胶凝砂砾石坝在水库工程建设中的应用

为探索胶凝砂砾石坝在水库工程中应用的可行性及控制要点,对胶凝砂砾石材料性能展开试验,并对设计强度和配合比进行分析;进而对某中型水库工程中胶凝砂砾石坝的施工要点展开分析探讨。结果表明,胶凝砂砾石坝作为新坝型,其梯形断面应力更加均匀,在非常工况下抗剪断安全系数高,抗压强度大,施工速度快,施工质量好,综合投资也比传统坝型节省少,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

BBN水电站混凝土面板砂砾石坝渗流安全分析

采用GeoStudio岩土软件SEEP/W模块对BBN水电站混凝土面板砂砾石坝进行渗流稳定计算分析,计算正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位3个高水位工况下的渗透比降,与坝基岩土的允许渗流比降进行比较,并通过与渗流安全监测实测资料分析成果进行对比分析,评价坝体及坝基的渗流安全性态,同时复核渗流计算的合理性。研究成果可对类似混凝土面板砂砾石坝设计和安全评价中的渗流稳定计算和复核分析提供一定的参考。

胶凝砂砾石坝层面效应及其稳定性研究

以莆田萩芦溪西音水库工程拟建胶凝砂砾石坝为例,概化出静力刚体极限计算模型,并按建基面及不同高程处胶凝砂砾石填筑面进行坝体抗剪断系数与上下游垂直正应力计算分析。结果表明:同一水位荷载时,上游面垂直正应力随胶凝层面所处坝体高程位置升高而减小;当胶凝层面位置一定时,上游面垂直正应力随荷载水位升高而存在降低的趋势。坝基面抗剪断系数及坝踵处正应力随库水位升高而减小,坝趾处正应力随库水位升高而增大;工程建设及正常营运过程中,建议采取相应措施监测及检测胶凝砂砾石坝层面效应。

新疆某水库沥青混凝土心墙砂砾石坝渗流分析

新疆某水库工程大坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝,坝体防渗系统由沥青混凝土心墙+混凝土基座的形式组成。结合地形地质情况,借鉴国内类似工程经验,对工程渗控系统进行合理设计,并采用二维、三维有限元方法进行渗流计算分析。结果表明:在各种计算工况下,工程各部位的渗流场分布合理;各部位的最大渗透比降均未超过其相应部位的允许值,满足渗透稳定要求;坝体、坝基渗流量占河道全年径流量的1.8‰。该工程渗控系统设计满足规范及设计要求。

混凝土面板砂砾石坝漫顶溃坝数值模拟

通过溃坝案例的现场调查和水槽模型试验,建立了面板砂砾石坝漫顶溃坝数学模型,以模拟水流特性、砂砾石料以及混凝土面板三者之间的相互作用。该模型主要由3部分组成:(1)考虑漩涡水流和砂砾石料之间的冲蚀特性,引入RNG k-ε湍流模型模拟漩涡水流的反向侵蚀;(2)通过泥沙输移公式和流体体积法(VOF法)追踪砂粒与水流侵蚀交界面,并考虑了砂砾石料的孔隙特性;(3)基于弯矩平衡法判定混凝土面板在自重和水荷载作用下的破坏过程。通过水槽模型试验对数学模型进行验证,结果表明,建立的数学模型能够准确地模拟溃决过程中漩涡水流对大坝的反向侵蚀和面板溃口的详细演化过程;该模型计算的溃口流量、堆石体溃口的发展、溃坝历时以及面板的折断长度,与实测数据的相对误差均小于15%,验证了模型的合理性。与参数化模型相比,本研究提出的溃坝模拟数学模型具有更详细的结果。

