Coupled hydro-mechanical effect of a fractured rock mass under high water pressure

To explore the variation of permeability and deformation behaviors of a fractured rock mass in high water pressure,a high pressure permeability test（HPPT）,including measuring sensors of pore water pressure and displacement of the rock mass,was designed according to the hydrogeological condition of Heimifeng pumped storage power station.With the assumption of radial water flow pattern in the rock mass during the HPPT,a theoretical formula was presented to estimate the coefficient of permeability of the rock mass using water pressures in injection and measuring boreholes.The variation in permeability of the rock mass with the injected water pressure was studied according to the suggested formula.By fitting the relationship between the coefficient of permeability and the injected water pressure,a mathematical expression was obtained and used in the numerical simulations.For a better understanding of the relationship between the pore water pressure and the displacement of the rock mass,a 3D numerical method based on a coupled hydro-mechanical theory was employed to simulate the response of the rock mass during the test.By comparison of the calculated and measured data of pore water pressure and displacement,the deformation behaviors of the rock mass were analyzed.It is shown that the variation of displacement in the fractured rock mass is caused by water flow passing through it under high water pressure,and the rock deformation during the test could be calculated by using the coupled hydro-mechanical model.

800m以上水头三机式抽水蓄能机组研究

我国的资源禀赋的特点是富煤、贫油、少气,促使我国的能源结构主要以化石能源为主。在“双碳”目标的指引下,以非化石能源为主体的新型能源体系必然是未来大势所趋,光电和风电成为新型电力系统下新能源的主力军,但光电和风电存在随机性和波动性,对电网的冲击相对较大,再加之新能源的定价机制还在探索中,所以出现了弃风、弃光等情况。为高效吸收消纳光电、风电等未来供电主力,避免新能源的浪费,保障电网安全。抽水蓄能水电站必然是未来储能主力,而三机式抽水蓄能机组有着更为独特储能优势,包括适用水头更高、水头变幅更宽、响应电网更快、工程造价更低等。本文就结合光电和风电的实际情况,探讨光电和风电作为供电主力下的储能新方案,三机式抽水蓄能机组高质量消纳新能源的研究和探索。

地震波斜入射时不同水深超高水头船闸地震反应分析

基于黏弹性边界的地震动斜入射方法模拟平面SV波和P波不同角度入射情况,采用声固耦合法模拟闸室内动水压力,研究超高水头船闸闸室在不同水深下闸顶位移、加速度和塑性损伤等地震反应。研究表明:地震波斜入射时,超高水头船闸的地震反应随水深变化的规律较垂直入射时明显不同,地震反应的程度一般较垂直入射时更大;相同水深条件下,闸顶水平相对位移峰值、水平加速度峰值多数情况下随入射角增大而增大。超高水头船闸闸室结构地震反应结果受水深变幅影响显著。一般闸墙相对高度为0.2附近的区域更易出现严重受拉损伤,相对水深为0.97时,闸墙临水侧达到严重破坏程度的受拉损伤范围最大。对综合考虑斜入射地震波和闸室内不同水深共同作用有一定的影响。

桃源水电站船闸输水门高水头不能开启分析及处理

船闸输水廊道工作闸门是完成闸室充泄水的重要金结设备设施,其在船闸通航过程中对闸室进行充泄水从而满足通航需要,它直接关系到船闸正常运行。以桃源水电站船闸输水廊道工作高水头不能开启问题为研究对象,分析不能开启的原因,提出改进建议和措施。

白象山选矿厂提高产能优化实践

白象山选矿厂为了进一步提高生产效率和产能,针对精矿产品质量、生产作业率等指标进行了生产流程优化,提高设备利用率,采用先进生产设备等研究。通过循环使用淘洗机尾矿溢流水,减轻了尾矿大井负荷,提高了磁选机的选别效果,同时优化湿式筛分预选工艺筛孔尺寸,提高了选厂处理能力;通过优化高压辊辊缝及频率等参数,使用新型侧挡板,延长了高压辊辊面的使用寿命,提高了设备利用率;通过使用凿岩台车、深孔钻机等智能采矿设备,改善了选厂给矿状况。现场生产实践表明,通过上述措施优化,有效提高了白象山选厂的产能。

长引水道高水头电站不同负荷条件甩荷对蜗壳压力的影响研究

为研究采用集中供水布置型式的长引水道高水头电站蜗壳进口端内水压力极值工况及其内在影响机理,在相同上下游水位的前提下,以有压输水系统瞬变流分析的特征线法(MOC)为基础,融合跟踪机组运行轨迹的单纯形寻优法以及系统状态方程,对单台和两台机组在不同负荷时的甩荷工况进行过渡过程数值模拟计算。结果表明:单机、两机以20%额定功率运行甩荷后易发生首相水锤,为蜗壳进口断面内水压力的极值工况。蜗壳进口端内水压力极值出现在导叶小开度运行时甩部分负荷的工况。蜗壳进口断面内水压力初始值和极值大小与机组负荷相关,机组初始出力越少,引水系统中水头损失越小,蜗壳进口端初始压力越高,甩荷后该断面内水压力值越高,且部分负荷运行甩荷后压力衰减速度越慢。机组运行方式对蜗壳进口端内水压力值及峰值出现时间有一定影响。研究成果可为同类型水电站的设计和运行维护工作提供参考。

