地震作用下混凝土–堆石组合坝墙体位移及动土压力研究

混凝土–堆石组合坝主要由上游混凝土墙与下游俯斜式堆石体构成,作为一种新型坝体结构,目前对其地震土压力的研究鲜有报道。对此,开展混凝土–堆石组合坝大型振动台物理模拟试验研究,分析地震作用下墙体的位移、动土压力及合力作用点的分布规律等。研究结果表明:1)混凝土–堆石组合坝中上游墙体的位移量相对较小,墙体顶部位移比墙底大,呈现出RBT(绕墙体底部转动)的位移模式。2)墙底动土压力与输入的地震波相比具有明显的滞后性。3)墙背的总动土压力随着峰值加速度(PGA)的增大而增大,当PGA≤0.2g时,总动土压力沿墙高近似呈线性分布;当PGA≥0.4g时,总动土压力呈现出明显的非线性分布规律。4)受俯斜式堆石体及墙体位移模式的影响,在地震烈度8度以下,混凝土–堆石组合坝中上游墙体合力作用点普遍低于M–O理论规定的0.33H;但在地震烈度8度以上,合力作用点趋近又高于0.33H。试验结果初步揭示了混凝土–堆石组合坝中上游墙体的位移及动土压力响应特征,为其在地震作用下的抗震设计等提供参考。

混凝土-堆石组合坝小型振动台模型试验研究

开展了一系列小型振动台混凝土-堆石组合坝(Concrete-rockfill Combination Dam,简称CRC坝)模型试验,利用常规图像标记法分析了组合坝下游堆石料坝坡在不同加速度峰值、频率和持时条件下的变形规律,并结合PIV(Particle Image Velocimetry)技术探讨和分析了其能否反映坝坡斜面的破坏过程。试验结果表明:CRC坝下游坝坡的堆石体颗粒的运动符合一般土石坝的振动破坏规律,CRC坝坝坡斜面的堆石体顺坡向位移随着输入加速度峰值、振动频率的增大而增大,随着振动持时的增大而相应增大、但增大到一定时刻便趋于稳定;PIV技术对于组合坝坝坡斜面内的振动破坏过程的监测是可行的,可以利用该技术测定坝坡变形直至破坏的完整过程,这也为后续组合坝大型振动台及类似试验的坝坡斜面破坏过程的监测提供了可行的手段。

镶嵌组合坝混凝土坝体结构体型探讨

通过对镶嵌组合坝中镶嵌混凝土坝的分析研究,初步探讨了镶嵌混凝土坝的体型特征对镶嵌组合坝应力应变的影响,为解决高面板堆石坝的安全性提出了一种思路。

浆砌石-混凝土新型组合坝结构加固技术及应用研究——以深圳市赤坳水库为例

针对深圳赤坳水库主浆砌石大坝存在的整体抗滑稳定安全裕度不足以及左坝肩存在渗漏的问题,结合工程工程特点,提出了“浆砌石-混凝土”组合坝的新型大坝结构加固技术,设计了2种不同的浆砌石-混凝土组合坝体加固方案(坝前防渗加固和坝后培厚加固),并对2种加固方案进行了抗滑稳定及防渗效果分析评估。结果表明2种方案均满足相关规范要求。

一种新的组合坝型“桩基溢流坝”的设计探索

针对一些流域河流暴雨突发性强、强度大、历时短,洪水陡涨陡落、冲击破坏力强的特点,有必要设计出一种新的更为安全适用、经济合理的实用坝型。经过工作实践中的不断探索、方案比选、研究计算后提出一种新的组合坝型"桩基溢流坝":即将混凝土灌注桩与WES实用堰结合作为基本坝型,坝后采用挑流消能方式,同时采用防洪工程中常用的铅丝石笼,作为防冲坑的铺垫材料护底,并在设计中控制好过坝单宽流量,使之能够很好地解决实际问题并且减小工程投资,满足水利工程建设任务的需要。

钢木土石组合坝封堵决口技术研究

针对防洪堵口物料在动水中稳定性差并呈现强烈的随机性特点,深入研究了堵口建筑物的工作特性和稳定性机理,探索新的堵口建筑物的结构原理,从理论、方法、材料及实施步骤等方面解决决口高速水流中堵口难、堵口成功率低、堵口时间延长问题。钢木土石组合坝自问世以来,先后运用到封堵河北省滹沱河南大堤饶阳164m决口和封堵江西省九江62m决口并获得成功。该文通过对不同流速、不同水深的钢木土石组合坝材料选型,可供同类工程参考。

刍议钢木土石组合坝封堵决口技术

介绍了钢木土石组合坝封堵决口技术在抗洪抢险中的实际应用,以及钢木土石组合坝封堵决口的技术性能和技术方法,并指出了应用该技术的优缺点。

钢木土石组合坝封堵堤防决口技术的施工方法

钢木土石混合坝封堵堤防决口,是中国人民解放军陆军某集团军在抗洪实践中创造的一种新的堤防抢险技术。在河北省“96·8”洪水中,首次运用,成功地堵复了滹沱河饶阳故城段164m宽的决口。1998年长江大水,在堵复九江防洪墙倒塌形成的溃口也运用了该技术。该项技水应用范围广,节省物料,具有很强的实用性。现将其施工方法等介绍如下: 一、钢木土石组合坝封堵决口的施工方法、步骤 (一)

