楞古水电站V线右岸边坡深部裂隙成因及边坡稳定性分析

针对楞古水电站V线右岸边坡深部裂隙发育特征,以边坡工程地质条件及坡体结构为基础,结合嘎夏帕滑坡破坏模式对其深部裂隙成因进行了分析,认为其深部裂隙是由于边坡滑移-剪切变形所造成,且边坡缓倾角结构面发育程度决定了边坡深部裂隙分布范围及张开度。分析边坡深部裂隙变形程度,结合边坡整体稳定性FLAC3D模拟,得出蓄水后边坡上游侧稳定性较边坡下游侧更低,以后对边坡采取合理的支护措施提供了可靠的依据,并为同类水电站蓄水边坡稳定性研究提供了参考。

Key issues in rock mechanics of the Three Gorges Project in China

The Three Gorges Project is one of the essential key projects for flood controlling and water resources regulation in the Yangtze River. The project includes a river-crossing dam, underground powerhouses, and navigation structures. Because of the huge size and complicated construction technologies, the project faced a series of challenging engineering issues. In terms of rock mechanics, there are many key technical issues, including the sliding resistance and stability of the dam section along the foundations of powerhouses No.l-5, the ,,;lope stability of the double-line five-stage shiplock, excavation of large-scale underground powerhouses, and curtain grouting under the dam. With decades of scientific research and 16 years of practical construction experiences and reservoir operations, these key technical issues in construction of the Three Gorges Project are successfully resolved, which will attribute to the development of hydropower technology. On the basis of the monitoring data during construction and normal operation periods of the Three Gorges Project, this paper presents a systematic analysis of these key rock mechanical issues in terms of behaviors, solutions, dynamic controlling, monitoring arrangement and integrated assessment.

高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术。为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算。将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨−蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测。研究结果表明:在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求。基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈“波浪”式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡“以柔治胀”的作用机制。研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供理论和技术支撑。

高心墙堆石坝接触黏土与岸坡接触特性的离心模型研究

为了提高砾石土心墙与岸坡之间的变形协调性,高心墙堆石坝通常在心墙与岸坡之间设置高塑性黏土,统称为接触黏土,接触黏土的变形特性对高心墙的应力变形性状和心墙的安全性有重大影响。开展了4组接触黏土与岸坡接触面的局部离心模型试验,通过调整施加的上覆荷载大小来探讨原型坝体不同高程处的接触面剪切位移发展规律。基于理论分析,提出了一个计算接触黏土与岸坡接触面离心模型试验中边界效应影响范围的解析表达式,以确定接触面离心试验中试验模型的相似比尺。试验结果表明:在原型坝体的不同高程处,接触黏土与岸坡之间均会产生一定的剪切位移,但不会出现分离现象;接触黏土和砾质心墙土变形主要以竖向下沉为主,并且接触黏土与砾质心墙土之间的沉降等值线变化较为连续,未出现陡变情况,这说明接触黏土起到了很好地协调变形的作用,因此在进行高心墙堆石坝的结构安全性分析过程中应考虑接触黏土与岸坡的接触效应。

高温间歇对碾压混凝土坝施工期温控防裂影响研究

中国东部沿海地区夏季温度高,该类地区的碾压混凝土坝工程在施工期往往会设置高温间歇,但目前设置高温间歇主要依赖经验,缺少相关定量分析。依托福建省霍口水库工程,以有限元仿真分析为手段,对比分析了高温间歇对该碾压混凝土坝施工期温度、应力的影响。分析结果表明:夏季高温季节连续施工,会造成坝体基础温差与内外温差过大,存在开裂风险;与连续施工相比,设置高温间歇能显著降低碾压混凝土坝表面和内部的后期开裂风险,但复工后浇筑的混凝土仍然需要采取通水冷却措施进行降温,以避免开裂。研究成果可为碾压混凝土在施工期设置高温间歇提供科学依据和参考。