基于反应谱法的胶凝砂砾石坝地震反应有限元分析

为了评价云南省内某胶凝砂砾石坝的抗震安全性,采用反应谱法对大坝开展地震动力反应计算,获得大坝动位移、加速度和动应力分布规律。计算表明:大坝在Ⅷ度地震作用下,动位移和加速度反应分布符合一般规律,其中三向动位移极值分别为0.41 cm、0.15 cm和0.14 cm,三向加速度极值分别为9.18 m/s^(2)、6.02 m/s^(2)和4.47 m/s^(2)。静动叠加后,大坝顺河向、竖向和坝轴向拉应力极值分别为0.75 MPa、2.00 MPa和0.58 MPa,顺河向、竖向和坝轴向压应力极值分别为-2.53 MPa、-1.65 MPa和-2.79 MPa,拉应力和压应力极值均小于相应筑坝材料的抗拉和抗压强度。总体上,大坝地震反应规律性好,抗震安全高,地震作用下坝体不会出现动力破坏问题。

新疆平顶山胶凝砂砾石坝的设计与施工

胶凝砂砾石坝是近年来发展的一种介于土石坝和重力坝之间的新型坝,其剖面设计是在上游设置防渗层,坝体依靠填筑低强度的胶凝砂砾石材料维持稳定。文章主要阐述了胶凝砂砾石作为坝体填筑材料在木垒平顶山挡水坝中的应用,为了解胶凝砂砾石坝的工作性状,对该坝的设计与施工进行实例分析。通过该工程的实践以及现场质量检验结果分析,表明该坝型具有对坝基承载能力要求低、坝体断面小、经济环保等优点;并且胶凝砂砾石的强度指标离散性较小,坝体施工强度和施工质量均能满足大坝工作性能要求。该胶凝砂砾石坝的成功建设对类似工程设计与施工具有重要的实践意义。

胶凝砂砾石坝坝体和井廊系统的静动力安全性研究

采用三维有限元法,对某胶凝砂砾石坝开展静、动力结构计算,重点分析了坝体和井廊系统的动位移、加速度和动应力分布规律。结果表明:坝体动位移、加速度和动应力反应分布符合一般规律,其中顺河向、竖向和坝轴向动位移极值分别为0.29 cm、0.13 cm和0.08 cm,顺河向、竖向和坝轴向加速度极值分别为5.88 m/s^(2)、4.53 m/s^(2)和2.71 m/s^(2),静动叠加后的坝体第一主应力最大值为1.20 MPa,第三主应力最小值为-1.78 MPa,均小于相应材料的抗拉和抗压强度,因此大坝满足强度要求。静力条件下,井廊道系统的拉应力和压应力极值均小于相应的规范允许值;地震作用下,竖井和廊道局部区域出现较大的拉、压应力,其中瞬时动拉应力超过混凝土的动抗拉强度,通过加强井廊系统的局部配筋,总体上能够满足安全运行的要求。

双斜滑动面地基对胶凝砂砾石坝破坏模式的影响研究

为探究复杂地基对胶凝砂砾石坝(CSG坝)安全稳定性的影响,对均质地基、断裂双斜滑动面地基和完全发育双斜滑动面地基上的CSG坝开展了三维地质力学模型试验研究。通过分析试验中坝体、坝基的变形特征,以及模型的破坏过程与破坏形态,探究了影响坝体安全稳定的控制性因素。研究结果表明:(1)均质地基模型、断裂双斜滑动面地基模型和完全发育双斜滑动面地基模型的超载安全系数Kp分别为6.8、6.4和6.0。(2)模型的破坏模式与地基整体性有很大的关系,其由坝体沿坝基面产生的贯通裂缝破坏,逐渐发展为跟随地基中的滑移通道滑动,形成坝踵下降、坝趾抬升的滑动翻转破坏。(3)复杂地基中结构面的抗滑稳定性决定着CSG坝的稳定性;CSG坝在受到双斜滑动面地基影响后,各模型的破坏超载安全系数随着地基的发育逐步降低,严重影响着工程安全性,在坝址选取时应尽量避免可能形成潜在滑动面的危险断层。试验成果可对CSG坝后续发展、设计及施工提供参考依据。

