溪洛渡拱坝设定地震及场地相关反应谱研究

合理确定地震动参数是高坝抗震安全评价的先决条件。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)关于抗震设防类别为甲类的工程设计反应谱规定,本文开展了溪洛渡水电站设定地震及其场地相关反应谱研究。首先采用没有经过不确定校正的工程场地峰值加速度,确定了对场址地震动贡献最大的永善潜源,并在该区域内进一步确定设定地震;然后将发生概率最大的情景地震作为给定设防水准的设定地震;最后选用美国西部AS08反应谱预测方程,生成与设计地震和校核地震对应的场地相关反应谱。研究成果可为进一步开展基于真实动力工作性态的溪洛渡拱坝抗震研究提供基础,并可为同类工程抗震安全评价提供借鉴参考。

基于不同设计反应谱的溪洛渡拱坝动力响应分析

合理的设计反应谱是保证高拱坝动力分析和安全评价结果可靠的前提。为研究不同反应谱时程对拱坝非线性响应的影响,分别基于GB 51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》设计反应谱、DL 5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》设计反应谱、以及溪洛渡场地相关反应谱,拟合出地震动时程,采用溪洛渡拱坝-库水-地基系统非线性损伤开裂模型进行拱坝的非线性地震响应分析。结果表明:反应谱的选择对溪洛渡拱坝地震响应影响显著,相比于2000年标准反应谱,2018年标准反应谱使溪洛渡拱坝坝顶最大动相对位移增加、坝顶上游面横缝开度增大、孔口和坝踵位置损伤加深。并且,2018年标准下的坝体动力响应整体高于基于场地谱的计算结果,而2000年规范下的坝体动力响应低于场地谱的计算结果,说明2000年规范理应更新,2018年标准更符合当下的抗震设计需求。

无限地基辐射阻尼对溪洛渡拱坝地震响应的影响

用有限元、边界元和无限边界元(FE-BE-IBE)在时域内的耦合模型分析了溪洛渡拱坝的动力响应,在分析中考虑了无限地基辐射阻尼,结果表明辐射阻尼对拱坝的动力响应有显著的影响。又研究了辐射阻尼的不同影响因素,如水位、地基弹性模量和不同地震输入等。

溪洛渡拱坝施工期岩体质量评价与大坝稳定分析

以溪洛渡工程为例,通过施工期声波试验和变形监测手段,采用分区、分段、分层、分级对标验收评价思想,对溪洛渡拱坝建基面岩体质量进行重新评价验收。采用非线性有限元方法,对施工期典型阶段的大坝基础整体稳定工作状态进行三维数值精细模拟,分析结果与现场变形和压应力的监测值进行对比反馈,得到大坝施工期的整体稳定工作状态,预测大坝运行期的工作性态,从而指导大坝的现场施工。该岩体质量评价验收新思想对同类工程具有指导意义。

应力与渗流耦合作用下溪洛渡拱坝变形稳定分析

以溪洛渡工程为例,通过对大坝基础地质条件、岩体内应力–渗流耦合作用机制的详细分析,基于现场监测数据,对大坝复杂基础的渗流耦合作用机制和渗压、水位变化规律进行分析;对比渗流场分析结果和实测结果,确定岩层的渗透参数及边界条件。建立裂隙岩体渗透特性和应力–变形的关系,采用非线性有限元方法,对施工期典型阶段的大坝基础渗流工作状态进行三维数值精细模拟分析,分析结果与现场变形和压应力监测值进行对比,得到施工期大坝复杂基础的渗透真实工作状态,预测大坝运行期的渗流工作性态,从而指导大坝现场渗控体系施工,对保证蓄水过程的施工质量和大坝安全具有重要指导意义。

溪洛渡拱坝应力应变计算及施工期应力统计模型

针对溪洛渡拱坝埋设的差阻式应变计组的组合特点,推导了应变计组不同埋设方式的单轴应变计算公式,采用变形法将单轴应变转换为单轴应力,并计算出主应力,由此建立应力统计模型,时效分量采用3个指数函数累加来表示。实例应用结果表明,该统计模型拟合精度较高,可用于解决溪洛渡拱坝应力应变资料的预处理问题。