长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形实测与数值模拟

长期服役高桩码头的侧向变形会导致桩顶变位,进而影响桩帽与横梁之间的连接,使得码头的工程安全处于危险状态。依托天津港某长期服役码头,开展结构位移和地基深层土体水平位移长期监测,在监测结果的基础上开展数值模拟分析,研究长期服役高桩码头岸坡-结构体系在蠕变影响下土体水平位移、沉降以及桩身水平位移、沉降等相应规律,并且研究岸坡后方不同填土厚度对岸坡-结构体系侧向变形的影响。结果表明,土体蠕变是长期服役高桩码头岸坡-结构体系侧向变形的一个重要影响因素,土体的蠕变变形主要集中于后方堆场沉降和坡面表层淤泥质黏土的竖向位移。岸坡土体的蠕变速率随时间增大而减小。桩身的竖向位移从桩顶到桩底不断减小;码头结构的受力最不利位置处于桩顶附近,各排架桩基在水平位移方面差异明显,越靠内侧越大。随着填土厚度不断增大,岸坡-结构体系侧向变形不断增大。

西藏某光伏场地工程地质研究

以西藏墨竹工卡县某光伏发电工程为例,分析高海拔研究区域和场地的地层岩性、地质构造及物理地质现象等工程地质条件。通过现场地质测绘,根据研究区勘察经验,进一步探讨场地基础型式及地基持力层选择、沉降变形和不均匀变形及边坡稳定性分析等场地工程地质评价,希望能够为工程设计和施工提供更好、更准确的地质依据和参考。

小湾水电站表面变形智能监测系统应用

大坝及边坡表面变形监测是水电站安全运行的重要保障。高拱坝、高边坡的温渡、气压、风速、降雨量等环境因素随不同部位不同高程的变化差异大,从而直接影响表面变形监测数据的精度与效率,建立一套高拱坝、高边坡智能表面监测系统是一项重大研究内容。小湾电站具有坝高、库大、地形地质条件复杂、边坡潜在变形失稳模式多样等特点,通过对小湾大坝及枢纽区边坡表面变形监测进行智能化改造,及时、准确、智能的掌握大坝及枢纽区边坡的表面变形情况非常必要。

库水骤升条件下特高心墙堆石坝渗流及坝坡稳定性分析

为分析库水骤升对特高心墙堆石坝的渗流特性及坝坡稳定性的影响,以某特高心墙堆石坝实际情况为例,建立有限元分析模型,采用饱和-非饱和非稳定渗流理论,对库水骤升阶段渗流场进行了数值模拟,并将非稳定渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡稳定性。研究结果表明:库水骤升过程中,心墙内浸润线变化相对库水位变化表现出明显的滞后性,浸润线呈现“下凹”形状,且水位骤升速率越快,向下弯的程度也越大;库水骤升阶段,心墙内非稳定渗流等势线整体向上游偏移;库水骤升对上游坝坡稳定性具有有利影响,下游坝坡由于心墙较好的防渗性,基本保持不变。

浅谈吴家庄子北水库防渗与排水设计

土石坝是利用当地土石材料填筑而成的挡水建筑物,其防渗与排水设计是水库除险加固的重要内容。文章以潍坊诸城市吴家庄子北水库为例,探讨了“高压摆喷桩+贴坡排水”技术在水库加固工程中的应用,总结施工工艺及注意事项,可为类似条件的水库除险加固提供参考。

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究进展

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定的影响,是高山峡谷型流域水利工程施工建设与安全运行所普遍面临的重要科学问题。一是高陡边坡稳定性研究,通过坝体两岸高陡边坡变形监测理论和方法研究,为实现动态反馈提供可靠的分析数据,再评价高陡边坡安全稳定性。二是高陡边坡变形对坝体安全稳定影响研究,通过分析岸坡与坝体间的相互作用,明确高陡边坡变形对坝体安全稳定的影响机制、作用范围和作用程度。在总结上述研究内容进展的基础上,归纳了本研究方向亟需解决的4个关键科学问题:时变监控方法、高精度数值仿真、智能优化反分析、边坡对坝体影响的理论计算方法,认为应进一步开展高陡边坡与坝体间相互影响机制及加固措施研究,为高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究提供思路。

某水电站高边坡变形破坏模式及机制分析

通过大量现场调查和综合分析,对西南某水电站闸址区两岸高边坡的变形破坏类型、破坏特征、影响因素及变形破坏机制等进行了深入研究.认为该区岩体的变形破坏模式主要有滑移 拉裂型、弯曲 拉裂型及剥落、剥离或拉裂倾倒型3种,因而引起岩体产生崩滑、弯曲倾倒及剥落、剥离或拉裂倾倒破坏.在此基础上,对其可能给闸址工程安全带来的影响进行了评价.