折线形胶凝砂砾石坝三维静力有限元分析

以贵州地区某中型水库工程胶凝砂砾坝方案为案例,建立折线形胶凝砂砾石坝及地基的三维有限元计算模型,模型中考虑地基和坝体材料的非线性特性、坝段间接触特性、地应力平衡等。基于ABAQUS三维有限元计算,研究该方案蓄水工况和施工期工况下建坝引起的地基应力变化及各坝段的变形情况,为该项目方案决策提供理论依据。经计算分析,断层破碎带和影响带附近的地基应力及坝体变形均较大,不能满足地基承载力要求和坝段变形控制要求,需提出工程处理措施或其他技术方案进行优化。该有限元计算结果对类似工程如折线形刚性坝、胶凝砂砾石坝以及宽断层破碎带筑坝具有一定的借鉴意义。

西域砾岩区沥青心墙砂砾石坝工作性态分析

文章结合西域砾岩区某沥青混凝土心墙坝的设计、施工及监测成果,对施工期、蓄水期沥青混凝土心墙堆石坝的变形及应力应变的安全监测资料进行了分析,重点讨论了大坝及心墙变形和应力、心墙温度、大坝渗流和坝后渗漏等关键监测内容。分析表明大坝及其心墙现阶段变形稳定,应变、应力测值和温度变化正常,工作性态良好。其中关于大坝及绕坝渗流场形成的过程及渗漏情况分析,可为今后大坝的运行安全及同类地质条件下大坝防渗设计提供经验借鉴。

大石峡特高混凝土面板砂砾石坝填筑控制指标研究

随着重型碾压机具不断发展,通过重型碾压机具和采用较高的施工控制指标来提高筑坝料的干密度和变形模量,是高混凝土面板堆石坝坝体变形控制一种主要手段。依托大石峡特高混凝土面板砂砾石坝,开展了砂砾石料现场最大、最小干密度试验,开展不同碾压机具作用下现场碾压试验,确定填筑控制指标和施工碾压参数。研究表明:天然砂砾石料在一定规模的重型碾压作用下可得到较高的相对密度和干密度;而块石料需采用大型的重型设备碾压、增加碾压遍数等措施,孔隙率才能达到设计填筑标准。现场大坝填筑施工质量检测表明,选用的重型碾压机具和碾压施工参数合理可控,可满足大坝填筑控制指标要求。

壤土心墙砂砾石坝倒垂孔施工技术应用

倒垂孔在坝体变形监测中发挥着重要作用,然而倒垂孔多施工深度较深,钻孔垂直度和保护管安装精度要求较高,土石坝中倒垂孔施工不仅难度大,而且成孔质量效果较差,从而无法真实反应坝体变形状况。因此,如何在土石坝中高质量地成功实施倒垂孔施工是解决问题的关键,文中依托察尔森水库除险加固大坝工程壤土心墙砂砾石坝倒垂孔施工,主要阐述了钻孔灌注桩施工技术在壤土心墙砂砾石坝倒垂孔施工中的成功应用。

胶凝砂砾石坝穿坝建筑物布置与设计

由于在我国已建成的胶凝砂砾石坝为数不多,高地震烈度区穿坝建筑物布置与设计研究相对较少,且穿坝建筑物位于坝体下部,存在静水压力大、空间狭窄、施工不便的难点,因此本文从穿坝廊道静、动力分析,导流管及供水管结构布置等方面入手,提出了胶凝砂砾石坝的穿坝建筑物设计和施工要点,对胶凝砂砾石坝的推广使用具有重要意义。

