250 m级特高面板堆石坝混凝土面板顺坡向应力控制措施研究

面板应力变形控制是建设250 m级特高混凝土面板堆石坝的关键难题.大量工程实测案例和研究计算表明,特高面板坝压应力常处于较高水平,对于坝轴向应力来说,采用柔性缝降低压应力措施已被工程界普遍接受,然而,目前对于如何降低面板顺坡向压应力尚缺少有效的解决方法.本文以拟建的240 m级GS面板坝为研究对象,从特殊增模区布置、面板施工顺序、面板低高程柔性横缝、高压力区高强度混凝土材料等4个方面提出改善面板顺坡向应力的工程措施.文中通过三维有限元精细模拟方法分析了提出的顺坡向应力改善措施的效果,文中提出的措施可为250 m面板堆石坝面板应力控制提供借鉴.

高纬度高寒区面板堆石坝防渗面板修复方案及经验

JLBLK水电站大坝是建于高纬度高寒区的百米级全断面堆石面板坝,最大坝高140.3 m。通过降水处理,现场发现18^(#)、19^(#)面板挤压破损程度严重且有加剧趋势,25^(#)、26^(#)、27^(#)面板断裂。经与国内外同类工程比较,水库渗漏量总体偏大,变形量偏大,且尚未收敛,三维流变反演成果表明后期尚有17%的沉降量。为保证修复效果满足后期变形和渗透稳定需要,针对18^(#)、19^(#)面板水上破损区采用高于原设计强度混凝土分小区进行补强,并结合工程特点和设计方案提出适合本工程的修复施工方案,修复后面板各项指标均满足要求。

堆渣料面板堆石坝非线性动力液化分析

面板坝的建设中,部分区域因堆石料匮乏,采用堆渣料作为坝壳材料筑坝。堆渣料属于弱透水性材料,在复杂地质条件下及地震工况下存在液化风险,造成坝体裂缝、凹陷和坍塌等问题,影响大坝安全。为此,针对堆渣料面板坝开展了非线性动力分析,研究了坝体在地震条件下产生动力液化的可能性。结果表明,上游坝坡附近是超孔压比较高的主要部位,该部位堆渣料液化的可能性较大,是需要重点关注的主要区域;下游坡脚附近受水流渗出影响,液化风险较低;沿着顺河向方向,超孔压比逐渐减小,中高风险液化区域若形成连通,将增大坝体整体液化风险,为降低坝体液化风险,需设置抗液化措施,增强坝体安全性。

P波空间斜入射下沥青混凝土面板堆石坝响应特性及面板破坏评价

地震波入射方位和斜入射角度对于沥青混凝土面板堆石坝地震响应结果有着显著影响。本文从地震动传播机制出发,基于波场叠加原理,推导了P波以任意入射方位角和斜入射角空间斜入射下弹性半空间自由场计算公式,建立了P波空间斜入射波动输入模型。以不同应变率下的沥青混凝土单轴动态拉伸试验结果为基础,提出了考虑抗拉强度随应变率实时变化的沥青混凝土面板破坏评价方法。考虑16种不同入射方位角和斜入射角下的P波空间斜入射工况,从面板应力和加速度两方面分析了入射方位角和斜入射角对某实际沥青混凝土面板地震响应特性的影响,并进行了沥青混凝土面板的抗拉破坏评价,分析了静态评价方法与动态评价方法的差异。结果表明:所建立的P波空间斜入射波动输入模型能够准确模拟半空间自由场,波动输入数值解与解析解符合良好;与垂直输入射相比,面板顺水流向、垂直水流向加速度峰值最大分别增加135.9%和92.7%,竖向加速度峰值最大减少68.3%;空间斜输入导致面板动应力增大,主拉应力和主压应力最大分别增加3.6倍和2.7倍,忽略入射方位角和斜入射角可能会严重低估面板的地震响应。传统将静态强度提高30%作为动态强度的面板抗拉破坏判别方法过于严格,本文提出的考虑应变率效应的沥青混凝土面板破坏评价方法较为符合实际。

