高寒高海拔地区尾矿库坝体渗流变形及稳定性研究

为研究渗流作用下尾矿坝变形规律,本文以西藏地区某高寒高海拔地区尾矿库坝体为研究对象,通过分析降水和无降水两种工况下坝体变化情况,研究渗流作用对坝体稳定性的影响。研究结果表明:降水对坝体渗流作用具有显著影响,这种增强的渗流作用直接影响了坝体的稳定性。通过研究渗流作用下的坝体变形规律,可以为尾矿库的设计和改进提供重要参考,进一步提高其抗渗性能和抗震性能,确保其长期安全运行。因此,这项研究成果不仅对于解决西藏地区高寒高海拔环境下尾矿库安全稳定性问题具有重要意义,也为类似环境下水工建筑的安全管理提供了有益启示。

岩性特征对混凝土坝体-基岩原位直剪试验力学特性影响分析

以广西巴马县坡月水库工程为研究对象,采用平推法开展不同法向应力(0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 MPa)下混凝土坝体-基岩原位直剪试验,探究岩性特征对混凝土坝体-基岩力学特性的影响。结果表明,不同法向应力下试样的剪切应力-位移曲线均表现出试样内部初始缺陷受力微裂纹扩展的稳定扩展阶段、微裂缝逐渐扩展形成宏观裂缝的不稳定扩展阶段及混凝土与岩体分离的开裂阶段3个阶段;法向应力、岩体岩性对试样的断裂能均有显著影响。不同法向应力下,试样断裂能的范围为16.65~177.28 N/m,断裂能随着法向应力或灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或风化程度增大而减小;混凝土坝体-基岩的抗剪强度随基岩中灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或基岩风化程度增大而减小。研究结果可为类似研究提供试验参考。

SH波不同入射方位下沥青混凝土心墙土石坝响应特性及安全评价研究

地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙和坝体的破坏模式及安全评价的研究存在较大不足。考虑SH波入射方位角的空间任意性,基于波场叠加原理构建了地基边界上的非一致自由场,建立了SH波三维空间斜入射下的波动输入方法;基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式,提出了依据瞬时拉应力和瞬时抗拉强度判别单元抗拉破坏的心墙安全评价方法;分析了入射方位角对过渡料与心墙之间的位错、心墙应力的影响规律,开展了坝体单元抗剪破坏评价,明确了不同入射方位下心墙和坝体的抗震薄弱部位。结果表明:地震波振动方向平行于水流向是过渡料位错、心墙拉应力和坝体局部动剪切破坏的最不利激振方位。与振动方向平行于坝轴向相比,振动方向平行于水流向时过渡料水平向脱开和竖直位错分别增大19.25倍和2.19倍,心墙最大拉应力增加1.8倍,上游坝坡单元发生动剪切破坏的深度加深。相对本文提出的心墙抗拉破坏判别方法,传统判别方法会导致心墙的破坏程度被高估。

基于分区刚体-界面元方法的重力坝深层抗滑稳定分析

将坝体及坝基系统分界为可变形滑动界面、刚性滑动块体和刚性基床三部分,建立了基于滑动界面应力变形协调、分区刚体静力平衡的分区刚体—界面元分析方法,其未知量仅包含分区刚体变形及滑动界面上的接触力。结合基于极限平衡方程的迭代解法,可快速准确求解重力坝深层抗滑稳定安全系数。对局部滑面未知情形,可通过搜索求解最危险滑动面。该方法可同时满足上限极限分析的运动许可条件和下限极限分析的应力许可条件,克服了现有规范分析方法通过假定来满足下限极限分析条件的缺点。最后通过某重力坝深层抗滑稳定分析算例验证了该方法的准确性。

大型高拱坝嵌深对坝肩块体稳定性的影响分析

结合古学拱坝坝肩不同嵌深设计方案,利用刚体和有限元极限平衡法,对坝肩块体进行稳定性分析,研究了高拱坝嵌深变化对坝肩块体稳定性的影响规律。结果表明,拱坝嵌深的增加会产生块体体积、滑面面积减小和拱推力增加两种效应,分别增加和降低块体稳定性,因此坝肩块体抗滑稳定安全系数随嵌深增加呈现出持续增大、持续减小、先增后减、先减后增4类变化趋势。经比选,推荐古学拱坝采用左岸嵌深36.5m、右岸嵌深40.5m的中嵌深方案。

黄土高原半干旱区淤地坝安全监测方法

[目的]监测黄土高原半干旱区淤地坝在汛期后形变程度,及时准确发现淤地坝的异常情况,为黄土高原半干旱区淤地坝安全监测提供更加科学可靠的技术方法。[方法]通过三维激光扫描仪对两座淤地坝进行扫描,由此得到高密度、高精度、连续完整的3D点云数据,然后将点云数据导入HD Scene软件进行点云预处理,最后通过Cloud Compare以及Geomagic Control软件进行建模对比分析。[结果]两期点云模型对比可以看出,东沟淤地坝模型大量点云的偏移量在0.05 cm以下,少量点云达到了最大偏移值0.2 cm。西沟淤地坝模型大量点云的偏移量在0.1 cm以下,极少量点云达到了最大偏移值0.4 cm。汛期降水量占全年的77.34%,汛期后两座淤地坝均会产生较小的坝体沉降和水平位移,但西沟淤地坝的形变受水压分量影响更为明显。[结论]将三维激光扫描技术应用于黄土高原半干旱区淤地坝安全监测,可以快速精准掌握淤地坝汛期后是否发生形变以及形变程度,使得淤地坝安全监测工作更加精准可靠。