大藤峡水利枢纽船闸水力学关键技术研究与实践

大藤峡船闸是目前国内外水头最高的大型单级船闸,其闸室输水功率、阀门水力条件、闸门结构尺寸等多项指标均居世界之最,代表了当今世界船闸建设的最高水平。围绕大藤峡大型船闸安全高效输水、高水头输水阀门空化振动、巨型人字门安全运行等水力学关键技术难题,历经10多年研究和实践,在大型船闸输水系统布置、高水头阀门防空化技术、巨型人字门设计、现场调试技术等方面取得了大量创新成果,成功解决了40 m单级船闸设计、建设和运行难题,在基础理论和核心技术上实现新的突破。总结梳理了大藤峡船闸水力学关键技术研究成果,以期为类似高水头船闸设计研究提供参考。

基于截肢法的高水头长距离压力管道水锤计算分析

洪福水电站始建于1990年,设计水头达到398 m,压力钢管长度超过800 m,是典型的高水头长距离引水电站。经过多年的运行,压力钢管出现了不同程度的锈蚀,需及时进行安全评估。针对洪福水电站的工程特性,本文提出采用截肢法计算压力钢管的最大水锤压力值,结果表明:(1)电站水锤的相为1.63 s,蝶阀的开启关闭时间小于1.63 s时,将发生直接水锤,水锤压力值达3 MPa,在实际运行中应避免;(2)在丢弃满负荷的情况下,电站压力管道将发生第一相水锤,最大水锤压力为76 m,为设计水头的19.1%。相关研究成果可作为压力管道安全复核计算依据。

500MW级冲击式水轮机设计制造可行性研究

针对适用于西藏地区高水头条件的大型冲击式水电机组,从服务国家战略考虑,大唐集团开展某水电站单机容量从250MW优化到500MW级冲击式机组的科研攻坚。通过组织国内相关单位进行科技创新攻坚,从水轮机水力设计、不锈钢转轮锻件制造、转轮锻焊工艺等方面探索500MW级冲击式水轮机设计制造可行性,对于推动制造业的科技创新,突破技术短板,实现产业链整体升级具有重要作用。

高水头区域新建深基坑与既有轨交车站底板的对接

结合苏州某在建地铁连通口项目的施工难点,介绍了一种用于高水头区域新建地下室与既有轨交车站地下室底板对接技术。通过采取空腔土体加固、增加挡土钢板、轨道底板区域周边打降水管井、轨道底板施打可开闭合降水装置以及向底板区域下注浆止水等一系列施工技术,解决了在高水头区域基坑围护破拆、肥槽挖土卸载、底板对接施工过程中,土体坍塌、地下水突涌等问题,达到了降低地下水头的目的,为底板顺利对接创造了条件。

高水头作用下饱和边坡破坏物质点法模拟研究

水是影响边坡稳定的重要因素之一,对于大变形的边坡破坏问题,难以使用有限元等网格方法进行分析,物质点法由于不受网格畸变影响,在模拟岩土大变形问题上有巨大的优势。为了探究高水头作用下,饱和边坡的破坏机理及其破坏行为,使用完全耦合的半隐式物质点算法来模拟饱和滑坡问题。通过一维自重固结模拟来验证物质点算法的正确性,模拟了二维饱和摩尔-库仑土块在高水压作用下其破坏过程,证明物质点算法能够准确捕捉水压及应力的发展过程。模拟了高水头作用下饱和边坡的破坏问题,结果表明,在7 m额外水头作用下,边坡发生整体破坏,由于上下土层的不连续性,破坏主要发生在上层土中,坡脚位移几乎为水平,最大位移约为5 m,坡面的最终位移与实验结果吻合。物质点算法能够较为准确地预测高水头作用下坡体的破坏行为。

抽水蓄能电站高水头偏心铰弧形闸门安装技术

偏心铰弧形闸门安全可靠,是一种高水头、开启频繁情况下普遍应用的高压控制闸门。但其构造较复杂、安装精度要求高,安装过程工序多、交叉干扰大,较常规闸门施工难度大、安全风险高。为此,通过研究拼装前置整体吊装技术、模拟计算门槽一次安装技术及整体定位安装等创新技术,在长龙山抽水蓄能电站下水库导流泄放洞出口偏心铰弧门安装施工中成功应用,实现了高水头偏心铰弧门高效、安全、精确安装。

