高重力坝防冲建筑物体型参数对水力特性的影响

高重力坝防冲建筑物体型参数的选取决定了泄洪消能水流的水力特性,从而影响水电站的安全运行。采用水工模型试验的方法,研究了防冲建筑物体型参数对水流的水力特性影响规律。研究结果表明:水垫塘长度的减小,使塘内淹没冲击射流的扩散空间减小、冲击区的紊动增强,导致塘内底板时均压强谷值减小、脉动压强均方根峰值增大、底板安全风险增大;二级消力池池长的减小,使出池临底流速增大、下游冲刷风险增大;二道坝高度的降低,导致水垫塘底板沿程时均压强减小、脉动压力均方根峰值增大、底板安全风险增大,同时导致二级消力池内水跃收缩断面水深增加、跃首区临底流速降低、紊动强度降低、脉动压力均方根峰值减小,但出池临底流速增大。

三峡高重力坝技术实践综述

三峡工程重力坝最大高度181 m,目前已蓄水至设计水位。大坝设计和施工过程中,通过特殊地质勘探、多种稳定计算方法对比分析、综合工程措施解决左岸坝段深层抗滑稳定问题;布置多层大孔口解决大流量、多任务的泄洪要求,运用钢筋混凝土有限元方法计算孔口配筋;运用二次风冷骨料、个性化动态通水、表面保温等技术进行温控防裂;采用富浆混凝土防渗、预埋冷却水管等技术进行碾压混凝土施工;采用封闭抽排方案、无盖重固结灌浆技术进行坝基处理。分析了大坝运行过程中纵缝开度变化、水位影响下坝踵应力变化的规律,提出了高重力坝在纵缝结构整体性、坝踵应力与应力控制标准、强震作用下大坝破坏机理及抗震措施等方面有待进一步研究的问题。

近水平软弱夹层坝基高重力坝深层抗滑稳定和基础处理措施研究

针对古贤重力坝的坝基情况,采用FLAC3D有限差分软件研究了不同工况下重力坝基础处理前后应力分布特征和抗滑稳定安全系数。结果表明,在重力坝下游浇筑盖板可行之有效地增大重力坝抗滑稳定安全系数;随盖板长度(由50 m增至200 m)和厚度(由20 m增至40 m)增加,安全系数增大(由3.5最大增大至4.5),加固效果显著加强。而且,抗剪洞、齿槽与一定尺寸的盖板措施相结合更经济合理。

基于黏弹性人工边界的高重力坝动力特性分析

高重力坝地震响应分析是确保建筑物设计合理、评价其抗震特性的重要环节。从波动理论出发,基于Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,得到黏弹性人工边界及其相应地震动的输入方法。通过无质量地基模型和有质量黏弹性人工边界地基模型的对比分析,说明采用人工边界模型在考虑地基的辐射阻尼效应后,能显著降低坝体的动力响应,在一定程度上更符合真实地基情况,而采用无质量地基模型进行坝体的抗震分析偏于保守。通过工程实例验证了本文黏弹性人工边界及其相应地震动的输入方法简单有效,易于实现,同时能保证一定的精度,适合于高混凝土重力坝抗震分析。

高重力坝底孔坝段有限元静动力分析研究

某200m级的碾压混凝土重力坝坝基地质条件复杂,两条断层分别位于坝踵、坝趾附近岩体的关键部位,对坝基、坝体的变形、应力、抗滑稳定性等有较大的影响,因此有必要采用有限元法复核该坝在静动力作用下的应力变形。建立了该坝底孔坝段的三维有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共四条人工地震波,然后对该底孔坝段模型在九种工况下进行了静、动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算。结果表明:在静力、设计地震、校核地震作用下,底孔坝段坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近。

