砾石土心墙料的湿化变形特性试验研究

针对砾石土心墙料,采用大型应力式三轴仪开展了单线法湿化变形试验,较系统地研究了湿化应变与应力水平、围压之间的变化规律。依据试验成果,砾石土心墙料的湿化变形是明显的,且与应力水平、围压密切相关,在高围压、高应力水平条件下,外力改变了试样的饱和状态,砾石土样品逐渐从非饱和状态过渡到饱和状态,砾石土料存在应力饱和现象,导致湿化过程中没有明显的湿化变形。当围压较小时,湿化应变随应力水平的增大而增大,当围压增大到一定量值时,湿化应变反而随应力水平的增大而减小,呈现明显的分叉现象,表现出更加复杂的规律。最后提出了砾石土料湿化变形模型及模型参数,提出的砾石土料湿化模型可作为高土石坝湿化变形分析的基础。

特高堆石坝砾石土心墙非均质缺陷对渗流场影响分析

砾石土心墙是特高心墙堆石坝防渗系统的关键组成部分,受土料物理特性以及掺料、碾压等施工过程中不确定性因素的影响,心墙砾石土渗透系数表现出一定的非均质性和随机性,对特高堆石坝渗流稳定安全造成重要影响。本文利用分形数学方法刻画出特高堆石坝心墙碾压分层结构及非均质缺陷,三维渗流模拟结果显示,存在非均质缺陷条件下心墙内水位等势线出现抬升,心墙下游面渗透坡降局部发生突变,最大渗透坡降超过允许值,增加下游面渗透破坏风险。砾石土心墙碾压施工过程中应减少欠碾或过碾等质量缺陷,严格控制压实质量。

瀑布沟堆石坝砾石土心墙施工期孔隙水压力特征与分析

土石坝施工期孔隙水压力长消过程十分复杂,以瀑布沟心墙监测资料为基础,分析施工期砾石土心墙的孔隙水压力特征及其形成机制,并与小浪底坝和鲁布革坝监测资料进行对比分析。研究结果表明:瀑布沟心墙施工期孔隙水压力长消主要有4种模式,即滞后响应型、即时响应型I、即时响应型II、不响应型;即时响应型II是最主要的长消模式;渗压计响应滞后的实质是渗压计周围土料从非饱和状态过渡到饱和状态的过程;渗透系数是影响渗压计是否滞后的决定性因素;即时响应型I长消模式是心墙局部含水量偏高的结果,施工过程中应尽量使心墙含水量均匀,避免产生即时响应型I长消模式;填筑速率对滞后响应型和即时响应型II孔隙水压力的长消影响显著,而对即时响应型I孔隙水压力长消影响不显著。因此,设计和研究砾石土心墙坝应高度重视砾石土的不均质性。

高堆石坝砾石土心墙施工期应力监测与分析

对于高堆石坝,施工期心墙内部是否会出现过低的竖向土压力或较高的孔隙水压力对施工期以及蓄水期大坝安全稳定具有重要意义。以施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合施工进度和过程资料,分别从时间、空间和影响因素分析砾石土心墙施工期竖向土压力和孔隙水压力,以期对土质心墙高堆石坝的设计理论和施工措施的完善具有促进作用。竖向土压力主要和土重度、土柱厚度和拱效应有关,沿坝轴线基本为对称分布;心墙拱效应最强烈的部位大约在1/3坝高处坝轴线附近;存在拱效应的高程土压力呈驼峰状分布,坝轴线附近土压力最小。孔隙水压力主要和竖直土压力、含水率有关。在大坝填筑过程中,应加强心墙土料和上下游坝壳含水率的控制,避免过高孔隙水压力的产生,并降低拱效应的影响。

砾石土心墙料的大三轴湿化变形试验与规律分析

蓄水湿化变形一直是制约高土石坝长期安全运行的技术难题,为此开展了筑坝堆石料的湿化变形试验,却极少针对砾石土心墙料进行湿化变形试验,这主要是受限于目前的砾石土料试验技术手段而难以开展试验研究。采用在大尺寸砾石土料试样中设置砂芯增加进水通道、缩短湿化路径的方法,可以解决砾石土心墙料的湿化变形试验所需时间较长、样品不能充分饱和等技术难点,实现砾石土心墙料的大三轴湿化变形试验。开展的砾石土心墙料的单线法湿化变形试验成果表明,砾石土心墙料存在明显的湿化变形现象,轴向湿化变形、体积湿化变形与围压、应力水平等密切相关,湿化变形与应力水平关系,在围压较小时随应力水平的增加而增加,在围压较大时随应力水平的增加而减小,关系曲线呈现明显的分叉现象,湿化变形与围压关系基本呈现先增加后减小的规律,与堆石料的湿化变形规律相比较,砾石土心墙料的湿化变形规律更加复杂。

