大河沿水库溢洪道增设掺气坎模型试验研究

为研究大河沿水库溢洪道增设前置掺气坎下设计方案对溢洪道沿程断面水力参数及消力池渗流场影响,采用水力模型试验方法,分析了不同坎阶高度方案下溢洪道沿程空腔、压强特征与池内流速变化。研究表明,坎阶高度与空腔分布长度具有正相关,但过大的坎阶高度不利于空腔稳定。以坎阶高度1.2m为界,时均压强分别具有“先增后减”与“先增后减再二次递增”的特征,坎阶高度1.4~1.6m时沿程下游出流段时均压强的递增易导致入池势能过大。坎阶高度与池内流速为负相关,但坎阶高度超过1.2m后,池内具有流速二次递增段,峰值流速靠近出池口,消能降冲效果较弱。综合试验结果,认为坎阶高度设计1.2m更为有利。本研究可为水库溢洪道掺气坎结构设计优化及模型试验分析提供参考。

大河沿水库超厚覆盖层上防渗系统应力变形特性研究

大河沿水库的混凝土防渗墙是当今世界上已建及在建同类工程中防渗墙深度最深、工作水头最大、难度最高的垂直防渗工程。选用三维非线性有限元法,对大河沿水库防渗系统进行了数值模拟分析。得出如下结果:在填筑期间,防渗系统以竖向变形为主,整体以受压为主;在蓄水期间,在上游水压力和河谷约束作用力的共同作用下,防渗系统整体向下游发生弯曲变形,防渗系统在岸坡附近的弯曲变形较大。同时,下游侧的岸坡附近处于受拉状态,拉应力区由岸坡和底部向混凝土防渗墙内部逐渐延伸。

覆盖土层对水库心墙坝动力响应影响研究

为研究大河沿水库心墙坝动力响应特征受覆盖土层特征影响变化,采用COMSOL Multiphysics建立了心墙坝计算模型,并对覆盖层物理力学特征参数以及分布特征开展了计算分析。研究表明,覆盖层黏聚力特征参数愈大,坝体动力响应愈弱,当地震波峰值加速度增大,会削弱覆盖层黏聚力特征参数对动力响应影响;在覆盖层不同黏聚力特征参数方案中,坝体加速度响应变化具有差异性,且黏聚力参数低于24 kPa时具有显著二次突增特征。坝体主应力峰值随覆盖层黏聚力特征参数增大呈递减变化,覆盖层黏聚力特征参数可限制坝体主应力受地震波峰值加速度影响。地震波峰值加速度为0.1、0.2 g时,覆盖层厚度每递增10 m,坝体加速度响应均值分别平均下降18.4%、16.9%。此研究可为水库心墙坝结构动力响应计算及抗震设计提供参考。