弧形闸门充压伸缩式水封粘接及安装工艺探析

充压伸缩式水封因其良好的止水效果和经济性,已被广泛应用于各高水头弧形闸门。基于充压伸缩式水封的特殊结构型式,本文分析和总结了潜孔弧形闸门充压伸缩式水封更换及安装调试全过程的施工工艺质量控制内容与要点,有针对性地采取提高其封水效果的措施和方法,经汛期的运行检验,证明采取的质量控制措施取得了良好的效果,彻底消除了水库泄洪设施的运行隐患。

基于轴流式止回阀的高扬程水锤防护措施研究

为了解决高扬程泵送流供水系统事故掉电时水倒流时间较短,水泵出水管采用普通止回阀或两阶段缓闭止回阀关阀时易产生水锤扰动的问题,通过构建稳态和瞬态水锤防护分析模型的方法,研究轴流式止回阀水锤防护效果,实践结果表明:水泵出水管采用轴流式止回阀可在零流速时完成关阀,不会增加额外的关阀水锤,更有利于高扬程泵送流供水系统水锤防护。轴流式止回阀与气压罐、空气阀、调压塔等设备联合使用可有效缓解水锤负压问题,保证供水安全。

高寒地区高陡边坡高水头压力钢管关键技术应用研究

西藏芒康县JB水电站压力钢管实施中,面临日内年内温差大、存在冻害、高水头、地质条件复杂、边坡滚石、生态脆弱等问题,研究采用了浅埋式外包混凝土结构、泡沫混凝土、"凑合节、上下顺序、及时包管、加强支撑"的安装措施、镇墩基础固结灌浆和长锚杆加固措施、设置事故泄水道、设置事故蝶阀等措施.经过7a的运行表明,所采取的措施安全可靠,取得了良好的效果.

复杂地质条件下高压水工隧洞穿河设计研究——以巴基斯坦N-J水电站为例

巴基斯坦N-J水电站引水洞为复杂地质条件下的高水头水工隧洞,其中一段必须从Jhelum河下穿过,该段隧洞存在内外高水头作用,设计相对复杂,可供参考的工程案例不多,系统分析总结相应的技术成果很有必要。解读该工程区域地质、隧洞围岩条件,对比不同布置方案的优劣及可行性,设计思路、参数确定,分析相应的成因、脉络等,形成的系统性技术成果,可供类似工程的设计参考。

四川省东部山区某长距离超高扬程输水工程设计总结

四川省东部山区某长距离超高扬程输水工程,既有超高压力流输水管道的特点,又有超高重力流输水管道的特点,且各供水点的地形高差较大,增加了水锤防护的设计难度。为确保供水安全可靠,本工程进行水锤模拟分析,并采取一系列水锤防护措施,针对本工程试运行中存在的问题进行分析总结,可为其他工程的建设提供借鉴参考。

圆梁山隧道在高水位条件下支护结构体系研究

采用围岩与结构共同变形的计算模式,优选出圆梁山隧道在高压涌水条件下的合理支护结构形式。通过对圆梁山隧道注浆加固圈单独承载稳定性分析,拟定出圆梁山隧道所需加固圈的最小尺寸为3m。通过对38种工况模型的弹塑性数值计算,找出了在满足相同结构安全度要求K=2.4条件下,随着注浆加固圈厚度增加,可相应减薄二次衬砌所需厚度的关系曲线。此外,研究结果还表明,提高注浆水平能较大程度地减弱支护结构参数。因此,改善注浆水平是有很大意义的。

高水头泄水建筑物掺气坎体型研究

对具有高水头、大单宽流量的泄洪建筑物,工程中通常采用强迫掺气减蚀措施防止壁面发生空蚀破坏。本文主要通过物理模型试验研究方法,对高水头龙抬头明流泄洪洞反弧段下游底板和侧墙掺气减蚀进行了研究,提出了一种底部突跌凸型坎和侧墙加贴角联合掺气的新型掺气坎,解决了洞顶余幅、底空腔内回水和突缩引起掺气坎后形成水翅之间的问题。采用这种新型的掺气坎体型后,底空腔内没有回水,同时消除了反弧段后侧墙出现的清水区;侧空腔畅通并直接和底空腔相连,对侧墙和底板都起到了很好的保护。该体型对类似工程的设计及修复具有一定参考价值。

单回路双栓塞止水压水技术及其应用

在高水头电站、抽水蓄能电站设计中 ,需要查明岩体在实际水头作用下的透水率、渗透特性。单回路双栓塞止水压水技术能适应各种口径、方向的钻孔 ,尤其是深钻孔和小口径钻孔中进行常规压水试验、高压压水试验、水力劈裂试验和工程要求的专项试验 ,具有止水效果好、操作简单、可在终孔后连续试验等优点。本文介绍了该技术及使用方法 ,给出了三个方面的试验结果 ,并简单分析了试验资料对工程设计的作用和意义 ,同时介绍了与单栓塞试验结果相互比较的资料。