基于多元优化的百米级胶凝砂砾石坝设计方法

随着胶凝砂砾石坝(CSG坝)筑坝技术的提高,对百米级CSG坝的建造需求不断增加,亟需对不同剖面形式和胶凝含量的百米级CSG坝进行研究。本文采用有限元法建立CSG坝响应面预测模型回归方程;将预测模型回归方程作为目标函数,运用人工蜂群算法对CSG坝剖面形式及胶凝含量进行优化,得到一系列最优剖面解集;选取一组优化模型与实际工程开展模型试验进行对比验证。结果表明:两组模型在加载过程中的破坏模式不同,实际工程模型坝体与坝基接触面出现裂缝并逐渐发生贯通,坝踵处出现剪切裂缝破坏;优化模型发生滑移失稳破坏,坝体本身未见明显结构破坏,说明优化模型的结构强度得到了增强;正常工况下,优化模型较实际工程水平位移减小了36.9%,竖直位移减小了25.5%,超载安全系数增大了9.1%。结果为实际工程中CSG坝的剖面形式优化和百米级CSG坝的建造提供参考。

胶凝砂砾石坝填筑控制指标试验研究

胶凝砂砾石坝在填筑中所用砂砾石料不洗筛,且骨料的含水率不一、级配分布广。为确定在设计配合比下的坝体压实填筑控制指标,开展了两种胶凝材料配比在3种铺料厚度和3种碾压遍数条件下的现场碾压试验。结果表明,在各种试验条件下,45cm和55cm铺料厚度均较65cm铺料厚度的压实更充分。根据28d强度值和碾压遍数与碾压后干密度的关系,最终形成了9项内容的施工控制参数。本研究为胶凝砂砾石坝填筑提供了技术控制参数,该成果对类似工程具有参考价值和推广意义。

世界海拔最高的沥青心墙砂砾石坝——西藏弄利措水库工程大坝填筑施工全面展开

2023年11月1日,随着一车车的砂石料络绎不绝地运进大坝填筑区,弄利措水库工程大坝填筑施工全面展开,标志着目前在建的世界上海拔最高的沥青心墙砂砾石坝建设,全面进入大坝填筑阶段,距离2024年大坝蓄水的节点目标再进一步。西藏昌都市弄利措水库大坝坝顶高程为4470米,设计总库容为1192万立方米,为中型Ⅲ等水利工程。

灌浆集水廊道在胶凝砂砾石坝中的施工工序控制

上库脚水库为胶凝砂砾石坝结构,采用坝址区开采的砂卵砾石为主要骨料进行筑坝,其施工工艺主要采用了土石坝填筑工艺,施工过程中与坝内设置的灌浆集水廊道存在交叉施工,对胶凝砂砾石填坝与灌浆廊道施工工序进行合理计划和控制,可以保证坝体及廊道施工同步上升,保证施工质量达到设计要求、施工安全性得以保证,从而更优的缩短施工工期。

胶凝砂砾石坝导流设计方法研究

胶凝砂砾石坝是一种近年来兴起的新坝型,其“环境友好、宜材适构”,是介于塑性坝和刚性坝之间的一种坝型,该坝型在施工期溢流坝段结合一定的保护措施后可以过洪度汛。上库脚水库为云南省首座胶凝砂砾石坝,设计中结合坝址洪水特点,采取了埋管导流、坝面度汛方案,取消了传统的导流隧洞工程,节省了工程投资,该方案在径流年内分配季节性明显的山区河流筑坝工程中取得了较为理想的效果。

胶凝砂砾石坝河床砂砾石料可用性试验研究

采用河床砂砾石作为胶凝砂砾石粗骨料时,需考虑含泥量、天然含水率、级配等问题。本研究依托上库脚水库胶凝砂砾石坝工程,通过颗分、天然密度、比重、相对密度、击实、三轴剪切、固结压缩、渗透等试验,以及室内配合比试验,综合评价河床砂砾石料上坝填筑的可行性。结果表明,库区河床砂砾石料各项指标均满足规范要求,储量满足使用需求,并得出初步配合比。本研究可为胶凝砂砾石坝筑坝材料(河床砂砾石)的可用性分析提供参考。