狭窄河谷中的高面板堆石坝长期应力变形计算分析

根据已建面板堆石坝的竣工后沉降变形规律和室内大型三轴流变试验结果,提出了堆石体长期变形流变模型。对建设在狭窄河谷中的九甸峡混凝土面板堆石坝进行了三维应力变形分析,考察了三维效应、堆石体流变等因素对大坝长期应力变形特性的影响。结果表明,狭窄河谷岸坡对坝体存在拱效应,减小坝体应力,同时,由于右岸坡度缓于左岸,右岸侧坝体较左岸侧存在更大的朝向河谷中心的位移。拱效应也阻碍了面板的弯曲和沉降变形,使靠近岸坡的面板接缝拉开和错动,并可能导致河床段面板中上部发生挤压破坏。坝体流变变形增大了面板挤压破坏的可能性。库水推力导致面板在挠曲的同时发生顺岸坡向拉伸,坝体的后期流变变形则可减小或改变面板的拉伸状态。

狭窄河谷地形对200m级高面板坝变形和应力的影响研究

目前,世界上尚无有关建造在狭窄河谷上的200m以上高面板坝的报道。本文利用三维非线性有限元分析方法,结合一座拟建中的河谷宽高比仅为1.88的225m高的面板堆石坝,对坝体的变形和应力进行数值计算,对狭窄河谷上建设的高面板坝可能存在的问题进行了探讨。分析了狭窄河谷的拱效应对大坝的变形和应力的影响,建议了相应的工程措施。

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

结合高179.5m的洪家渡面板堆石坝,采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法,深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性.通过分析计算,给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律,以及面板周边缝的变形特点.同时,还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析.研究结果表明:河谷的地形条件对面板应力变形有着显著的影响,通过改进碾压施工技术,提高填筑密度,将对坝体和面板的应力变形性状的改善,提高坝体的整体安全性起到重要的作用.

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明:河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。

狭窄河谷深覆盖层地基高面板堆石坝应力变形特性研究

为研究狭窄河谷深覆盖层上高面板堆石坝的应力变形特性,本文基于邓肯-张E-B非线性本构模型,采用中点增量法,结合九甸峡高面板堆石坝工程实例,对其施工期和运行期的应力变形进行了三维有限元仿真分析。结果表明:与一般建基于宽浅河谷及基岩坝基情况的面板堆石坝相比,在狭窄河道深覆盖层地基上建设高面板堆石坝,竣工期和蓄水期的坝体水平位移分布受覆盖层的影响较大,坝体应力分布也呈现出与岩石坝基有所不同的分布特征,面板的应力变形基本均在正常范围内,但蓄水期面板接缝尤其是周边缝位移相对较大,因此建议设计应对接缝止水采取相应的防护措施。

堆石料填筑标准对狭窄河谷面板堆石坝应力变形的影响研究

为研究堆石料填筑标准对于狭窄河谷高面板堆石坝应力变形的影响规律,本文运用三维有限元法,以某高面板堆石坝工程为例,进行了堆石料不同填筑标准下的大坝应力变形特性的对比研究。结果表明:随着堆石料填筑标准的提高,坝体和面板的应力变形均基本呈现单调递减的变化规律,且堆石料填筑标准对坝体和面板应力变形的影响存在一个明显的"拐点",如本文工程实例的主堆石料干密度影响"拐点"为2.16 g/cm3。因此,通过提高堆石料填筑标准,可以明显改善狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形状况,但应注意堆石料填筑标准对大坝应力变形的影响存在"拐点"这一特性。

狭窄河谷高面板堆石坝应力变形特性研究

河谷地形是影响混凝土面板堆石坝应力变形的重要因素之一。为研究狭窄河谷上200 m级高面板堆石坝应力变形特性,本文结合223.5 m高的猴子岩面板堆石坝,采用邓肯-张E-B模型三维非线性有限元,对该面板堆石坝竣工期和蓄水期进行应力变形分析。结果表明:竣工期和蓄水期坝体最大沉降所占坝高之比较修建在宽河谷上的高面板堆石坝小;坝体大主应力明显小于堆石体自重应力,存在明显的应力拱效应;蓄水期面板以向河谷中部挠曲变形为主,变形具有明显的空间效应;面板在左、右两岸和底部有一定的拉应力,在河谷中部存在较大范围的高压应力区。狭窄河谷上修建的高面板堆石坝除了关注面板拉应力外,应重视蓄水和后期运行过程中河谷中部高压应力区面板可能发生的局部挤压破坏。研究结果可为类似狭窄河谷上高面板堆石坝的设计提供参考。