混凝土–堆石组合坝加速度响应大型振动台试验研究

混凝土–堆石组合坝(concrete-rockfill combination dam,简称CRCD)主要由上游混凝土墙与下游俯斜式堆石体构成,作为一种新型坝体结构,目前对其动力特性的研究鲜有报道。对此,开展基岩坝基混凝土–堆石组合坝大型振动台模拟试验,研究蓄水、地震波类型、频率、幅值等因素对加速度响应的影响。试验结果表明:CRCD模型对输入地震波具有明显的放大作用,混凝土墙顶部及堆石体顶部为峰值加速度最大区域,是抗震薄弱的部位。CRCD不同于混凝土重力坝,其混凝土墙与坝基非固结,因此墙体与堆石体及墙体与坝基之间的接触面是抗震设计的关键部位。堆石体坝顶具有一般土石坝的"鞭梢效应",但因混凝土墙的约束限制作用使得堆石体加速度反应小于一般土石坝。蓄水、地震波类型、频率、幅值对CRCD的混凝土墙及堆石体的加速度影响不同:蓄水对混凝土墙的加速度响应削弱作用稍大于对堆石体的作用;近场什邡波比中远场Taft波引起的加速度放大效应更明显;地震波频率对混凝土墙与堆石体的加速度响应影响差异不大;加速度放大倍数基本上随着地震波幅值的增大逐渐降低,且混凝土墙顶加速度放大倍数稍大于堆石体顶部值。试验结果初步揭示了CRCD的加速度响应特征,为其在地震作用下的抗震设计等提供参考。

小流域拦砂坝上下游冲淤特征调查分析

极端降水诱发的泥石流具有规模大、沿程侵蚀严重、淤埋范围大等特点,需要在小流域内修建梯级拦砂坝工程进行调控。在汶川地震影响区域内选取33条典型泥石流沟道进行调查,获取了105座拦砂坝特征参数以及梯级拦砂坝作用下的沟道冲淤形态变化,总结了拦砂坝的类型及判别方式,提出了实体坝与透过性坝的4种坝型组合模式、梯级坝的坝间距下2种回淤模式。进一步分析了梯级坝的特征模式(坝型组合模式、回淤模式)对沟道的冲淤形态(回淤坡降折减系数、冲刷深度相对系数)的影响。结果表明实体坝与透过性坝的组合模式(SO、OS模式)对沟道回淤形态影响明显,两种回淤模式中的互馈式运行模式对淤积形态影响显著,回淤相互不影响的独立运行模式下的冲刷作用更强烈。研究结果可为小流域内梯级坝的坝型选择、坝间距优化提供参考。

末端扇—滨浅湖滩坝组合沉积机制与演化分布:以东濮凹陷卫城油田沙河街组四段为例

复杂沉积环境下沉积相及其演化的准确描述可以有效地指导油气田的勘探和开发过程。结合东濮凹陷卫城油田的区域沉积背景,利用岩心描述、录测井和分析测试等资料对东濮凹陷卫城油田卫81区块沙河街组四段的沉积特征与沉积相模式进行了全面分析。结果显示:该区块地层发育末端扇—滨浅湖滩坝相过渡型沉积,沙四下段河流末端能量损失、流量波动,发育末端扇沉积,分流河道顺物源方向向河道漫溢和泥滩演化,形成扇状堆积体;随湖平面频繁大面积扩张收缩等沉积环境变化,沙四上段演化为滨浅湖滩坝沉积,滩坝砂体整体呈复合砂体连片平行于主控断层走向分布。

泥石流浆体作用下钢-混凝土组合式新型拦挡坝承载性能分析

在重力式拦挡坝的基础上,提出了一种前部为混凝土实体,同时后部设置钢管支撑体系的钢-混凝土组合式新型拦挡坝。基于计算流体动力学理论和流固耦合分析方法,对重力坝与新型坝进行了泥石流浆体空库过流条件下的对比分析,证实了新型坝具有更加优越的承载性能,并以水利水电工程拱坝体型设计中的柔度系数作为一项重要参数,从杆件截面规格和支撑间距两个方面优化了支撑体系,给出了新型坝的结构方案及其适用条件。结果表明,建议以流动状态稳定后的浆体动压力作为结构设计中的荷载工况之一;柔度系数超过15的重力坝从力学上属于平面应变问题;新型坝适用于迎流面坡比为1：0.3且柔度系数大于8.5的重力式低坝以及柔度系数大于10.0的重力式中坝,在该条件下,相比于重力坝,新型坝的极限承载力增长了10%~20%。

组合混凝土坝的研究与技术创新探讨

根据近年来常态混凝土、碾压混凝土、胶凝砂砾石、堆石混凝土等不同种类混凝土筑坝技术特点,借鉴混凝土面板堆石坝设计理念和碾压混凝土快速筑坝技术优势,在混凝土筑坝新技术方面进行了探讨,提出组合混凝土坝的新理念,并从设计特点、坝体结构、设计指标和施工技术等方面进行了探讨。

