300m级土质心墙堆石坝防渗砾石土料加水工艺试验

针对某300 m级特高土质心墙堆石坝的天然宽级配砾石防渗土料存在“天然含水率低”的特点,进行了“皮带机加水+堆料机堆料+料仓闷料”工艺和“分层摊铺+管网加水+料仓闷料”工艺的现场对比试验,验证相关加水工艺的合理性、可行性。试验结果表明,皮带机加水工艺较管网分层加水工艺具有优势,主要表现在皮带机自动化加水系统能实时、高效、精准地实现土料自动化加水;补水后的土料经过皮带运输由堆料机堆料,可实现自动化均匀堆料;土料加水完毕,闷制3~4 d后内部含水率基本稳定,闷料所需时间短;并提出了皮带机加水工艺的改进措施,改进后的“皮带机加水+堆料机堆料+料仓闷料”工艺可为类似土石坝的土料含水率调整提供参考。

300m级高面板堆石坝安全性及关键技术研究综述

摘要： 程特性及本构关系、变形特性及渗透稳定性、抗震安全性及措施方案、安全监测等关键技术等进行了深入研究，取得了系列重要成果。结果表明，按照特等工程、特级建筑物设计安全标准，建设超高面板堆石坝是安全可靠、风险可控的。研究提出的相应设计安全标准和安全控制指标可供高混凝土面板堆石坝建设借鉴。

300m级高面板堆石坝适应性及对策研究综述

"300 m级高面板堆石坝适应性及对策研究"课题对已建的200 m级高面板堆石坝建设进行了系统的技术总结,并围绕拟建的300 m级高面板堆石坝的主要技术问题开展研究,即:经济优势及筑坝条件,筑坝材料特性,坝体分区与变形控制,坝体稳定性评价与变形控制标准,防渗和止水结构适应性,坝体填筑程序及施工质量控制等,取得了一系列成果。研究认为,在适当条件下,采取适当的工程技术措施后,建设300 m级高面板堆石坝是可行的。研究报告还提出了进一步的研究方向和重点课题。

300m级高土石心墙坝流变特性研究

300 m级高土石心墙坝的流变特性对预判坝体竣工后长期变形及沉降具有重要的意义,对于研究防渗心墙能否适应坝体长期变形并正常工作亦至关重要。依托314 m高的双江口土石心墙坝工程,使用大型高压三轴仪对上、下游堆石料进行了流变特性试验研究,研究表明当最终的应力状态一致时,堆石料的流变按照分级加载和按照单级加载得到的流变曲线随着时间的发展差异性逐渐减小,最后基本趋于一致。在试验基础上,依据流变经验模型,得出了流变分析参数,并采用三维有限元法分析了300 m级土石心墙坝的流变特征。数值分析表明流变速率对坝体工后沉降幅度影响显著,由于试验中的流变速率较之现场坝料的实际流变情况明显偏快,因此流变速率的确定还有必要依据已建工程的反分析进行修正。

300m级高堆石坝长期变形预测

流变是高堆石坝变形的重要特征,过大的后期变形将对大坝的安全运行产生影响。采用幂函数流变本构模型,对双江口300 m级心墙堆石坝长期变形进行了3维有限元仿真分析,根据堆石料尺寸效应的流变试验资料,初步探讨尺寸效应对高堆石坝长期变形的影响。分析结果表明:双江口心墙堆石坝在大坝满蓄后3年大坝变形基本趋于稳定,变形量在可控制范围之内;尺寸效应对高堆石坝长期变形影响明显,与实际堆石体相比,缩尺后的室内堆石试样表现出较小的长期变形,对大坝变形的预测精度有一定影响。

300m级高土石坝心墙内部变形监测关键技术研究

300m级高土石坝在心墙施工填筑期间,受自重影响,心墙内部有较大的垂直位移。在蓄水后受库水压力等影响,心墙内部有较大的水平位移,因此心墙变形监测是重点监测项目。对300m级高土石坝心墙内部变形监测的仪器布置及选型进行了总结归纳和研究探讨,并推荐了心墙水平位移和垂直位移监测的首选方案,为长河坝等类似规模工程心墙变形监测技术奠定了基础并积累经验。