瀑布沟大坝砾石土心墙施工期拱效应监测分析

施工期高堆石坝心墙内部出现过高的拱效应,容易使蓄水期大坝发生水力劈裂而引起集中渗漏,分析评价高心墙坝施工期拱效应特征,对后期蓄水进度以及后续的国内高心墙坝建设具有指导性意义。以瀑布沟大坝施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合实际变形监测资料,从实际施工过程和现场填筑进度出发,分别分析时间和空间对砾石土心墙施工期拱效应特征,发现施工期拱效应是伴随填筑和固结的发展而逐渐表现出来的,随着填筑高程的增加和时间的推移,拱效应越明显;心墙拱效应最强烈的部位在1/3坝高上下;除了心墙和砂壳两种介质接触面附近,心墙坝轴线处也表现出较强的拱效应。为降低心墙施工期拱效应,填筑过程中上下游坝壳应常洒水,并尽量保持心墙填筑高程略高于坝壳,河谷部位填筑高程略高于岸坡附近。

瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝设计

瀑布沟水电站大坝,根据坝址区地形地质条件,采用砾石土直心墙堆石坝,最大坝高186 m,坝基覆盖层最大深度为77.9 m,具有"坝高、基础覆盖层深厚、防渗土料复杂"等特点。经大量的设计研究工作,选择的坝线和采取的坝体结构、基础防渗处理措施及采用的筑坝材料等,较好地适应了这些特点,保证了大坝安全可靠运行。

深厚覆盖层上高砾石土心墙堆石坝变形监测分析

在深厚覆盖层上建筑的高砾石土心墙堆石坝得到迅猛发展的同时,正确地认识坝体变形规律和合理地数值模拟是不可忽视的问题。堆石坝变形的影响因素多且复杂,监测成果的分析对研究上述问题具有重要意义。以硗碛大坝的监测资料为基础,结合坝体的填筑和蓄水过程,对位于深厚覆盖层上的百米级砾石土心墙堆石坝的变形规律进行了系统分析,并与其坝高、覆盖层深度、河谷宽度等方面都具有相似性的毛尔盖大坝监测资料进行了对比分析。通过分析两座大坝监测结果,对坝体的变形特性进行了规律性总结,对湿化和蠕变作用以及水库填筑和蓄水过程对坝体变形的影响有了一定认识。分析结论可为正确认识以及合理模拟和预测同类坝体的变形特性提供参考和依据。

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝设计

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝最大坝高240 m,坝基覆盖层最深约53 m,工程场地地震基本烈度为Ⅷ度。针对大坝"坝高高、地震烈度高、工程等别高及坝基覆盖层深厚"的特点和难点,进行了大量的专门研究工作,在坝体结构设计、坝基处理设计、筑坝材料设计及抗震设计中采取了一系列有针对性的措施,保证了大坝安全可靠。

瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝的抗震设计

瀑布沟砾石土心墙堆石坝具有"大坝高、基础覆盖层深厚、抗震设计烈度高、水位消落大、水库库容大"等特点,大坝抗震设计是本工程的关键技术问题之一。本文详细论述了瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝抗震设计的情况。

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝抗震设计

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝最大坝高240 m,坝基为深厚覆盖层,大坝抗震设防烈度为Ⅸ度。众所周知:高地震烈度区深厚覆盖层上修建高土石坝的抗震安全是工程的关键技术问题之一。为解决长河坝水电站大坝抗震设计难题,对强震区深厚覆盖层上修建高土石坝抗震设计关键技术问题开展了大量深入的研究。介绍了长河坝水电站大坝-坝基体系动力反应数值分析和离心机振动台模型试验等研究成果及所采取的抗震措施,可为类似高土石坝工程的抗震设计提供借鉴和参考。

砾石土心墙料的强度与变形特性试验研究

对于土心墙堆石坝,坝体的强度与变形协调是制约工程建设的关键问题。心墙料变形较大,致使荷载传递给变形相对较小的坝壳粗粒料,产生拱效应,容易导致水力劈裂的发生,破坏坝体的防渗系统。高土心墙堆石坝砾石土心墙料,含有大量黏性土,渗透系数低、固结饱和排水困难,导致大尺寸试样的强度及变形难以准确测量。采用"砂芯"增加饱和排水通道,加速试样饱和、固结可以有效的解决这一问题。针对某水电站砾石土心墙料,进行了试样直径500,300,150,100 mm等系列的三轴剪切试验和平面应变试验,探讨了剪切速率、试样尺寸、最大颗粒粒径、应力状态等因素对强度和变形的影响规律,获得了砾石土心墙料比较真实的强度与变形参数。

砾石土心墙堆石坝心墙孔隙水压力分析

土石坝的碾压施工会在大坝心墙中产生较高的超静孔隙水压力.对高土石坝,施工期心墙内产生的超静孔隙水压力难以有效消散,使得心墙内长期存在较高的孔隙水压力,导致其有效应力降低,影响心墙的工作性态和大坝稳定性.以某砾石土心墙监测资料为基础,分析了心墙填筑及水库蓄水对孔隙水压力及其变化的影响.提出了一种计算堆石坝心墙孔隙水压力消散的简化方法,即竖向受压而水平排水的一维固结方法.将其应用于心墙填筑完成后库水位保持不变时段的心墙孔隙水压力消散计算,通过计算值与实测值的比较,验证了心墙孔隙水压力简化计算方法的合理性;并进一步计算了心墙测点的固结过程,发现其固结度达到95%所需的时间长达10~30a,其中前10a各测点的固结度均已达到了70%.

