复杂条件下高面板堆石坝的特殊结构体安全监测设计体系研究

为了加强高面板堆石坝工程中挤压边墙、高趾墩和高趾墙等特殊结构体的安全监测,基于面板堆石坝安全监测设计资料,总结了特殊结构体在安全监测设计方面存在的不足和缺陷。通过收集整理国内包含高趾墩、高趾墙和挤压边墙等特殊结构体的高面板堆石坝数值分析成果,发掘特殊结构体的变形和应力应变规律,将特殊结构体的变形、应力应变及温度、接缝和渗流明确为安全监测设计重点;结合已有面板堆石坝工程的安全监测设计资料,构建了复杂条件下高面板堆石坝特殊结构体安全监测设计体系。该体系能够为在建和拟建的面板堆石坝特殊结构体安全监测设计提供科学的指导,全面提升面板堆石坝的安全监测水平。

路面荷载下包裹式加筋土桥台变形的试验研究

采用土工合成材料加筋土技术,建造包裹式加筋土桥台可以缩短桥梁跨度,提升桥台整体性能。为研究加筋间距、墙趾水平约束和土工格栅绕桩方式对桥台变形的影响,考虑道路面层荷载的作用,完成了4组静载模型试验。研究结果表明,在路面荷载作用下,包裹式加筋土桥台结构稳定,整体变形小。监测结果显示,加筋土桥台内桩柱的存在减小了桥台的侧向变形;墙趾水平约束的存在可以限制桥台的变形;减小加筋间距及采用刚性套管的格栅绕桩方式可增强桥台加筋土体的刚度和整体性,减小面板的水平位移,提高包裹式加筋土桥台的工作性能。研究成果对包裹式加筋土桥台工程设计具有借鉴价值。

考虑墙趾阻力的加筋土挡墙的数值分析与筋材拉力计算方法

现行加筋土挡墙设计规范由于忽略了墙趾阻力对挡墙内部稳定性的贡献,计算的筋材拉力值远大于实测值,在设计上过于保守.本文对55座假定的模块式加筋土挡墙开展数值模拟,研究工作应力条件下筋材最大拉力随墙趾阻力的变化规律及其影响因素,在此基础上,采用响应面模型提出考虑墙趾阻力的筋材拉力计算方法,并用现场挡墙实测数据对该方法进行验证.结果表明,随着墙趾阻力增大,挡墙下部1/3高度范围内的筋材最大拉力值减小;墙趾阻力对筋材拉力的影响随着挡墙高度和填土内摩擦角的增加而减弱,随墙面仰角的增加而增强,受筋材刚度和间距影响不大;本文提出的方法可以合理预测加筋土挡墙在工作应力状态下的筋材拉力,并能反映出墙趾阻力使挡墙底部筋材拉力减小的现象.

混凝土面板堆石坝高趾墙应用以及动力响应分析

以贵州某水库大坝工程为研究对象,采用混凝土面板堆石坝形式,通过三维有限元法及材料力学法,对该工程的高趾墙进行动力响应分析。结果表明,高趾墙底部所受截面应力均高于上部所受应力,应力差异均在2MPa范围内,最大应力集中在高趾墙与坝体底部连接位置。混凝土面板堆石坝高趾墙能够确保水库工程整体质量,研究成果可为水利工程高趾墙的施工与维护提供技术参考。

某大型土石坝坝脚挡墙变形机理分析

常见土石坝坝脚挡墙变形破坏机理主要有地基承载力不足、地基不均匀沉降、温度效应或自身抗滑(倾)稳定性不足等。某项目土石坝坝脚棱体排水改为挡墙后,挡墙变形特征与常见起因均不相符,变形仅在挡墙伸缩缝处可见,伸缩缝呈张开、闭合或错位等变化。研究发现,伸缩缝变形是因坝体固结沉降导致挡墙产生水平位移,并与相邻挡墙间形成水平位移差有关,位移差越大变形越严重;同时挡墙水平位移大小与坝截面高度、坝基所处水文地质条件等相关。土石坝下游棱体排水改为重力式挡墙后,除按规范要求设计计算外,还应计算挡墙间水平位移差,并考虑挡墙位移、排水不畅对坝体下游排水系统的影响。研究结果对正确分析坝脚挡墙变形机制和挡墙抗滑设计具有较好的参考价值。

考虑安全系数的坑中坑开挖基坑失稳模式分析

坑中坑基坑是工程中较为普遍的一种基坑形式,基坑开挖后再次开挖引起的应力释放,对基坑变形及整体稳定性造成不同影响。文章以南京某快速路坑中坑基坑为工程背景,结合Plaxis有限元计算,采用Hardening-Soil土体本构模型,考虑基坑抗隆起安全系数,分析外墙插入比λ与坑趾系数α对基坑稳定系数的影响,揭示坑中坑基坑两种失稳破坏模式,结果表明,当λ>0.25或α<1.5时,内外基坑失稳时形成贯通的圆弧滑动面,且安全稳定系数随λ增大和α的减小而增大,但当α<1.0时,外坑台宽的减小会使滑动圆弧面缩小,承受抗滑土体的被动土范围减少,安全系数减小;λ<0.25或α>1.5时,基坑隆起破坏点出现在内外坑不同位置,内外基坑可视为两个独立基坑进行稳定验算。研究成果可为坑中坑基坑稳定性验算与支护提供参考。

