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。

红花沟水库土石坝沥青混凝土心墙变更纵向增强体分析

针对红花沟水库土石坝工程中沥青混凝土心墙变更纵向增强体的情况进行了深入分析。通过分析建设过程中存在的问题,提出了变更的缘由、依据及内容,分析变更对土石坝的影响。为提高土石坝的防渗性能和整体稳定性,提出将沥青混凝土心墙变更为纵向增强体。通过对两种防渗结构的性能对比及变更为纵向增强体后的经济效益分析,结果表明,该变更不仅提高了土石坝的防渗效果和适应变形能力,降低了施工难度,还在工程成本方面取得了显著的节约效果。具体体现在材料成本降低、施工周期缩短及后期维护费用减少等方面。文章为类似土石坝工程的防渗结构优化提供了有益的参考和借鉴,具有一定工程应用价值和经济效益。

纵向增强体土石坝防渗心墙施工质量控制

为推动土石坝建设创新发展,结合《四川省纵向增强体心墙土石坝技术规程》(DBJ51/T 195-2022),以通江县方田坝水库扩建工程为例,介绍了混凝土增强体心墙施工的各个主要工序环节、施工质量控制、现场施工要求,以及相应的质量检验重点内容。经施工质量控制,工程建设质量得到有效保障,相关经验可为类似的工程实践提供参考。

纵向增强体心墙在白松水库土石坝设计中的应用

选取典型工程白松水库为研究对象,采用结构力学及材料力学计算方法,从渗流稳定性要求、变形要求、结构强度要求等方面对白松水库土石坝的纵向增强体心墙结构设计进行了复核。计算结果表明增强体在各工况下的力学表现符合一般规律,满足结构安全要求,结果可为白松水库土石坝的纵向增强体心墙结构设计提供依据,亦可为类似工程的设计提供参考。

纵向增强体土石坝设计理论在方田坝水库中的应用

基于工程实践,提出一种新坝型--纵向增强体土石坝。该坝型以常规土石坝为依托,在其内部建造集防渗与受力为一体的混凝土刚性结构体(纵向增强体),使其成为“刚柔相济”的坝工结构。在进行变形分析计算时,理论上将此纵向增强体作为竖向固端梁,考虑其承受上、下游水荷载与坝体堆石的作用力,特别是堆石沉降引起的纵向增强体表层的下拉荷载作用,同时考虑到纵向增强体在坝体中分割了上、下游坝壳料连续的应力应变关系,在各种工况下的力学表现更接近于挡土墙作用。根据提出的“纵向增强体土石坝”设计计算方法,结合工程实践,重点介绍纵向增强体土石坝在四川通江方田坝水库设计中的应用。

纵向增强体土石坝的设计原理与方法

为提高土石坝的安全运行性能,提出在常规土石坝中设置混凝土纵向增强体,这一刚性结构体在坝体内具有防渗、受力和抵抗变形三重作用。采用经典力学方法定量分析了纵向增强体的防渗作用、抗变形能力和承受外力的能力,得出增强体厚度与上下游水位、堆石坝体物料特性之间的定量关系。理论公式推导将增强体作为竖向固端梁,主要受上下游水体作用、堆石主动土压力和因心墙和堆石差异沉降而产生的堆石对墙体两侧的拖曳力作用。由扰曲微分方程得出增强体顶部变位及转角和底部固定端应力计算公式,并以此进行设计复核,进而提出通过兼顾基础灌浆和满足增强体应力要求的预埋灌浆钢管的施工方法。

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。

纵向增强体加固病险土石坝技术及其在四川的应用

针对近年四川省病险土石坝存在的种种病险、病害情况,介绍了按照“刚柔相济”建坝思路,采用纵向加固技术进行除险加固或新建土石坝所取得的一些成果,认为这项技术对防止土石坝漫顶溃坝从而降低土石坝汛期运行高风险具有重要作用。纵向增强体土石坝筑坝技术在四川省内已有近十项工程应用,在筑坝技术理论、施工建造、除险加固等方面都值得进一步推广应用。

