纵向增强体土石坝新坝型及其安全运行性能分析

在总结大量水库大坝加固实践的基础上提出一种新坝型—纵向增强体土石坝,即以常规土石坝为依托,在其内部"插入"集防渗与受力为一体的刚性结构体(纵向增强体)。增强体既起到防渗体系作用,又起到结构体作用,力求克服传统土石坝(如均质坝、土质心斜墙坝等)在漫顶、渗漏、裂缝等原发性病险,以及滑坡、变形、白蚁等次生性灾害,特别针对传统土石坝存在的洪水漫顶溃坝、损毁、失效等灾难提出了尽可能的解决方案。从理论上简要分析了纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,初步阐述这一新坝型安全运行的机理,分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,形成坝体冲坑等水力学过程,冲坑的逐步形成将恶化增强体的受力条件,最终导致增强体上游侧受力而下游侧临空的受力状态,从而影响到整个坝体是否溃决。计算表明,增强体作为刚性结构体延缓了坝体的溃决,并为工程抢险和下游群众转移争取到足够的时间。纵向增强体土石坝在工程建设投资与工期、施工工艺与材料选取方面均有一定优势,对今后建坝或对已建成土石坝的除险加固有着十分重要的意义和广阔的应用前景。

纵向增强体土石坝漫顶溢流安全性能分析

为了验证纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,基于相关试验分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,以及纵向增强体土石坝这一新坝型的安全运行机理。通过工程实例验证了纵向增强体土石坝将常规土石坝发生的漫顶溃坝模式改变为坝体冲坑模式,从而延迟了整个坝体的溃决时间,为工程抢险和下游群众转移争取了更多的时间;增强体是否被破坏,取决于冲刷深度与墙体被冲蚀临空后的极限受力状态的关系比较。

纵向增强体土石坝内置心墙受力安全性分析

纵向增强体土石坝是基于“刚柔相济”建坝思路提出的一种新坝型,在土石坝中设置刚性防渗心墙与原土石坝体一起形成坝体结构。纵向增强体将坝体分为上游临水一侧和下游背水一侧,增强体同时受到上、下游两侧的水土压力作用,起到双向挡土墙的作用。随着上游库水位的变化,作用在增强体上的水土荷载也产生动态变化,从而引起增强体位移方向和大小变化,导致增强体上下游两侧堆石区存在主动力区与被动力区的转换。本文提出了纵向增强体受力安全系数的概念,应用库伦土压力理论分析增强体在竣工期、正常蓄水期和水位骤降3种典型工况下的受力状态,分别给出了3种典型工况下纵向增强体受力安全系数的表达式。在此基础上,从纵向增强体双向挡土墙不同于常规挡土墙单向受力的特点出发,根据增强体受力安全系数研究其与坝坡稳定性之间的关系,提出了临界坝坡时的被动土压力计算方法。研究表明:作为双向挡土墙的增强体无论受力、变形还是自身稳定都与坝坡稳定性有关,纵向增强体蓄水期的被动土压力将随主动压力的增长而得到激发,受力程度也将得到更好地发挥,实现等强增效的力学特点;非临界坝坡设计中采用由本文临界坝坡时计算得到的被动土压力折减系数是偏于安全的,增强体土石坝断面可以进一步优化。

浅议纵向增强体土石坝漫顶溢流安全性能

随着大量水利工程在我国不断的建设,一种新坝型——纵向增强体土石坝因其能够起到较好的防渗体系和结构体作用,有效克服传统土石坝存在的洪水漫顶溃坝、损毁、失效等灾难性问题,而被推广使用。本文从理论角度分析了纵向增强体土石坝的安全性能机理,并就其面对洪水漫顶溢流问题时的受力状态进行了分析。通过计算确定了纵向增强体土石坝的刚性结构体可以在延缓坝体溃决,争取更多的工程抢险时间方面具有较明显的优势,在未来的大坝建设和对现有土石坝进行除险加固相关工程中有非常广阔的应用市场。