混凝土面板堆石坝高趾墙动力性态计算研究

采用三维非线性动力有限元方法 ,对甘肃海甸峡水电站的面板堆石坝和高趾墙的动力反应特性进行计算研究 ,详细分析了高趾墙的动力应力变形规律 。

潜没式高趾墙土压力与稳定计算方法

潜没式高趾墙是许多混凝土面板堆石坝中重要的水工建筑物,其墙背堆石体的表面水压力不是均布荷载,且作用线与竖直向存在一非零夹角,与多数挡土墙设计规范中竖直向下的均布荷载差别很大,不能直接套用规范给出的公式计算其承受的土压力。根据库伦土压力理论,探讨了潜没式高趾墙主动和被动土压力的计算方法,并运用案例证实了通过改变滑裂面倾角和数值试算方法确定土压力的必要性;分析了需进行高趾墙抗滑稳定分析的两类特定情形,即水平水压力低于主动土压力水平分量或水平水压力高于被动土压力水平分量(若水平水压力介于两者之间,则不存在抗滑稳定问题)。文中还探讨了高趾墙抗倾覆分析需进一步研究的问题及可行方法。

混凝土面板堆石坝中高趾墙结构应力计算分析

混凝土面板堆石坝高趾墙是一个三向受力体系,采用材料力学法和三维有限元法两种方法对高趾墙进行竣工期和蓄水期的结构应力分析。结果表明,两种计算方法所得结果基本一致,材料力学法可以简单、快捷的计算出结构大主应力的大小和位置,但该方法具有局限性,对于重要工程仍需用有限元法进行校核。

混凝土面板堆石混合坝性状的预测

对宜兴抽水蓄能电站上水库主坝施工期性状进行了监测,基于原型观测资料采用反分析对本构模型及其参数进行了验证,在此基础上,采用数值分析、土工离心模型试验和原型观测相结合的方法预测了带有坝趾挡墙的混凝土面板堆石混合坝的应力变形性状和抗滑稳定性。结果表明:混凝土面板堆石混合坝是一种适合于复杂地形条件的、特别是适合于抽水蓄能电站上水库条件的理想坝型。

吉音水利枢纽工程混凝土面板坝高趾墙设计

采取高趾墙作为非受力结构的垂直防渗体,在狭窄河谷吉音混凝土面板堆石坝的设计中与趾板、面板共同构成坝体上游封闭防渗体系的设计思路,并进行高趾墙三维静、动力有限元分析。结果表明,高趾墙在各种设计工况下均能满足设计要求。作为一种新型的防渗结构,高趾墙防渗体可为面板坝在应对不利地形、地质问题时提供一个新的设计思路。

倒Y型挡土墙结构的抗滑稳定性

【目的】研究倒Y型挡土墙结构的稳定性,为填土范围较小、施工空间有限、地基开挖难度较大区域倒Y型挡土墙的设计提供参考。【方法】基于非线性有限元法,对倒Y型挡土墙结构的设计参数进行对比分析,确定其最优值。【结果】对比计算结果表明,倒Y型挡土墙墙趾板长度每增加0.5m其安全系数可提高3.5%,墙趾板与铅垂线夹角每增加10°其安全系数可提高2.73%,墙踵板长度每增加0.5m其安全系数可提高4.35%;倒Y型挡土墙的安全系数随着墙踵板与铅垂线夹角的增大而呈现出先增大后减小的趋势。【结论】倒Y型挡土墙墙趾板与铅垂线夹角为90°、墙踵板与铅垂线夹角45°时,挡土墙的稳定性最高。挡土墙的稳定性随墙趾板、墙踵板长度的增加而提高,但墙趾板、墙踵板的具体长度应根据具体地质条件及稳定性要求计算确定。传统悬臂式挡土墙也可视为倒Y型挡土墙的一个特例。

青海省黑泉水库混凝土面板坝的工程地质问题与工程处理措施

黑泉混凝土面板坝高 1 2 3.5 0m ,位居中国已建成的混凝土面板坝第四。坝址地形破碎 ,构造发育 ,工程地质条件复杂 ,河床第四纪砂卵砾石层存在不利于坝体稳定和变形的夹层 ,大坝设计采取了一些独具特色的结构措施 ,较好地适应了特殊的地质条件。本文重点分析了大坝的工程地质条件及相应的工程处理措施。

