的对比,结果表明分析结果较为合理,为工程建设提供了有益的指导。

高拱坝坝肩软岩及结构面强度参数水岩耦合弱化效应试验研究

结合锦屏一级高拱坝工程,现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,并通过拱坝运行环境特征分析确定试验条件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验。结果表明,锦屏拱坝坝肩断层物质和软弱岩体的强度参数f、c具有显著的水压弱化效应,其中水压对黏聚力c的影响较大,对内摩擦系数f的影响相对较小,考虑两者综合效应抗剪强度τ,则在10 MPa正应力与3 MPa水压的工程条件下,锦屏拱坝坝肩主要断层f2、f5、f13、f14、f18抗剪强度的平均弱化率约为25%,煌斑岩脉X等软弱岩体抗剪强度的平均弱化率约为40%。该定量的弱化试验成果为地质力学模型试验、数值计算等方法分析评价拱坝稳定性提供重要的科学依据。

重力坝沿建基面滑动的能量突变理论分析研究

采用突变理论对重力坝及其地基系统失稳的突变过程进行研究,采用能量突变判据分析失稳的可能性。在考虑渗流—应力耦合理论基础上,采用水重度超载法对重力坝及其地基系统在实际运行过程中的受力状态进行数值模拟,从而为突变判据提供较实际的计算数据,并对超载系数和传统的收敛准则判据做对比分析。结果表明,基于总塑性应变能突变判据可较好反映耦合情况下的重力坝失稳状态,而总应变能突变判据预测结果较差。

高拱坝坝肩软弱结构面HM耦合效应试验研究

为定量揭示高拱坝工程蓄水运行后,坝肩岩体中软弱结构面在HM(Hydro-Mechanical)耦合作用下的弱化效应,结合锦屏一级高拱坝工程,现场采集该拱坝坝肩主要断层的原样,用重塑试样方法制备试件,在MTS岩石力学试验系统上开展不同水压(0,1,2,3,4 MPa)情况下的系列三轴压缩试验。结果表明:断层物质的强度参数具有显著的水压弱化效应,其中强度参数f随水压的升高弱化不大,各断层的平均弱化率不超过7%;强度参数c随水压的升高急剧减小,最大弱化率可达100%;考虑两者的综合效应抗剪强度τ,在3 MPa水压与10MPa正应力的工程条件下,各断层抗剪强度的平均弱化率约为25%。同时,建立了不同渗透水压力条件下结构面强度参数预测模型,并采用有效应力原理对结构面抗剪强度的弱化规律和机理进行初步分析。试验成果已应用于锦屏一级拱坝坝肩稳定性研究,研究方法可供多场耦合作用下软弱结构面的力学性能研究参考。

复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理

武都重力坝坝基地质条件复杂,发育有断层、层间错动带等多种不利地质构造,且结构面相互交错组合形成多条潜在滑移面,坝基深层抗滑稳定问题突出。为了研究多结构面对坝基深层抗滑稳定的影响及加固处理,结合武都重力坝19#坝段,建立了三维数值模型进行有限元分析。首先,对坝基中各软弱结构面的力学参数进行敏感性分析,研究影响坝基稳定的主要因素,揭示了坝踵处倾向下游的10f2、F31断层对坝基抗滑稳定影响较大,应进行重点加固处理。在该基础上,在断层10f2、F31拟定不同深度的混凝土置换,对断层置换混凝土的深度进行敏感性分析,得出不同置换深度下坝基的超载稳定安全系数。结果表明,断层10f2、F31的置换深约19 m时可以达到良好的加固效果,位移和应力值得到良好的改善,坝基塑性区域明显减小,抗滑稳定安全系数得到明显提高,并满足设计规范要求。研究成果对武都重力坝工程的加固处理提供了重要的科学依据,对类似工程的稳定分析与加固处理具有参考价值。

软弱结构面水流冲刷形成集中渗漏通道机制研究

软弱结构面塑性程度高、强度低,在地下水长期作用下,很易导致岩体产生变形、形成集中渗漏通道及渗透破坏。软弱结构面的渗透稳定性,一直是水利水电工程的重要工程地质及水文地质问题之一,目前对其渗透破坏机理的认识还存在不少尚未解决的问题。针对已有对基岩软弱结构形成集中渗漏通道研究的不足,本文在软弱结构面内讨论渗透变形问题,主要探讨了软弱结构面受水流冲刷发展的机制,以及土粒起动处于不同位置时的临界流速及相应隙宽。最后介绍了在适当地质等条件下,基岩软弱结构面可形成集中渗漏通道的实例。

拱坝优化时建基面岩体变模的合理选用

为了在拱坝优化设计过程中,能够合理地选用建基面岩体变形模量值,通过对各种不同高度拱坝,在不同基岩变模下进行优化设计,得出各高度拱坝最优方案合适基岩变模的大致取值及其变化规律,可供拱坝设计者参考。同时通过对同一拱坝在不同基岩变模下进行坝体应力分析,得出结论:拱坝优化设计时采用较低的基岩变模值,并不能保证坝体更安全;工程中的采用方案,其坝体应力值,必须留有一定的宽裕度,以适应坝基变形模量的变化。