水循环荷载作用下高面板堆石坝长期变形特性研究

高面板堆石坝的长期变形是面板坝建设中的关键技术问题之一,已有研究大多将长期变形归结为堆石体蠕变的结果,但某些高面板堆石坝的变形原型监测资料显示,仅从堆石体蠕变角度难以解释高面板堆石坝长期变形的机理。通过水布垭面板堆石坝17a的变形监测资料分析和室内低频循环荷载作用下堆石料变形特性试验,探讨了实际运行中库水位周期性变化形成的循环荷载对高面板堆石坝长期变形特性的影响。结果表明:(1)坝体填筑和初次蓄水引起堆石体的瞬时变形和蠕变,堆石体的后期变形主要是水循环荷载长期作用的结果。(2)水循环荷载作用下,堆石体的变形表现为两种形式,其一为不可恢复的永久变形(亦称为残余变形),其二为可恢复的弹性变形。(3)室内低频循环荷载作用试验得到的堆石料变形及其增长规律很好地验证了水循环荷载与堆石坝后期变形的相互关系以及后期变形的力学意义。研究成果为高面板堆石坝长期变形特性研究提供了新的思路,并为具有往复大消落特点的高面板堆石坝变形及安全控制提供借鉴。

大倾角坝基上混凝土面板堆石坝滑移变形特征研究

抽水蓄能电站是实现“双碳”战略目标的重要举措,混凝土面板堆石坝作为抽水蓄能电站上水库大坝的优选坝型之一,往往坝基顺河向坡度较陡,坝体容易产生顺坡向滑移变形,坝坡抗滑稳定性较差,危及抽水蓄能电站上水库大坝运行安全。因此,建立大倾角坝基上混凝土面板堆石坝数值模型,研究大倾角坝基上混凝土面板堆石坝滑移变形的规律,揭示大倾角坝基上混凝土面板堆石坝产生滑移变形的机制,提出减小其滑移变形的物理力学和几何结构设计措施。研究结果表明,较大下滑力和较小抗滑力是大倾角坝基上混凝土面板堆石坝容易产生滑移变形的根本原因;坝基倾角越大,重力沿坡面分力越大,坝体滑移变形越大,坝坡安全系数越小(当坝基倾角大于15°时,坝坡安全系数小于规范要求的最小值1.5);增设压坡能够有效减小坝体滑移变形,显著提高坝坡抗滑稳定性,压坡平台高度越高、宽度越宽和黏聚力、内摩擦角越大,坝体滑移变形越小,坝坡安全系数越大,推荐压坡平台高度和宽度取1/2倍主坝最大坝高,压坡密实度(黏聚力和内摩擦角)与主坝堆石密实度相当。

强震区抽蓄电站沥青混凝土面板堆石坝抗震稳定性分析

我国西北强震区某拟建抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板堆石坝,最大坝高161 m。为分析该坝抗震稳定性,在大坝非线性静力分析基础上,采用改进的等效粘弹性模型和有限元动力时程法等理论,对大坝开展三维有限元地震反应和坝坡抗震稳定性计算。结果表明,大坝在100年1%超越概率的校核地震(地震加速度为0.48g)作用下,坝体及面板的动力反应分布规律合理。其中,坝体顺河向、坝轴向、竖向加速度极值分别为13.93、13.91、13.80 m/s^(2)。考虑静动叠加后,在沥青混凝土面板反弧段的拉应变极值达0.95%,但小于改性沥青混凝土抗拉强度的一般允许值。因此,大坝即使遭遇0.48g的校核地震作用,亦能保持较好的整体安全性,不会出现重大抗震安全事故。

考虑混凝土面板裂缝的堆石坝三维渗流敏感性分析

为研究面板有裂缝时堆石坝渗透系数对其渗流特性的影响,以青海省某混凝土面板堆石坝为例,结合等效区块连续介质模型和Van Genuchten模型,提出考虑混凝土面板裂缝的饱和-非饱和渗流计算方法。通过设计正交试验开展堆石坝渗透系数敏感性分析,利用响应面法研究各部位渗透系数之间的交互作用对大坝总渗流量Q和下游坡脚渗透坡降J的影响。结果表明:坝体各分区渗透系数对Q、J的敏感程度不同,对大坝渗流特性影响显著的3个渗透系数为垫层渗透系数(K_a)、主堆石区渗透系数(K_c)、覆盖层Q_3~(a1)渗透系数(K_e)。对于Q来说,各分区渗透系数的交互作用均不显著,而对于J来说,K_a与K_c、K_a与K_e的交互作用呈现出显著性。