火甲拱坝——坝工历史上的奇迹

上世纪20年代,国外有人提出了一种别开生面的坝型——组合坝。之后,一些坝工专家对这种坝型进行了卓有成效的研究。遗憾地是,迄今80多年过去了,在国外始终未建过这种类型的坝。堪称奇迹的是,在70年代,我国却"默默地"建成了1座组合坝,这就是广西的火甲拱坝。它的建成是坝工历史上前无古人的功绩。

泥石流块石冲击下新型拦挡坝动力响应试验研究

针对泥石流灾害拦挡工程结构型式缺乏创新以及相关试验研究工作欠缺问题,本文提出了两种钢-混凝土组合式新型拦挡坝型式。利用自主设计的冲击模拟试验台对坝体结构在固体冲击作用下的动力响应进行了试验研究和对比分析。结果表明:支撑体系的加强作用和耗能元件的耗能作用有效减轻了新型坝体实体坝身的破坏程度;重力坝动力响应衰减历时至少5倍于带支撑拦挡坝实体坝身,并且后者的动力响应峰值显著低于前者,坝体结构的整体刚度得到了明显增强;耗能坝实体坝身动力响应达到峰值所需耗时是重力坝的2倍有余,并且前者的动力响应峰值相较于后者明显降低,耗能元件的缓冲和耗能作用十分显著。

防汛抢险关键技术研究

1998年长江大水之后,为提高防汛抢险工作的技术含量,国家防汛抗旱总指挥部办公室组织有关单位对防汛抢险关键技术进行联合攻关。该项目采用数学、物理模型方法分析研究了堤防溃口过程中口门区水流特性及溃口口门的变化过程,分析了黄河下游堤防可能发生决口的堤段及决口形式,科学系统地提出了黄河下游堤防溃口的总体对策。在分析研究黄河历史堵口技术的基础上,结合传统堵口技术的关键程序和步骤,利用现代新材料,新技术对传统堵口技术进行改进研究。通过对钢木土石组合坝堵口技术改进研究,大大提高了进展速度。另外,还系统地研究了土工合成材料在防汛抢险中的应用,提出了适合于黄河的土工合成材料反滤准则。该项研究取得了大量成果,提高了防汛抢险的技术水平,于2001年11月通过了国家防办组织的验收。

黄河钢结构新型桩坝在河道工程设计中的应用研究

研发、设计能适用于黄河的新型河道工程,是解决黄河河势难以控制和抢险耗费大等问题的重要途径.结合2021年和2022年黄河汛前调水调沙及2021年罕见秋汛洪水期间的资料,分析传统工程存在的缺陷并阐述新型钢结构桩坝工程结构形式,表明在下游河道开展的组合桩坝示范工程能实现河势控导目标,且能解决抛石抢险资金缺口大的问题.在邵家桥、红崖子控导原型试验的工程设计中,根据抗倾覆稳定计算确定钢结构异型板桩坝板桩长12m,下部钢管桩长19m;通过实际观测发现,在控导下延采用双排相间错桩及整体互联形式设计钢管透水桩坝,可增加支撑面面积,改善支撑面的空间分布形态,在有效加强整体稳定的同时,提高缓流落淤及限流送导效果.

打造中国抗洪抢险“红臂章”部队

中国是一个洪涝灾害频发的国家。从古至今,长江、黄河、珠江、嫩江等流域,每到汛期,经常可见狂暴的洪水如脱缰的野马,肆意践踏着沿河两岸的生命和财产。 1998年中国又遭遇了百年不遇的大洪水。在这场人与洪魔的搏杀中,人民子弟兵用自己的血肉之躯,化作了巍峨屹立的中流砥柱。抗洪抢险,成为中国人民解放军的第二战场。 为围歼洪魔于萌芽之中,总参谋部确定工程兵19支精锐之旅作为我军抗洪抢险专业应急部队,分别部署在我国易发生洪灾的四大水系、九条江河和两大湖泊地区集结待命。 这支佩戴“红臂章”标志的抗洪大军,一改过去肩扛背驮、脚踩手摸的原始手段,以科技抗洪为先导,装备精良,手段高超,反应迅捷,成为我军遏制洪魔的一支强有力的“撒手锏”。

封堵决口 技术创新见良效

人类与大自然作斗争是一个永恒的主题。洪灾发生后,封堵堤坝决口便成为人与洪魔斗争的一道难题。抛投物料、石笼、石串、竹笼、捆埽、沉船等传统方法,在历史上都曾发挥了积极作用,并沿用至今。但从封堵效果看,由于物料在动水中的稳定性差,加之浮力作用,物料（包括汽车、载重船等）往往刚入水就被冲走。实际用料往往是计划用料的1.2-1.5倍,有的则达2-3倍以上,不但造成巨大浪费,而且又拖延了堵口时间。为此,着力解决动水中抛投物料稳定性差的问题,寻找一种既简便又科学、既快速又安全。