狭窄河谷当地材料坝泄水建筑物布置及体型设计

基于某水电工程泄水建筑物水工模型试验成果,对该泄水建筑物的布置、体型设计进行了方案比选和难点技术总结,并给出了具体解决措施。研究成果对类似工程的设计有一定的参考价值。

建造在狭窄河谷上的高混凝土面板堆石坝

介绍目前世界上几座建造在狭窄河谷上的高面板坝的运行情况。同时,结合一座拟建中的河谷宽高比仅为1.88的225m高的面板堆石坝的变形和应力计算分析,对狭窄河谷上建设高面板坝可能存在的问题进行了探讨。

新疆狭窄河谷混凝土面板堆石坝设计

新疆某狭窄河谷混凝土面板堆石坝,最大坝高106 m,坝长141.3 m,宽高比1.3,坝址区地处河流出山口峡谷河段,河床宽度8~16 m。为改善不良地形地质缺陷,本工程借鉴和吸收了国内外已建面板坝的成功经验,采用了高址墙、贴坡趾板、设置特殊碾压区等筑坝技术,并将上游围堰与混凝土面板堆石坝坝体相结合,取得了显著的经济效益。

狭窄河谷上心墙土石坝应力变形有限元分析

利用邓肯-张E-v模型,对某狭窄河谷上心墙堆石坝进行三维有限元计算分析,探讨了坝体在竣工期、蓄水期体的应力变形特性。计算结果表明:竣工期和蓄水期间最大沉降量分别为126. 39 cm和121. 41 cm,分别占坝高(包括覆盖层)的0. 56%和0. 538%,最大水平移为38. 63 cm,变形不大,坝体稳定性较好;竣工期和蓄水期坝体大主应力均存在心墙拱效应:心墙小主应力均大于零,没有出现拉应力。

新疆狭窄河谷当地材料坝关键技术研究

新疆SMTS水电站地处狭窄河谷出山口,挡水坝采用混凝土面板砂砾堆石坝,最大坝高101 m,坝长141.3 m,宽高比1.3,为改善不良地形缺陷,采用上游围堰和坝体结合、趾板基础高址墙兼作围堰防渗墙筑坝技术。表孔溢洪道为解决高水头消能,利用地形采用陡坡台阶泄槽和扭曲坎加分流墩式挑流消能;导流兼深孔泄洪洞采用城门洞型无压洞,出口为充分消能降低对岸坡及下游发电厂房的破坏,经模型试验采用Y型窄缝式挑坎消能。本工程各建筑物之间结合地形地质条件,合理选型,紧凑布置,工程自2012年下闸蓄水以来,坝体及泄水建筑物运行正常,其坝体高趾墙及泄水建筑物消能坎的选型可为类似工程建设提供一定的参考价值。

狭窄河谷混凝土面板坝运行监测分析

新疆某狭窄河谷混凝土面板坝,最大坝高101m,河谷底宽仅8-16m,宽高比1.3,坝体结构通过河谷底部设置刚性心墙和上部面板结合、两侧高陡岸坡采用贴坡趾板等专项措施,有效缓解了河谷狭窄趾板开挖和机械运转困难的难题,水库2012年下闸蓄水运行至今,心墙和坝体结构变形、渗流等监测各项指标均满足设计要求,坝体结构型式可为类似工程提供一定的参考借鉴。

狭窄河谷面板堆石坝坝体底部应力拱效应的形成机理及影响范围研究

受狭窄河谷地形的影响,峡谷地区修建的面板堆石坝工程会在跨河方向上出现应力拱效应问题,造成坝体底部堆石体难以被充分碾压密实,大坝蓄水后沉降变形增大,危及大坝安全。从应力拱效应的形成条件出发,分析峡谷地区面板堆石坝在跨河方向上应力拱效应的形成条件。采用有限元数值模拟方法,通过对比分析宽、窄河谷中面板堆石坝大、小主应力的大小及分布规律,揭示峡谷地区面板堆石坝坝体内部应力拱效应的形成机理。研究了峡谷地区面板坝坝体底部应力拱效应合理拱轴线的分布形态及范围,在河谷中心处的坝体底部堆石体受到应力拱效应的影响最大,影响范围约占坝体整体高度的23%。研究成果为采用工程措施减弱应力拱效应对面板堆石坝的不利影响提供参考依据。

狭窄河谷高面板堆石坝变形控制与结构安全

以我国拟建的狭窄河谷区230 m级面板堆石坝为例,系统介绍了狭窄河谷区面板堆石坝变形控制理念和相应的工程措施,通过全面的坝料瞬变、流变和界面特性试验,确定了筑坝料的力学特性参数,对大坝施工填筑、蓄水、运行等状态进行数值模拟,重点评价了长期运行过程中混凝土面板、周边缝等关键部位的应力变形。结果表明,采用设置高趾墩、岸坡增模区、面板分缝优化、合理的预沉降期等措施后,保障了该坝的结构安全。