峡谷区深厚覆盖层上面板堆石坝结构安全研究

趾板直接建在覆盖层上的面板堆石坝,通过防渗墙、连接板、混凝土面板以及接缝止水构成完整的防渗体系,由于覆盖层的大变形以及岸坡区以及河床覆盖层区较大的差异变形使得整体防渗体结构安全面临严峻考验。依托新疆某电站面板堆石坝工程,室内试验与现场旁压试验相结合确定合理的覆盖层和筑坝料力学参数,采用数值计算方法优化分析了连接板宽度、防渗墙施工次序、混凝土面板宽度、面板柔性缝设置方式等措施对改善防渗体系应力变形的效果。结果表明:合理的连接板长度与分缝型式可减小连接板应力和接缝变位;防渗墙后期施工能显著改善墙体应力,减小面板分缝宽度和设置柔性缝均能较好控制面板的应力性态;对于覆盖层上的新疆某电站面板堆石坝,防渗墙与连接板接缝以及陡峭左岸周边缝剪切变形是控制该工程运行安全的重要因素,研究结果可为同类型土石坝设计建设提供借鉴。

水利水电施工混凝土面板堆石坝技术

水利水电工程作为现代化城市发展的一项基础性工程,不但会对社会经济发展产生很大的影响,同时也会对居民的日常生活产生很大的影响,所以现在很多城市在发展过程中都在积极的建设水利水电工程,在一定程度上给水利水电工程提供了更加广阔的发展空间。而水利水电工程在具体施工建设过程中也会包含很多的施工技术以及流程,任何一个环节出现问题都会对工程整体建设质量以及性能产生影响。所以在此背景下,相关单位以及工作人员一定要重视科学合理的选择施工技术以及工艺。混凝土面板堆石坝技术作为水利水电工程项目施工中经常使用的技术之一,其本身有着很多的优势,如能够简化施工流程,减小施工资金成本的投入等等,所以也获得了行业的喜爱。所以相关单位以及工作人员在具体施工建设过程中一定要加强对该技术的重视度,结合实际情况科学合理的将混凝土面板堆石坝技术应用在水利水电工程当中,进而才可以有效增强其施工质量以及效率,使其建设更加满足现代社会的实际需求,推动水利水电工程实现良好稳定的发展。

基于ORD的面板堆石坝建模关键技术与应用

针对面板堆石坝在大坝前期设计阶段方案比选多、工作量大的问题,结合面板堆石坝结构设计原理,提出一种基于ORD软件的参数化建模方法,即利用OpenRoads Designer软件研究创建面板堆石坝BIM模型的关键环节和要点,并实现将坝体结构转换为一系列逻辑约束的组件来创建坝参数化模板,并将其应用于贵州省望谟县某面板堆石坝方案比选中。实际应用结果表明,该方法用于面板堆石坝建模和前期设计方案比选切实可行,大大提高了设计效率,且成果输出展示更直观,为面板堆石坝BIM技术应用提供了新思路。

面板堆石坝主要分区渗透系数反演及敏感性分析

参数反演是工程渗流分析中确定材料合理的渗透系数的常用手段,但对材料分区较多的面板堆石坝等工程,若对所有分区渗透系数进行反演,将会降低反演效率和精度。对此,以某面板堆石坝工程为例,建立其三维有限元稳定渗流分析模型。通过设计5因子3水平正交试验,并采用测点水头值为分析指标,开展了各分区材料渗透系数对渗流场的敏感性分析,最终确定对渗流场影响较大的材料分区。利用ELM-GA算法对其渗透系数进行反演,结果表明测点水头计算值与实测值最大相对误差仅为2.2%,得到的渗透系数可用于坝址区的渗流计算分析。研究结果可为类似工程提供借鉴。

某高堆石坝混凝土面板结构中GFRP筋替代钢筋的可行性研究

为探究高面板堆石坝的面板结构中采用耐碱玻璃纤维筋(GFRP)替代钢筋的可行性问题,文章借助有限元软件针对面板变形、混凝土应力、以及筋材应力情况进行了三维静力分析。结果表明:静力状态下面板两种配筋方案坝体应力变形、面板混凝土应力变形大体一致,但在相同承载和配筋率条件下GFRP筋应力要比钢筋应力小得多,但两种方案筋应力均低于其材料允许强度。从静力特性来看,在该高堆石坝面板结构中采用GFRP筋替代钢筋的方案是可行的。