深厚覆盖层上高土石坝极限抗震能力分析

针对强震区深厚覆盖层上高土石坝的特点,在三维真非线性有效应力地震反应分析基础上,提出了一套深厚覆盖层上高土石坝极限抗震能力的研究方法。从稳定、变形、防渗体安全等方面,对建在深厚覆盖层上的长河坝高心墙堆石坝的极限抗震能力进行了研究和分析。根据坝坡稳定性、地震残余变形、液化可能性、单元抗震安全性、防渗心墙及坝基防渗墙安全等多角度的评价结果,初步认为,长河坝的极限抗震能力为0.50～0.55g。

卡拉水电站边坡稳定及对坝址选择影响分析研究

卡拉水电站位于雅砻江中游河段四川省凉山州境内,初拟装机1080MW。电站所处河段主要为砂板岩构成的纵向河谷,两岸岩层软硬相间,冲沟发育,物理地质作用强烈。在16km河段内发育了9个大型或特大型滑坡体,总体积约772.05×106m3。由于近坝址区山势陡峭、水流湍急、河道狭窄,滑坡体规模巨大,一旦失稳,将造成水库淤积或河道堵塞,并危及大坝及其他电站枢纽建筑物的安全,滑坡体的稳定性及其影响成为坝址选址的控制性因素。在环境地质背景研究基础上,对滑坡体稳定性进行宏观判断;通过极限平衡分析方法对典型滑坡体进行稳定计算;在滑坡体破坏规模分析、滑坡涌浪计算的基础上,分析滑坡体失稳后可能造成的工程影响,并按照"先避让、后处理"的原则,在综合考虑水能利用、电站建设条件等因素的基础上,对卡拉水电站坝址选择及下阶段的工作提出了初步意见和建议。

拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动及锚固效应研究

基于对开挖与锚固等施工过程的详细数值模拟,围绕拉西瓦水电工程高应力坝基边坡开挖扰动及锚固效应问题开展深入研究,获得该高应力坝基边坡岩体应力、变形与塑性屈服区的开挖扰动特征及其断层影响效应,分析锚固支护对边坡应力、变形及屈服区的作用效果。研究表明,高应力坝基边坡存在较明显的开挖扰动带和锚固影响带;与常规地应力条件下的边坡相比,高地应力区岩体边坡因开挖导致的卸荷量值会显著增大,其强卸荷效应将使岩体的损伤程度更大;采用分步开挖并逐级锚固的方案进行高应力坝基边坡的加固支护是有效的,锚固支护不仅具有变形约束作用,而且能有效控制一定方向上的应力卸荷强度,从而可降低高应力岩体因开挖卸荷引起的损伤或破裂程度。根据上述结果,提出关于高应力坝基边坡开挖扰动与锚固问题的若干讨论和支护优化建议。作为重大工程典型实例研究,所得结果对类似高应力条件下的岩体高边坡工程具有参考意义。

高面板堆石坝抗震安全评价标准与极限抗震能力研究

针对强震区高面板堆石坝的特点,提出了基于稳定、变形、面板防渗体系安全的高面板坝抗震安全评价和极限抗震能力分析方法,并建议了坝坡抗震稳定、坝体局部动力稳定、坝体地震残余变形、面板防渗体系的抗震安全评价标准。对坝高超过250 m的某高面板堆石坝进行了极限抗震能力分析,根据坝坡稳定性、地震残余变形、单元抗震安全性、面板防渗体系抗震安全性等多角度的评价结果,初步认为,该高面板堆石坝的极限抗震能力为0.50g^0.55g。

基于震源-河谷波场数值模拟的坝址地震动参数确定方法

针对目前高坝坝址地震动参数确定方法的一些不足,本文尝试了一种基于地震学理论的坝址区三维地震动场生成方法.基本思路是将地震学和工程学结合,针对设定地震,建立震源-传播介质-坝址峡谷场地数值模型,通过超大规模的数值计算,模拟地震波从发震断层破裂开始到坝址场地的物理传播过程,生成坝址区的三维地震动参数.与传统基于衰减关系的地震动参数确定方法相比,这一方法可以考虑震源机制、传播介质和坝址峡谷场地效应等三大要素的影响.对于特定的坝址,可以生成符合实际地质构造、区域岩体动力特性以及坝址峡谷地质地形条件的地震动荷载分布,具有针对性,为重大高坝枢纽工程遭遇极端地震荷载作用时的抗震安全性提供了一种新的分析手段.