狭窄河谷碾压混凝土高拱坝分缝形式研究

特殊的地理条件使得西部地区形成了许多狭窄河谷,对于这些狭窄河谷,修建碾压混凝土高拱坝具有节约水泥用量、简化施工工艺、加快施工速度和工程造价低等优点。而狭窄河谷碾压混凝土高拱坝在施工及运行期可能会因为过大温度应力从而产生危及坝体安全的贯穿性裂缝,解决此问题的方法之一是在坝体上设置结构缝。立洲碾压混凝土拱坝最大坝高为132 m,为世界级高碾压混凝土拱坝。根据立洲碾压混凝土拱坝地质力学模型试验结果,得出坝体需设缝的必要性。随后采用三维有限元数值计算方法,通过建立立洲碾压混凝土拱坝三维有限元分析模型,探讨、评价各分缝方案中在正常运行期坝体的应力、变形特征。在此基础上,通过超载至模型失稳破坏,研究不同分缝形式下坝体的开裂破坏特性,找出一种相对较优的坝体分缝方案,以期能为工程的设计提供一些参考。

狭窄河谷段天然气管道开挖施工方法应用研究

山区天然气管道施工常遇到线路穿沿河谷敷设的地貌情况,在这种地貌下通常采用“围堰+引流+大开挖”的施工方法进行天然气管道施工,施工需较大的作业面,但当河谷较为狭窄,两侧坡度较陡,作业面狭小,甚至管沟开挖的土石方都无空间堆放时,如何保证狭窄河谷段天然气管道施工的安全、质量、工期就成为需解决的问题。基于此,开展了一种利用导流管及导流渠将河谷段截流,在狭窄河床上开挖管沟,采用连续混凝土覆盖方式稳管的施工方法,并在楚雄-攀枝花天然气管道工程中取得了良好的应用效果。

流变对狭窄河谷高面板堆石坝应力变形的影响

本文以贵州省黔中平寨水库高混凝土面板堆石坝为研究对象,采用三维有限元数值分析法研究流变效应对面板堆石坝应力变形的影响。结果表明,狭窄河谷高面板堆石坝考虑流变特性后,坝体变形程度明显增大,变形持续时间较长,考虑流变特性后坝体沉降、面板挠度、面板轴向和顺坡向应力均有明显增加。因此,在进行狭窄河谷高面板堆石坝应力变形计算时,不可忽略流变效应的影响。同时在工程设计和建设中还应加强一系列工程措施,来适应和消减流变效应对高面板堆石坝应力变形的影响。

牛都水电站狭窄河谷拱坝泄洪消能建筑体型优化试验研究

针对牛都水电站工程洪峰流量大、坝体单薄、河道狭窄冲刷破坏严重等问题,文章结合水库水位流量特性,按1∶60模型比尺整体水工模型,对大坝优选的坝身3个表孔方案的泄洪消能性能进行试验。分析结果表明,原泄洪方案3孔水舌空中较分散、冲坑深度大且靠近坝轴线。优化调整后的“坝顶泄洪+滑雪道式小挑坎”消能方案,泄洪水流横向扩散、纵向拉开充分,空中对冲碰撞明显;同时水流出溢流堰后,均以明确的面流状态与下游河道衔接,两岸及河底冲刷较轻且远离坝轴线,泄洪消能效果好。运行观测证明优化调整后的泄洪消能建筑安全可靠、工程适宜性强。

狭窄河谷陡边坡高面板堆石坝应力变形研究

目前堆石坝有限元应力应变计算大多采用固支模拟岸坡处堆石与岸坡的连接。对于狭窄河谷陡边坡地区面板堆石坝,堆石可能沿岸坡面将发生滑移,此时采用固支模拟与实际情况不符。为研究狭窄河谷陡边坡对面板堆石坝应力变形影响,选用无厚度的goodman单元模拟狭窄河谷中陡边坡边界与堆石的接触面,并与将岸坡处堆石的结点按固支模拟的常规方法的成果相比较。计算结果表明:2种情况下堆石体变形及应力分布规律大体一致,但是采用固支处理时变形值相对较小;采用固支时,河床段面板底部拉应力偏大,与实际情况不符,考虑摩擦接触后,堆石能够沿着岸坡滑动,该部位应力较为均匀,拱效应相对降低,蓄水后岸坡处面板在受静水压力作用,有较小的压应力,符合实际情况。