基础置换块弹模对溪洛渡拱坝工作特性的影响

采用三维有限元模型模拟溪洛渡拱坝,分析仅在自重作用下不同的基础置换块弹模对坝体位移和应力特性的影响。结果表明:基础软弱结构面的存在对坝体的应力、应变影响较大,经过开挖混凝土置换处理后,能够满足地基与大坝的强度稳定要求。对不同置换块弹模变化方案的分析表明,置换块弹模的变化引起坝体的拱梁应力重分布,即坝体的拱作用与梁作用对自重荷载进行重新分配,随着弹模增大,地基变形减小,嵌固能力加强,约束能力加大,拱作用减弱,梁作用加强。结合溪洛渡工程,得到了适合的基础置换块的弹模数值。

溪洛渡拱坝施工期混凝土中期降温速率与通水冷却参数关系的数据挖掘模型

针对现场施工数据冗余对日降温速率与通水参数的关联关系分析产生干扰的问题,建立了中期通水冷却参数关联规则挖掘的模型。首先确定日降温速率的主要影响因素,然后通过该模型从大坝温度历史监测数据中挖掘出定量的关联规则,确定主要调控的参数从而优化调整中期通水冷却措施。结果表明:为达到中期降温阶段日降温速率的要求,通水温度宜控制在(14.6,14.8]℃内,混凝土初始温度宜控制在(17.7,18.5]℃内,通水流量宜控制在(15.0,22.5]L/min内;并应该重点调控通水流量,在设置冷却通水流量的初始值时可将其预先设定在(15.0,22.5]L/min范围内。研究成果对于制定中期冷却通水措施具有指导价值。

溪洛渡拱坝温控数据库的功能

溪洛渡拱坝温控数据库融合了各浇筑块的几何信息、施工信息、温控参数和温度应力仿真信息,能模拟大坝三维形象;查询大坝各浇筑块信息;预测大坝混凝土浇筑状态;高亮色显示浇筑块各种属性(设计浇筑温度、设计实时水管冷却区域、材料分区、设计容许最高温度、设计容许温差、设计封拱温度等);演示温度及应力仿真成果,并自动搜索施工期及运行期坝体的高温区和高应力区,绘制出温控措施建议分布图。本文对此数据库进行了介绍。

溪洛渡拱坝陡坡坝段施工期温度应力仿真分析

溪洛渡拱坝是拟建的世界上最高的混凝土拱坝之一,由于陡坡坝段在施工期与运行期的受力状态均比较复杂,存在较大面积的应力集中分布。为恰当地选择温控措施,缓解基础约束应力,本文选取了4号、25号坝段作为冬季与夏季施工的代表,进行三维有限元仿真计算,得到了不同浇筑时间、不同分层方法下陡坡坝段的温度与温度徐变应力分布规律,并进行了几种可行温控措施的敏感性分析,为陡坡坝段采取合适温控措施提供依据。

溪洛渡拱坝坝趾的锚固设计

介绍基于变形加固理论的坝趾锚固设计,研究拱坝在各种工况下,坝址锚固对坝趾应力、变形及局部稳定的影响。结合在建的溪洛渡工程,根据拱坝结构设计和坝基工程地质特点,通过各种典型荷载工况下的不平衡力计算分析,提出坝址锚索加固布置原则和设计方案。

薄层单元在溪洛渡拱坝有限元计算中的应用

介绍了在溪洛渡拱坝有限元计算中,坝体近坝基部位薄层单元的应用。分析研究了薄层单元厚度、沿坝体厚度方向划分单元层数对于坝体应力的影响,并得出溪洛渡拱坝有限元计算网格划分的原则。根据此原则进行溪洛渡拱坝有限元网格剖分和计算。计算结果表明,坝体近建基面部位划分薄层单元,较大程度地改善了坝体角缘部位的应力,得到了比较稳定的有限元数值解。

溪洛渡拱坝栈桥占压坝段的混凝土施工

较全面地论述了拱坝右坝肩栈桥占压坝段的混凝土施工,包括两次栈桥拆除过程中的施工机械布置,混凝土运输、浇筑、入仓、平仓、振捣及浇筑强度分析等,内容对类似工程具有一定的参考价值。