纵向增强体新型土石坝稳定性研究

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方田坝水库是国内首例采用纵向增强体土石坝的工程,基于其建立模型,采用有限单元法和有限差分法对其稳定性进行了分析,同时讨论了坝坡坡比的可优化性。研究结果表明:新坝型防渗性能较好;混凝土心墙受力以压应力为主,出现整体性破坏的可能性较小;理论上坝坡坡比有可优化的空间,但仍需要经过工程实践的进一步检验。若坝高较小、坝坡坡比合理且保证施工质量,纵向增强体土石坝稳定性较好。

纵向增强体土石坝设计理论在仓库湾水库设计中的应用

本文基于纵向增强体土石坝设计理论方法,重点介绍纵向增强体土石坝在四川通江仓库湾水库的设计应用。纵向增强体作为一种刚性结构体用于土石坝,首先满足防渗要求,其次抵抗土石坝体变形,同时纵向增强体在坝体中分割了上下游坝壳料连续的应力应变关系,表明增强体明显受力。增强体在各种工况下的力学表现更接近于挡土墙,对承受上下游荷载具有重要作用。通过洪水漫顶冲刷的计算复核,这种坝型对于防止漫顶溃坝,保障大坝运行安全具有重要意义。

纵向增强体土石坝施工工艺浅谈

常见的均质土坝、重力坝、面板坝、心墙坝、拱坝等坝型,在筑坝施工时先基础处理,再坝壳和防渗体同时填筑,或坝体同时兼防渗体,或在上游坝面做防渗体。提出“刚柔相济”的纵向增强体堆石坝,筑坝施工工艺是先筑坝,后造孔浇筑防渗心墙,再做基础帷幕防渗。该坝型提高了土石坝的结构安全性能,降低了在极端情况下出现溃坝的风险。文章以通江县方田坝水库扩建工程为例,重点介绍了纵向增强体土石坝的施工工艺和施工顺序。实践应用表明,掌握施工工艺是确保工程质量的关键环节之一。

塔里干粘土心墙土石坝防渗土料的性质及工程措施

依据粘土料场勘探、试验资料,叙述了防渗粘土的基本性质与特点,因含有分散性土,从偏于安全考虑,设计中采用相应的工程措施。

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。

土石坝沥青混凝土心墙底部接头的结构模型试验研究

沥青混凝土心墙底部与防渗墙的接头是整个心墙防渗体系的关键结构部位，其性能影响心墙的安全运行和防渗效果。本文针对沥青混凝土心墙底部接头结构进行模型试验研究，提出试验方法、研制相应试验装置。结合实际工程对心墙底部接头平面连接的结构型式进行应用试验研究，试验结果表明心墙底部接头采用平面连接形式是合理可靠的。

土石坝沥青混凝土心墙评价

用沥青混凝土作土石坝的防渗体比粘土心墙或其它防渗体更为经济、有效。这种方法已在全世界范围内越来越多地采用。在过去十年中，挪威已建起了七座大型沥青混凝土心墙堆石坝，另有两座正在设计和施工中，其中一座坝高为120m。目前，挪威正在进行这项技术的深入研究，以期使该项技术更完善，并使其在不同的地质、气候和坝址条件下部能适用。

纵向增强体厚度计算方法研究

在现行《纵向增强体心墙土石坝技术导则》(试行)中,对纵向增强体墙体的计算厚度作出了规定,是基于坝体及增强体的防渗方向进行计算的。纵向增强体混凝土正截面受弯承载力应符合《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)的相关规定,纵向增强体厚度与混凝土强度、钢筋、坝体填筑料及水位等有关。本次理论研究从水工钢筋混凝土结构方向推导纵向增强体的厚度计算方法。

土石坝若干问题浅议

本文依据土石坝设计和施工实践资料 ,定性比较了土石坝与混凝土坝、心墙与斜墙 ,并对土石坝的泄洪问题、防渗体风化料、坝体变形、水力劈裂及塑性防渗体与混凝土防渗墙连接等问题 ,提出粗浅意见 ,以供讨论。