瀑布沟砾石土心墙堆石坝施工期监测分析

以瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝施工期变形、应力监测资料为基础,对其主要监测断面的变形特征和应力分布进行了探讨。分析表明,心墙和堆石区最大沉降均位于1/3坝高上下;拱效应最强烈的部位也在1/3坝高处,与心墙坝壳沉降差最大的位置一致;孔隙水压力主要与土料含水量和施工进度有关。

四川某水电站砾石土心墙堆石坝基础廊道变形渗水原因研究

通过对砾石土心墙堆石坝基础廊道变形渗水观测资料的分析，总结出了基础廊道渗水变化的一般规律。结合基础廊道变形裂缝调查具体情况，探讨了导致基础廊道变形渗水的主要原因，为防渗处理提供了设计依据。针对基础廊道变形渗水存在的裂缝等缺陷，采取了防渗处理措施后，防渗效果较为明显。

长河坝水电站砾石土心墙料压实度现场检测指标的选择

长河坝水电站拦河大坝工程具有位于高山峡谷地区、坝基覆盖层深厚、工程区域地震烈度高且为240m高砾石土心墙堆石坝的四大特点,国内、国际无相关工程设计、施工经验,需要进行专门研究。大坝工程防渗关键性材料——砾石土心墙料的技术标准更是同类坝型行业研究的重点与工程施工需要研究解决的核心内容。本文结合长河坝电站工程大坝砾石土心墙料施工阶段现场试验成果进行研究分析,选择了长河坝工程大坝心墙砾石土料压实标准,解决了工程建设中的技术难题。

砾石土心墙摊铺CA-BINN动态路径规划模型研究

现有砾石土心墙摊铺作业路径多采用静态规划,未能考虑推土机、自卸汽车等复杂作业环境障碍物的动态变化。针对上述问题,本文提出了一种考虑复杂动态作业环境的砾石土心墙摊铺CA-BINN动态路径规划模型。该模型基于元胞自动机(cellular automata,CA)建模理论,将实时感知的复杂作业环境数据抽象为动态障碍物、摊铺厚度等元胞状态以实时重构动态施工环境;并以元胞状态信息作为生物激励神经网络(biological inspired neural network,BINN)算法的外部输入,同时重构CA框架下BINN算法的神经活性值计算分流方程,实现多料堆整体摊铺作业动态路径规划。其中,单料堆摊铺作业采用以摊铺平整度、无效路径比等指标为目标函数,并结合现场三刀法(三次推移料堆)施工工艺提出的三刀法CA规则实现动态路径规划。工程应用结果表明:所提模型不仅能够在复杂动态作业环境下表现出高安全性、高适应性,而且相较于静态规划模型,路径长度、转折次数和无效路径比分别降低1.9%、42.9%和48%,摊铺平整度提高7%;相较于人工作业,摊铺平整度提高28%,无效路径比降低47%,有效改善了摊铺质量和摊铺效率。

长河坝水电站深厚覆盖层超高砾石土心墙堆石坝关键筑坝技术应用

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝建造于高山峡谷、高地震烈度及深厚覆盖层上,为深厚覆盖层上世界第一高坝,大坝设计及施工可供借鉴的经验不多。为此,该工程开展了大量的特殊科研并成功应用,其在大坝设计、筑坝技术及管理等方面的先进成果为300 m级大坝设计和施工积累了大量工程经验。

砾石土心墙施工期的应力监测与分析

针对高心墙土石坝,施工期心墙内部过低的竖向土压力和较高的超静孔隙水压力对施工期及蓄水期的大坝安全稳定具有重要意义。以某砾石土心墙土石坝施工期大坝心墙应力监测资料为基础,按时间规律和空间分布分析了施工期心墙竖向土压力和孔隙水压力。

堆石坝砾石土心墙料大型三轴试验研究

对一心墙堆石坝砾石土心墙料进行了σ3=C应力路径下饱和固结排水和饱和固结不排水大型三轴剪切试验,对砾石土心墙料的应力应变特性进行了研究,并进行了非线性弹性邓肯-张E-B模型研究,模型参数与试验参数能够较好拟合。