黄登水电站高重力坝坝基精细化开挖施工技术

黄登水电站两岸地形陡峻,属于中高山侵蚀型谷坡地貌。大坝最大坝高203m,为当时在建世界最高的碾压混凝土大坝,是高山峡谷区高碾压混凝土重力坝代表性工程。大坝工程施工极具有挑战性,施工难度大。左右岸坝肩槽地质条件复杂、岩性不均一,变质凝灰岩夹层发育,分布有弱微卸荷岩体,钻孔时要穿越地层夹层带、断层带、挤压带、基体裂隙等结构面,在如此复杂的地质条件下,易出现成孔困难(卡钻、断钻头)、“飘钻”等现象。如何确保造孔精度是施工一大难点,同时降低爆破对建基面的影响深度、减小爆破振动对周边的影响(振速满足要求),以保证开挖边坡的稳定和安全。

高重力坝坝基岩体变形模量回复研究

以雅砻江官地水电站高混凝土重力坝的坝基作为研究载体,以弹性力学虎克定律和相关弹性常数间的理论关系为基础,建立岩体模量与岩体应力、体积变化率的理论公式,初步将其应用在官地水电站坝基大规模开挖、减载所引起的岩体模量的变化,和高混凝土重力坝建成后较大荷重、较高压应力下对开挖坝基松弛岩体的压密、变形模量的回复方面,获得了坝基岩体在较高压应力下变形模量回复的量值并有所提高的成果。

预应力锚固措施对不同坝高重力坝的适应性优化分析

1 预应力加固混凝土重力坝断裂力学分析1.1 计算模型在确定预应力重力坝最优断面以前,首先研究一下不同坝高(水位均取设计洪水位)情况下,预应力对坝踵应力强度因子的影响,探索一下在什么样的坝高情况下,施加预应力锚固重力坝比较合理与实用。现分别以坝高 h=100m、75m 和50m 的预应力重力坝的竖直截面作为研究对象。取上游坝坡直立,下游坝坡坡率 m=0.65,坝顶宽分别为10m、8m 和5m。

高碾压混凝土重力坝防渗结构型式研究

以龙滩高碾压混凝土重力坝为依托,分别对该坝上游面采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗结构方案,以及另再增加坝底部半截高钢筋混凝土面板组合防渗结构方案或增加坝底部半截高完全不透水的不锈钢钢面板组合防渗结构方案等的防渗效果进行了分析研究;同时研究了坝体和坝基的主要渗流特性和排水幕的渗控作用。研究发现变态混凝土和二级配碾压混凝土的组合防渗结构型式可行,优势明显,能满足大坝渗控要求,但其中也可能存在某些问题,需采用若干相应的工程辅助措施加以解决。

高碾压混凝土重力坝分区材料-结构界面特性与变形协调仿真分析

高碾压混凝土重力坝不同功能部位“结构特性”与“材料性能”的差异产生的变形协调问题直接关系到工程结构的安全运行,现阶段变形协调分析多是对结构变形和受力进行分析,对异种材料变形协调机理认识不足,缺乏理论基础研究。本文基于界面力学理论,考虑混凝土坝分区中常见的两种双材料界面形式与理想界面的连续边界条件,基于奇异性特征值的特征方程,提出了以应力奇异性特征值作为异种材料变形协调的评价指标,并通过有限元分析验证了理论计算的正确性与有效性;进而分析了界面结合角度和异种材料组合对单侧自由界面端与埋入界面折点处应力奇异性的影响,通过非均质有限元数值仿真分析了复合试件破坏模式,研究了抗压强度与应力奇异性特征值的关系;最后通过统计实际混凝土坝工程中不同坝段内的双材料界面的材料参数(弹性模量)与结构参数(界面形式与结合角度),计算奇异性特征值,评价了该工程中界面的变形协调特性,为高混凝土坝分区材料-结构设计与材料选取提供新的思路。