坝基软弱结构面工程特性的动态研究方法与应用

水电工程具有规模大、施工快、地质缺陷不易揭露等特点,特别是对于水电工程的安全运营至关重要的深层抗滑稳定性问题。基于上述原因,本文以金沙江观音岩水电站为例,借助坝基开挖,总结出"工程地质条件→软弱结构面展布特征动态评价→软弱结构面参数动态取值→坝基稳定性评价"这一套坝基软弱结构面动态评价方法,并以软弱结构面展布特征与参数动态研究为核心,建立起合理的坝基深层抗滑稳定性评价方法。实践表明,该套方法能合理地评价重力坝抗滑稳定性问题,保证水电工程的安全运营。

平面河道溃口绕流分析及流体对溃坝冲击的影响

针对河道溃坝为水利工程防灾减灾中的突出问题,利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN CFD模块,采用标准k-ε湍流模型探究了雷诺数为107的平面河道溃口处流体绕流过程,研究了平面河道溃口率分别为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8时流体在溃口处及下游的流场速度、压强等分布特性,分析了流体对溃坝最大压强的位置和变化规律。结果表明,随溃口率的增大,最大压强值迅速减小,流体对坝体的冲击逐渐减弱,为河道溃坝防灾工程提供了有力的理论支撑。

水平薄弱面对混凝土重力坝安全性影响的研究

在混凝土重力坝尤其是碾压混凝土坝中,混凝土为成层结构,因而层面特性对混凝土坝的安全至关重要,个别坝段水平薄弱面的存在对混凝土坝的整体安全性有重要影响。以可靠度随机有限元法探讨在存在水平薄弱层面情况下碾压混凝土重力坝的安全性,对工程施工及安全控制具有一定的理论与实践意义。

平面钢闸门集成CAD软件设计

水工钢闸门既有钢结构的设计特点 ,又包含一般的机械零件 ,是一种特殊的钢结构 .文中介绍了以数据库为核心的平面钢闸门集成 CAD软件的设计方法 ,并探讨了相关的设计问题 .

向家坝导流底孔平面封堵闸门流激振动问题研究

向家坝水电站导流底孔平面封堵闸门拟采用液压张紧钢绞索设备进行启闭。这是水电系统首次采用该设备,由于该设备启闭闸门速度慢,且门体大、水头高,故闸门的流激振动安全问题备受关注。采用1∶30的水弹性模型试验和有限元计算相结合的方法,获得了试验与计算相互验证的闸门动力特性参数和闸门结构的静、动应力以及闸门上的脉动压力特性、振动特性等研究成果。表明:闸门在启闭过程中不会发生水力共振,闸门的振动比较小,是安全的。研究发现,门后负压对闸门安全运行有较大负面影响,门后增设通气孔改善了闸门的受力条件并减小了启闭力,据此建议门后增设通气孔。由于闸门摩擦力大,建议给闸门添加配重,以便顺利关闭。

复杂地基上重力坝深层抗滑稳定降强法试验研究

重力坝坝基中软弱结构面强度弱化行为是影响大坝稳定的一个重要因素。地质力学模型降强法试验是研究该问题的重要途径,模型采用变温相似材料实现了降强法试验,并对变温相似材料及其相应的试验技术做进一步的研究。利用最小二乘法原理,从理论上拟合了抗剪断强度参数与温度之间的关系曲线,通过拟合公式确定了强度幅度与其所对应的温升值。研究成果应用于某重力坝工程中,将降强与超载相结合,开展了该重力坝整体稳定综合法破坏试验,获得坝与地基的变位特性、破坏形态和破坏机理,提出该重力坝降强法试验安全系数和综合稳定安全度,评价了工程安全性。

重力坝深层抗滑稳定分析中扬压力施加方法

针对采用有限单元法对扬压力进行计算时,常容易发生疑惑而导致错误的问题,首先对比分析了双斜面深层抗滑稳定分析时2种不同扬压力的作用方式,然后研究了采用有限元法分析重力坝沿坝基面或深层双斜面抗滑稳定时扬压力的施加方式。分析认为:扬压力作为面荷载作用在滑面上,或作为体荷载作用在滑块上,虽然总的作用力近似相等,但由于滑块为变形体,不一定引起相近的效应量(位移和应力等);其中,在垂直方向分别按面荷载或体荷载作用引起的差异,相对于在水平方向分别按面荷载或体荷载作用引起的差异来说,前者引起的差异较后者引起的差异大一些。

基于损伤本构关系的高拱坝安全度评价方法

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为精确地模拟拱坝的实际工作性态,主要依据大坝的变形和应力分布及大小、损伤破坏情况等对坝体安全进行评价.但也存在一些问题,如以建基面相对损伤面积作为控制指标时,要先确定建基面的容许损伤范围.在介绍了损伤本构关系的基础上,提出了以大坝整体刚度不改变为基准的建基面容许相对损伤面积确定方法,为损伤本构关系用于高拱坝安全度评价的控制标准提供了一个新的思路,并以溪洛渡高拱坝为例进行了计算.

巴山水电站面板堆石坝变形监测控制网的建立

介绍重庆巴山混凝土面板堆石坝外部变形监测控制网的建立与施测,并对监测控制网计算进行了分析,总结了该控制网建立过程中的经验,为类似条件下水电工程平面变形监测控制网和水准网的建立提供参考。