基于碾压混凝土破坏特征研究

以目前碾压混凝土重力坝坝体破坏特点为背景,利用扩张有限元数值方法,对碾压层厚度对大坝应力分布规律和裂缝扩展的影响进行了研究,并将在同一超载系数下的计算结果进行了比较,其中,超载系数从1.04~3.04,一共9种。在同样的过载条件下,裂缝的垂直延伸长度随碾压层的加厚而略有下降,裂缝的垂直延伸长度比正常情况下要小,仅在K=2.29、K=2.79两个位置与正常情况相当。大坝的压应力和物质的抗压强度相近,表明大坝在这个时候会出现总体失稳,而且裂缝的发展会转向沿河流的流向;在坝体各部位的材料达到对应的强度后,裂缝的横向发展速率会迅速增加,直至整个坝体的断裂。通过对4种不同荷载作用下坝体裂缝扩展深度、坝顶位移、坝踵及坝址处的受力情况进行了比较,结果显示,不同荷载作用下坝体裂缝呈现出脆性突发性破坏特征;结果表明:在荷载作用下,坝体裂缝扩展深度和坝顶位移均有一定程度的降低。

澜沧江流域某水电站危险区域识别及溃决过程模拟

保证坝体稳定是水利水电工程的关键,在洪水及地质运动的作用下,大坝溃坝风险将会增加,一旦发生溃坝将会造成严重的经济、社会损失。以澜沧江某混凝土重力坝为例,开展坝体危险区域识别及溃决过程分析。利用有限元方法对坝体在洪水作用下的应力、应变进行研究,发现当水位漫顶时坝顶中心点位置位移最大,当伴有近场强震时,该区域极有可能发生破坏导致溃坝;利用HEC-RAS软件对该种工况的洪水演进情况进行了分析。

某尾矿库主坝压坡体加固及稳定性研究

采用压坡体的坝体加固方式并对压坡体进行修整,可有效改善尾矿库的坝体稳定性。以某尾矿库主坝为例,为解决其稳定性问题,基于该尾矿库的特殊性,采用修整压坡体的方式对坝体进行加固处理;结合数值模拟、方案比选的方式,对主坝整体边坡压坡前后及修整前后的坝体稳定性进行对比分析。结果表明:经压坡体压坡后,尾矿库主坝稳定性得到显著提升;减少工程量的修整方案对尾矿坝整体边坡抗滑稳定安全系数影响较小。

某山谷贮灰场坝体静动力分析

燃煤发电的余灰一般都会堆放在灰场,随着堆灰高度的增加,灰场底部灰体和地基的应力会逐渐变大,部分灰体和地基土会进入塑性区域,且随着塑性区的加大会直接威胁到灰场的安全,因而高坝在安全方面的风险也随之加大,发生滑坡的可能性及滑坡造成的危害也会明显增加。根据规范要求,山谷干灰场最终贮灰高度超过100 m时应作专题研究。以龙王庙灰场为例,开展了灰场坝体的有限元静动力分析,得出了各工况下坝体的应力场和位移场,确定了坝体动剪应力、水平加速度和相对位移的分布规律,对同类工程有一定的参考价值。

混凝土坝体渗漏问题分析及解决研究

文章从混凝土坝体渗漏问题的背景出发,分析了混凝土坝体渗漏问题的危害和影响,然后介绍了混凝土坝体渗漏问题的原因分析和解决方法。通过对渗漏问题的分析和研究,提出了一系列针对性强、可操作性高的解决方案,为混凝土坝体渗漏问题的治理提供了有力支撑。

旭龙水电站泄洪消能设计研究

为了研究高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪的可行性,以旭龙水电站特高拱坝为例,对泄洪消能布置、水力指标、坝身孔口布置方式、体型以及孔口结构抗震影响等方面进行研究和综合比选后,推荐采用全坝身3表孔加4中孔泄洪、下游反拱水垫塘消能方案。研究表明:合适的坝身孔口布置体型可保障泄洪消能安全与减轻岸坡泄洪雾化,反拱水垫塘安全性和经济性较好,孔口结构对坝体整体极限抗震性能无影响,高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪是可行的。研究成果可为类似工程泄洪消能建筑物设计提供参考。

基于ANSYS的重力坝坝体-地基-库水流固耦合地震响应分析

随着我国水利事业的不断发展,建立了许多大型挡水建筑物,例如混凝土重力坝等;而我国同时是一个地震高发国家,因此对于混凝土重力坝的抗震设计不可忽视。本文通过ANSYS有限元软件对工程实例以附加质量法、流固耦合法两种方法分别建立坝体-库水-地基相互作用有限元模型,分别进行模态分析以及地震时程分析,结果表明流固耦合法对于抗震设计相较于附加质量法更有利于抗震设计。