高混凝土重力坝坝踵开裂对坝体静力学性能影响研究

混凝土重力坝坝踵开裂是重力坝常见的现象,由于高坝缝内存在较高的扬压力,水压的劈裂作用会严重影响坝体的安全性。基于大型有限元分析软件,建立重力坝非线性数值分析模型,人为地在坝踵沿建基面方向设置不同深度的裂缝,分析不同裂缝深度对高坝静力学性能的影响规律,以及缝内高水压的水力劈裂效应。研究结果表明,若裂缝深度较小,对满足设计规范无拉应力准则的坝来说,裂缝的存在对坝体位移、塑性区的影响较小,应力影响具有局部特性,但是对坝体的抗滑安全性影响较大;高压水力的劈裂作用明显,在水力劈裂作用下已有的裂缝将较无水压作用时伸展更深,对坝体的安全性影响较大。

切割式横缝对高碾压混凝土重力坝地震损伤与抗震性能影响

碾压混凝土重力坝遭遇地震作用时,切割式横缝的存在会影响大坝整体性,进而影响大坝的地震损伤情况及抗震性能。以光照高碾压混凝土重力坝为例,建立不同横缝数量及横缝接触面初始强度的全坝段三维模型,采用有限元分析方法,研究切割式横缝对高碾压混凝土重力坝地震损伤的影响,并对该大坝进行抗震性能评估。结果表明,坝体底部混凝土的受拉损伤因子值呈现出由坝踵到坝趾逐渐减小的趋势,减小坝体横缝数量和考虑横缝接触面初始强度都将增大高碾压混凝土重力坝震后损伤程度;大坝在最大可信地震作用下,坝体处于基本完好状态,随着人工地震波加速度峰值的增加,坝体由基本完好状态过渡到严重破坏状态,从工作性能方面分析,该大坝的极限抗震能力为0.5g。该结论可为同类工程的抗震设计及安全运行提供参考。

高碾压混凝土重力坝温控防裂技术研究进展

从材料特性、温控措施、结构设计等方面介绍碾压混凝土重力坝温控防裂的特点,阐述碾压混凝土重力坝温度应力的研究进展及主要成果,分析相应温控标准及温控防裂措施,提出今后的研究发展方向。

高混凝土重力坝坝踵裂缝水力劈裂特性分析

高水压作用下常年运行的高混凝土重力坝易存在水力劈裂破坏隐患,对某高混凝土重力坝坝踵裂缝水力劈裂特性进行数值分析,研究了缝内水压对高混凝土坝水力劈裂裂缝扩展的影响,探讨了高混凝土坝水力劈裂裂缝稳定性和坝基面抗滑稳定性。结果表明,当初始裂缝距离坝踵的高度为3.0 m,裂缝深度为2.0 m时,与不考虑缝内水压作用相比,缝内水压作用下坝体极限承载能力降低17.6%;当初始水平裂缝深度为2.0 m,裂缝距离坝踵的高度小于等于5.0 m时,坝体裂缝处于拉剪断裂模式;初始水平裂缝位于坝踵位置,缝内水压作用下坝基面抗滑稳定安全系数下降明显,下降速率为未考虑缝内水压情况的8倍,缝内水压作用对重力坝坝踵裂缝稳定及抗滑稳定不利。

龙滩高碾压混凝土重力坝的温控防裂研究

根据龙滩高碾压混凝土坝拟定的施工进度安排 ,进行了该坝施工期和运行期温度场和应力场的仿真计算 ,揭示了夏季不同浇筑温度时 ,坝体温度场和应力场的变化情况。对拟定的长间歇层面汛期坝面过水和长间歇 ,进行了大坝应力场的仿真计算 ,分析产生裂缝的可能性。另外 ,研究了夏季混凝土浇筑升程内埋设冷却水管的温度削峰效果 ,同时也对降低混凝土的浇筑温度和采用水管冷却的降温措施进行了对比分析。

含深厚夹泥地基的高混凝土重力坝岸坡坝段侧向稳定三维效应分析及处理措施

本文依托雅砻江官地水电站左岸8~#挡水坝段,研究在不挖除深厚夹泥地基条件下满足高混凝土重力坝的侧向稳定问题,分别采用二维及三维刚体极限平衡法对含深厚夹泥地基的岸坡坝段的侧向稳定分析计算,并对坝段并缝或设置抗剪洞等不同的处理措施进行评价分析,对类似地基的重力坝基础处理提供了参考经验。