溪洛渡拱坝二期冷却方式仿真分析研究

混凝土拱坝二期冷却一方面是为横缝的接缝灌浆创造条件,另一方面也可以达到调整坝体应力状态的目的.溪洛渡拱坝每个坝段均不设纵缝,一期冷却散热量受到限制,所以混凝土二期冷却的任务十分繁重.利用数值仿真计算方法,以溪洛渡拱坝为背景,分析了二期冷却初始温差、冷却水温、冷却时间等重要参数对高拱坝不同部位的温度及温度应力影响规律,并推荐了合理的二期冷却方式,其结论对设计单位制定温控措施及灌浆方案具有参考价值.

溪洛渡拱坝坝肩开挖及支护设计

溪洛渡拱坝坝高285.50m,坝肩边坡最大高度395.50m,坝肩附近布置有缆机平台、施工供料线、泄洪洞进口、上游施工围堰及水垫塘等建筑物,坝肩开挖布置难度大,高边坡开挖及支护要求较高。根据水工建筑物布置特点,结合大坝基础处理要求、结构要求进行开挖布置设计,根据边坡地质特点采用了锚索支护、系统支护和锁口支护措施,较好的解决了坝肩高边坡问题。

溪洛渡拱坝3号、4号导流底孔预应力闸墩三维有限元分析

溪洛渡拱坝导流底孔封堵时,承受水头达200m,闸墩悬挑长度近30m,结构受力复杂,设计难度很高。在提出对环形预应力锚索模拟方法的基础上,采用三维有限元法对3号、4号导流底孔预应力闸墩进行了应力计算。计算结果表明,在最不利荷载作用下出口闸墩段、环形锚索附近坝体以及支铰大梁大部分区域处于受压状态,极值为5.0MPa,仅在闸墩孔口、预应力锚索和大梁支铰附近区域产生局部拉应力,极值为1.5MPa,满足设计要求,说明3号、4号导流底孔预应力闸墩悬臂结构的设计是合理的。

溪洛渡拱坝坝肩的稳定分析

采用刚体极限平衡法对溪洛渡拱坝坝肩稳定进行了全面计算,对坝肩稳定进行了分析评价。

考虑断续节理影响的溪洛渡拱坝模型破坏试验研究

金沙江溪洛渡工程大坝为混凝土拱坝,最大坝高278m,拱坝坝肩及坝基岩体内未见大的断层及软弱结构面,坝肩稳定性主要受分布于岩体内的层间和层内错动带以及节理裂隙的控制。本文用超载法对溪洛渡拱坝稳定安全系数相对较低的410m高程平面拱圈及其坝肩岩体进行模型破坏试验,主要研究超载条件下含断续节理岩体的破坏过程、破坏形态和破坏机理。试验表明:由于玄武岩的脆性特点,模型坝肩岩体呈脆性破坏,其破坏机理是裂隙端部的应力集中引起岩桥的断裂撕拉破坏,随着超载倍数的增加,裂缝开度增大,最后呈现阶梯状破坏形态。

溪洛渡拱坝运行期渗流渗压监测资料分析

溪洛渡水电站是中国第三大水电站,挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝,最大坝高285.50 m。目前,溪洛渡拱坝已经历了七次完整的加卸载过程。为掌握拱坝防渗排水系统的工作性态,本文介绍了溪洛渡拱坝量水堰、渗压计、测压管及坝肩绕渗孔的测点布置,并对2020~2021年度加卸载期间各测点的渗流渗压资料进行了分析。结果表明,溪洛渡拱坝坝基渗流、渗压均与上游水位呈明显的相关性,防渗帷幕及排水帷幕后的渗压折减系数均低于设计允许值,绕坝渗流趋于稳定,渗流渗压变化符合一般规律,防渗排水系统工作状态正常。

浅析溪洛渡拱坝混凝土龟裂的成因及防止措施

溪洛渡大坝为双曲高拱坝,大坝混凝土质量直接关系到建筑物的安全。本文从环境因素及混凝土自身因素,分析大坝混凝土龟裂的成因及防止方法。