复杂岩溶地区火成岩对建坝成库的影响——以张家寨水库为例

张家寨水库地处岩溶发育区,火成岩的存在形成了新的构造界面并切割了原有的地层分布,进而改变了地下水文地质条件。因此,查明该水库的地质构造特征、不同岩性的差异风化及火成岩分布对岩溶发育的影响,成为工程建设成功的关键。以张家寨水库工程区为研究对象,综合分析了该区域岩溶与火成岩复合物质条件下的建库难题,并提出了针对性措施。研究发现:该地区玄武岩分布区风化深度普遍较深,这直接影响了坝址的选择;辉绿岩侵入体与薄层灰岩的接触带差异风化明显,部分接触带闭合完整,可作为坝基持力层和地下水位低槽区帷幕灌浆下限;而局部接触带形成风化深槽,降低了岩体工程地质参数,不能满足建坝地基要求,需采取专门工程措施进行处理;此外,辉绿岩侵入灰岩料场中部,导致料场储量大为减少,对水库建设材料供应造成不利影响。研究成果可供类似工程借鉴。

高寒地区细粒尾矿堆坝方案研究

以小兴安岭地区某尾矿库为例,开展了全尾矿湿排堆坝、全尾矿池填法堆坝和旋流器分级堆坝试验。结果表明,旋流器分级堆坝具有对比优势,可有效提高坝前尾矿的排水固结能力、增大干滩长度和坝前区域尾矿的强度,同时可形成较大的沉积滩坡度、保证安全超高,改善坝体渗流条件、提高滩面承载能力和堆坝效率。通过细化旋流器分级堆坝工艺,采用非冬季堆坝、冬季放矿的宽体子坝堆筑方案可在一定程度上解决沉积滩含水量大、承载力低、无法尾砂堆筑子坝等问题,但在粗砂利用率、高等级尾矿库子坝宽度、冻土发育等方面仍存在不足。最终结合旋流器分级宽体子坝和模袋法两种堆坝工艺,有效解决了尾矿库堆坝所面临的主要问题,可作为高寒地区细粒尾矿堆坝的高效方案加以推广。

基于探地雷达技术的堆石坝组合防渗体检测方法

当前针对堆石坝组合防渗体检测,主要依托于弹性波CT技术,但该方法存在缺陷响应能量值计算不准确的问题,导致检测准确度较低。为此,提出基于探地雷达技术的堆石坝组合防渗体检测方法。根据工程地质条件与防渗体施工方案,采用探地雷达技术,通过分析与预处理接收到的高频电磁波信号,完成对防渗体基本参数的采集,结合有限元分析软件,以堆石坝典型断面为研究对象,建立防渗体数值计算模型,基于此,采用波形振幅与波形峰度相结合的方法计算缺陷处的缺陷响应能量值,并利用拖曳式检波器实现防渗体缺陷检测。结果表明:将所提方法应用于堆石坝组合防渗体检测中,能够得到更为准确的检测结果。

水库大坝不同防渗体ABAQUS有限元模拟分析

坝体防渗加固是当前地方性水利工程面临的主要问题之一。以山东临沂河西水库为分析对象,利用ABAQUS有限元模拟分别对黏土心墙和复合土工膜心墙在应用后的各项参数进行了对比分析。经对比,发现复合土工膜心墙在抗变形、防渗效果、降低浸润线高度等关键参数中均表现较好,其中防渗效果更是出现了一个数量级的差距。

岷县米家沟金矿体成因探讨

在地质年代久远的晚二叠世至三叠纪的印支期,岷县境内发生了大规模的构造运动,岩浆活动强烈,中酸性岩浆的侵入使地层断裂、位移,为本矿区富集成矿提供了重要的动力源、热液及容矿构造,教场坝岩体对区域周边成矿起到主要作用,侵入体的存在是矽卡岩成矿的一个前提条件。某些矽卡岩矿体就产生在体积较大的捕虏体中。通过描述区域内地质特征及分析矿体成因后认为米家沟矿体应为矽卡岩型捕掳体成矿。

青狮潭水库大坝坝体及坝基接触带防渗加固设计

经鉴定,青狮潭水库大坝存在防渗体系和反滤排水措施不完善,坝基和绕坝渗漏问题,坝体渗流压力分布异常,防渗墙防渗效果差等问题,需要对大坝坝体和坝基进行防渗处理。通过对比高压喷射注浆连续防渗墙和塑性混凝土连续防渗墙两种坝体防渗方案,选择塑性混凝土连续防渗墙两种坝体防渗方案,基础采用帷幕灌浆与心墙边成防渗整体,本文介绍了青狮潭水库大坝除险加固方案比选和设计。

水石门碾压混凝土双曲拱坝设计特点

根据湖北省十堰市郧西县水石门水库坝址处的地形、地貌、地质、水文气象、枢纽布置、应力控制、筑坝材料和施工条件等,因地制宜的采用了碾压混凝土筑坝技术进行设计,简化了结构布置、施工工艺和温控措施等,缩短了工程建设周期,节省了工程投资,可供类似工程建设参考。