地质雷达在混凝土面板堆石坝面板脱空检测的应用分析

在水利工程中,混凝土面板堆石坝是一种应用非常广泛的筑坝类型之一,选择该类型的主要原因是混凝土面板堆石坝建筑材料可就地取材,这一优势可节约大量材料成本,因此面板堆石坝在水利工程建设项目中的数量也越来越多,在堆石坝面板施工后,坝体填筑料的自然沉降及碾压不密实等原因会造成面板脱空现象。对于这类缺陷,坝体结构稳定存在较大隐患,面板又属于关键部位,不宜采用破坏性的检测方式,采用地质雷达可直观反应出堆石坝面板脱空位置的具体类型及情况。

新屯水库工程施工中混凝土面板堆石坝的设计与应用

混凝土面板堆石坝施工技术在水库工程中合理应用,该项技术实际应用过程中主要以加强填筑的方式不断提升填筑密度,解决大坝不均匀沉降问题同时,又能减少外部环境因素对整个水库工程安全稳定运行影响。基于此,文章结合实际工程案例,阐述混凝土面板堆石坝在水库工程中设计要点,并对该项技术具体应用加以阐述,以提高水库工程建设水平,实现工程项目建设效益最大化。

基于LSTM的面板堆石坝变形预测实例应用与对比分析

堆石料流变效应引起的面板堆石坝工后变形持续积累,可能引起面板的压碎、开裂、错动或脱空,严重影响大坝的长效运行安全。基于深度学习(长短期记忆LSTM)技术,结合泽雅水库建库以来表面变形人工监测数据对大坝的长期变形行为进行了预测,同时针对沉降变形开展了统计模型预测与LSTM预测的对比分析。结果表明,经过数据清洗后LSTM方法具有良好的预测精度和稳定性,大坝表面沉降和水平位移在蓄水后35年~40年基本达到稳定,变形稳定时最大沉降量和水平位移分别为272.60 mm和178.92 mm。

水利工程中面板堆石坝坝体填筑施工技术研究

面板堆石坝坝体填筑技术关系到大坝安全运行。优化料石级配,实现强强搭配的坝体结构,可提高整体抗剪强度。合理的分层铺料和断档过渡,将形成层次分明、塑形性好的填筑体系。碾压参数的精确控制决定着坝体密实度、强度和后期变形。填筑工艺的科学性直接影响施工质量。此外,选用合适的开采运输设备,将直接影响工期进度和成本;质量检测手段的精准可靠,也是判断堆石坝质量的重要依据。在持续改进填筑材料、工艺和检测技术的基础上,面板堆石坝必将得到更广泛应用。

堆石坝面板挤压破坏机理分析及预防探讨

为探索堆石坝面板挤压破坏机理,以某水利枢纽工程为例,应用三维有限元法进行了堆石坝面板坝轴向应力分布规律以及竖缝压缩模量对面板挤压应力影响的分析,结果表明满蓄期内在水压力的作用下,堆石体对面板施加河谷向摩擦力,面板坝轴向应力主要为压应力,最大值出现在河谷中部,坝肩拉应力较小;随着坝高增大,满蓄期和后续运行期内面板坝轴向压应力均呈增大趋势;在面板受压区竖缝采取低压缩模量填充材料后,面板坝轴向压应力降低明显。

水利工程混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术

当前水利工程混凝土面板堆石坝采用两种料源互层填筑,导致垫层填筑效果并不理想。因此,研究水利工程混凝土面板堆石坝坝体填筑施工技术具有重要意义。首先进行坝基填筑基础面的处理,其次根据要求测量控制填筑区交界线,进行坝料摊铺,最后利用过渡料补充填筑。工程结果显示:垫层填筑检测结果符合施工标准,证明了本文提出的技术研究符合设计要求。

某电站混凝土面板堆石坝渗流偏大治理方案研究及应用

渗流是影响堆石坝安全运行的一个关键问题,由于水力学和地质条件的复杂性,堆石坝普遍存在渗流现象,随着时间的推移,渗流偏大可能导致渗流压力偏大、坝体结构不稳定、坝体沉降甚至失稳等。国内外对面板堆石坝渗流偏大相关案例的研究较少,对渗流偏大后相关的分析方法、处理的措施等均偏少,故以某电站混凝土面板堆石坝渗流偏大为例,通过对电站面板坝历史监测数据分析,采取的治理措施等进行剖析。