覆盖层上混凝土面板堆石坝离心模型试验研究

以建于深覆盖层上的梅溪水库混凝土面板堆石坝最大断面为试验断面，采用离心模型试验研究了三种不同趾极长度方案下防渗墙和面板的应力变形特性，探讨了趾极长度对防渗墙和面板应力变形性状的影响，提出了最优趾板长度范围．通过研究，揭示了防渗墙和面板的应力变形规律，为覆盖层上混凝土面板堆石坝的设计提供了科学的依据．

爆破机理的推墙假说研究

在长期的露天矿台阶爆破实践中,发现前排孔抵抗线过小是爆破产生根底的主要原因之一。作者在几个基本命题的基础上,提出了爆破机理的推墙假说,及以此为理论基础的前排孔加密爆破技术。推墙假说认为,两孔间的贯穿是两孔中炸药的爆炸力向自由面合推墙效应的结果,且要求岩墙厚度适度、均匀,有充足的补偿空间,且施力均衡,而大区微差爆破则是把一堵厚岩墙分成若干个薄岩墙,然后分别推倒。所以,微差挤压爆破不如前排孔退后且加密。还指出前排孔加密爆破技术应采用三角形布孔,排间起爆,以便达到合推的效果。

不同墙趾约束条件下模块式加筋土挡墙离心模型试验

开展了墙趾正常约束、仅对模块–基座界面作光滑处理、仅对基座–地基界面作光滑处理,以及对基座–地基界面作光滑处理且将基座前方土体挖除这4组不同墙趾约束条件的模块式加筋土挡墙离心模型试验,以研究工作应力下墙趾约束条件对挡墙内部稳定性的影响。研究结果表明,墙趾约束条件对模块式加筋土挡墙内部稳定性影响显著;对模块–基座界面作光滑处理的挡墙,其底层模块沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变明显增大,筋材连接力沿墙高呈三角形分布;对基座–地基界面作光滑处理的挡墙,基座前方地基土仍可给基座提供足够的墙趾约束作用,挡墙内部稳定性同墙趾正常约束情况;对于基座–地基界面作光滑处理后又将基座前方土体挖除这种模拟墙趾受到冲刷的挡墙,其基座沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变显著增大,筋材连接力接近极限状态AASHTO法计算的筋材最大拉力,但挡墙仍能保持稳定;在墙趾可能受到冲刷的极端情况下,挡墙在设计上不应考虑墙趾的约束作用,而对于正常服役状态的挡墙,可采用考虑墙趾约束作用的K-刚度法进行挡墙内部稳定性的计算。

混凝土面板堆石坝潜没式混凝土高趾墙设计

混凝土面板堆石坝的设计中,通常采用混凝土高趾墙的方式来弥补地形、地质条件的缺陷或处理与岸边相邻水工建筑物合理衔接问题。根据黄河公伯峡水电站、新疆察汗乌苏水电站混凝土面板堆石坝高趾墙的设计研究,将这种部分墙体位于库水位以下的混凝土高趾墙称为潜没式高趾墙,同时对潜没式高趾墙的体型设计、稳定应力计算等问题提出一些意见和看法。

街面水电站混凝土面板堆石坝主要技术问题探讨

街面水电站拦河坝为混凝土面板堆石坝,在面板止水结构型式、面板防裂措施、上游面的施工方法、趾板开挖处理及趾板灌浆等方面,根据工程实际情况,结合国内外的新技术新工艺进行了探讨。

地震作用下混凝土高趾墙损伤分析

采用混凝土塑性损伤模型和堆石料广义塑性模型,对带有高趾墙的混凝土面板堆石坝静动力反应特性进行了二维有限元分析,研究了高趾墙的损伤发生及发展过程。结果表明,高趾墙在施工和蓄水过程中上、下游两侧受到拉、压应力交替作用,竣工期最大拉应力发生在高趾墙下游面底部,满蓄期最大拉应力发生在高趾墙上游面底部,由于拉应力超过了混凝土抗拉强度,高趾墙出现了轻微损伤;在地震荷载作用下,高趾墙底部损伤程度增大,损伤因子最大超过0.8,同时高趾墙顶部也有轻微损伤,损伤因子小于0.6。通过损伤变量可以清晰地看出高趾墙在地震作用下的破坏过程及薄弱环节,可为混凝土面板堆石坝抗震设计提供理论指导。

洪屏抽水蓄能电站上库西副坝结构设计优化

洪屏抽水蓄能电站上水库西副坝坝址地质条件差,地形凌乱。招标和技施阶段,根据对坝址区地形地质条件的进一步分析,对左右岸大坝体形、材料分区、趾板基础开挖与结构等开展设计优化工作。通过设计优化,采取了降低左岸趾板上游边坡高度,并加强边坡处理;取消右岸高趾墙;加强趾板帷幕灌浆等处理措施,在相同的投资条件下,简化了施工工艺,提高了大坝运行的安全性。