李家峡拱坝左岸高边坡岩体变位与安全性态分析

实际工程中常遇到山体单薄,地质构造发育,表层岩体卸荷松弛,甚至蠕变或滑移等高边坡安全稳定性问题,因而加强对此类高边坡岩体的变位监测并对实测数据进行及时的处理与分析,对于确保工程安全具有十分重要的意义。据此,以李家峡拱坝左岸高边坡为例,探讨如何通过岩体变位监测资料来全面分析和评价高边坡安全稳定性。在对水库初次蓄水以来的谷幅位移和左岸高边坡岩体变位监测资料进行时空定性分析和变形疑点物理成因分析的基础上,应用最小二乘法建立了岩体变位各测点的逐步回归模型,并以其对测值年变幅的拟合与分离结果,定量分析水压、温度、时效等因子对高边坡变位的影响效应。研究结果表明:(1)在库水位逐步抬升至正常蓄水位的过程中,李家峡左岸高边坡岩体主要产生朝河心方向的下滑变位,但位移量相对较小;(2)库水位在2002年1月趋于相对稳定后,高边坡岩体变位逐步趋于收敛并保持稳定,目前其安全性态基本正常;(3)由于局部岩体仍存在轻微下滑趋势,建议加强对这些部位的监测。

高堆石坝非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析方法研究及工程应用

证明了按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数的数学等效性,提出基于邓肯非线性强度准则、简化毕肖普法、中心差分法、一次二阶矩法及Fs-1,MR-MS两种功能函数的非线性强度指标坝坡稳定可靠度分析的新方法,探讨可靠指标β对非线性强度指标的敏感性以及非线性强度指标相关性对β和临界滑弧位置的影响,得到以下结论:(1)按Fs-1和MR-MS两种方式构建功能函数得到的β相差不超过0.5%,由于按MR-MS构建功能函数可以直接计算对随机变量的偏导数,因此,建议按此方式进行可靠度分析。(2)一次二阶矩法的β计算值相对Monte Carlo法的误差小于2%。可靠度灵敏系数反映出β随φ0的增大和Δφ的减小而增大,且β对φ0的敏感性更为显著。由此可见,φ0参数的合理确定对工程的安全和经济性至关重要。(3)φ0和Δφ的相关性对β和临界滑弧的位置影响比较明显。β随相关系数的增大而渐增,最大增幅达15.67%,同时临界滑弧的位置逐渐向坡外移动,表明不考虑相关性的计算结果偏于安全。(4)对双江口土质心墙堆石坝坝坡稳定的可靠度分析证明了所提方法的合理性,各典型工况的最小可靠指标βmin及临界滑弧的位置符合工程实际,坝坡稳定可靠度满足相应规范要求。

高土石坝坝坡地震稳定分析研究

采用有限元动力时程稳定和变形分析方法,对不同高度大坝坝坡稳定进行分析,开展了最危险滑弧确定方法、地震动持时对稳定和变形的影响、滑弧位置和深度以及坝坡加固范围的研究。结果表明:拟静力法采用规范建议的加速度分布系数不能反映高土石坝实际地震反应规律,计算得到的最危险滑弧较深且滑动范围偏大,不利于确定坝坡的加固范围;坝坡在地震过程中,最小安全系数与最大滑动量对应的滑弧并不一致且是不断变化的,有限元动力法计算坝坡稳定时,应在每一时刻任意搜索最危险滑弧;地震持时对坝坡安全系数影响不大,但对滑动量有较大影响;不同滑弧深度对坝坡安全系数有较大影响,存在一个临界深度,当滑弧超过临界深度时,坝坡安全系数大于1.0;坝坡稳定安全性评价需要综合考虑安全系数与变形的计算结果。根据计算结果,建议了坝坡加固的范围。