干热地区高碾压混凝土重力坝温控技术研究与应用

干热地区全球分布广泛,其气候特征表现为年平均气温高、降雨量小蒸发量大、日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差大,对碾压混凝土大仓面快速施工及温控防裂不利。依托干热地区鲁地拉水电站工程高碾压混凝土重力坝,结合干热地区气候特点,对干热地区高碾压混凝土重力坝温度控制开展系统研究。提出了适用于干热地区温控的气候判定条件,V C值、仓面覆盖时间、保湿保温及仓面小气候等控制指标和工艺要求。首次在干热地区高碾压混凝土重力坝对PL掺合料(磷渣粉+石灰石粉)开展系统研究,得到了PL掺合料细度、磨细工艺、掺配比例对碾压混凝土性能的影响规律,优化了配合比,改善混凝土性能,节省了工程投资。通过对干热地区高碾压混凝土重力坝施工期温度应力及其温控措施、提出了适合干热地区工程实际的综合防裂措施。成果可广泛应用在“一带一路”涉及到的中非、西非、中亚和西亚干热地区,应用前景广阔。

高碾压混凝土重力坝纵缝在张开工况下对温度应力的影响分析

在研究方法上采用国际大型通用有限元软件ANSYS建模与自主开发主体计算程序相结合的办法来实现坝体纵缝的仿真计算。通过某典型算例对碾压混凝土坝施工期和运行期温度徐变应力场进行了全过程仿真计算分析。分析了坝体不同间距的纵缝对坝踵、上游面、坝体中心部位、坝趾、下游面的温度应力的影响情况。总结出规律,得出一些具有应用价值的结论,为实践工程中设计坝体纵缝和进一步的理论研究提供了一定的理论依据。

复杂场地高混凝土重力坝抗滑稳定系统研究

复杂场地条件下高混凝土重力坝坝工建设是一个复杂的系统工程,对其进行评价、研究也应系统化。但事实上,这方面的工作尚显不足,其一,由于开展坝址区工程地质条件研究的地质工程师,与上部结构——重力坝设计的水工结构工程师之间的衔接问题,没有很好地解决。地质工程师在大量的地质勘探、试验以及地质分析基础上,提供结构工程师以“合适”的地质参数;而结构工程师则依据“合适”的地质参数、结合有关规范、工程经验开展坝工设计。显然,它们之间的衔接如何,不仅关系到坝工建设的经济合理,而且还关系到安全可靠;其二,对复杂场地高混凝土重力坝抗滑稳定的研究仍处于零散的、仅针对坝址区主要工程地质问题开展的具体研究,没有将其提升到一个系统高度。本文针对上述问题,并以此为论文的突破口和切入点,较系统和明确提出了“复杂场地高混凝土重力坝抗滑稳定系统研究”以及研究这一问题的基本原理和方法体系。论文以金沙江向家坝水电站重力坝为工程实例,以坝址区复杂工程地质条件研究为基础,以地质力学模型为纽带,以地质分析方法、规范方法、数值模拟技术为手段,对高混凝土重力坝稳定问题开展了较为系统的研究。本项研究成果可直接作为向家坝水电站相关分析的参考,具有重要的现实工程意义;同时,又不失一般性,对?

高混凝土重力坝坝基岩体变形模量回复力学研究模型构建

由于大型水电站所在的高山峡谷区的外部环境限制,导致在开挖坝基岩体地应力释放、降低,岩体变形模量降低等问题,成为重力坝修建中影响坝基岩体变形、稳定的重大工程问题或工程地质问题。因此,以西南某水电站为例,对其坝基大规模开挖、减载所引起的模量的变化,以及高混凝土重力坝较大荷重、较高压应力下对开挖坝基松弛岩体的压密、变形模量的回复进行研究并构建相关模型,获得了坝基岩体在较高压应力下变形模量的回复。对今后高重力坝坝基岩体模量的分析和减少大量的固结灌浆工程量有重要的理论意义及经济价值。