300m级高面板堆石坝安全监测技术探讨

中国混凝土面板堆石坝正在向300 m级坝高突破发展。坝高的突破必然导致安全监测系统升级。通过总结200 m面板坝安全监测施工经验,提出了适用于300 m级面板坝的改进措施。300 m级面板坝安全监测系统应积极引用新型监测技术,并通过"数字化"大坝平台充分利用监测指导施工的工程效益。

300 m级高坝坝肩开挖单元工程优良率影响因素分析与研究

为提高双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率,基于组合赋权理论,建立开挖单元工程优良率影响因素评价模型。考虑不平整度和超欠挖等因素,构建涵盖钢管刚度不足、样架加固方式不合理、角度检查频率不够、钻爆设备性能差等11项末端要素的坝肩开挖评估指标体系,运用G1-熵权组合赋权法评估坝肩开挖影响因素,并制定相应管控措施。结果表明:样架加固不合理、角度检查频率不够和梯段高度不合理是影响双江口水电站坝肩开挖单元工程优良率的要因。该方法在双江口水电站坝肩开挖施工过程中得到较好的应用,提高了评价的客观性和科学性。

柔性测斜仪在300 m级高坝中的应用

两河口水电站大坝为300 m级高砾石土心墙坝,建坝于高原高寒地区。特殊的环境条件对监测仪器的耐久性、可靠性及适应性提出了很高的要求。柔性测斜仪为安全监测新仪器,在水电工程中的应用较少,在300 m级高土石坝中的使用更是国际首创。自2017年以来,柔性测斜仪在两河口水电工程中已布设并安装了10套,仪器运行情况整体良好,监测成果能够反映出所测部位的真实变形,所取得的监测成果在服务该工程的同时,可对同类型工程的安全监测起到指导作用。

柔性测斜仪在300m级超高土石坝变形监测中的探索性应用研究

传统仪器已难以适应300 m级超高土石坝对安全监测的技术要求,如心墙内水平位移和垂直位移监测、上游堆石区蓄水及运行期的垂直位移监测,目前国内外尚无有效的改进监测手段和方法。提出了采用柔性测斜仪对心墙分层水平位移、心墙分层垂直位移以及上游堆石区分层垂直位移进行监测的新方法,详细介绍了仪器工作原理及监测布置方案,对类似工程有参考价值。

近断层地震动作用下土石坝加速度分布研究

近断层地震动较远场地震动具有频率高、速度快、能量更加集中的特点,在短时间内会释放大量能量,对工程结构具有严重危害。规范提供的加速度分布系数不适用于高度超过150 m的大坝,随着技术不断进步,我国超过150 m的土石坝越来越多,规范已不能满足现有需求。基于中国台湾集集近断层地震动记录,建立随机脉冲型地震动模型,分别对高度为40 m、70 m、150 m和200 m的土石坝进行随机动力分析,研究坝体的动态分布系数。结果表明,近断层地震动的低频速度脉冲使坝体的加速度反应谱有较宽的敏感段,易覆盖坝体自振周期,显著增加坝体的加速度。该研究通过总结近断层区域土石坝的加速度分布规律,建议了近断层脉冲型地震动区域的土石坝坝体动态分布系数,为近断层高地震风险情况下土石坝的抗震理论和方法提供参考。

基于随机动力分析的高土石坝极限抗震能力研究

地震动的随机性对大坝的动力响应影响较大,极限抗震能力作为大坝抗震安全性能的重要环节,在评估过程中也应该充分考虑荷载随机性的影响。基于大量高土石坝随机动力有限元计算,探究坝顶震陷率和坝坡累计滑移量两个重要坝体变形指标之间的关系,并建议了土石坝安全控制标准。利用概率密度演化法对高土石坝进行极限抗震能力分析。结果表明:震陷率随着累计滑移量的增大而增大,二者之间符合逻辑斯蒂增长模型;取10%的超越概率,以250m规则高面板堆石坝和高心墙堆石坝为例,极限抗震能力分别为0.7g~0.75g和0.8g~0.85g;从概率角度提出了评估大坝极限抗震能力的新方法。

三维重构反演的土石坝渗漏通道精确识别技术

高密度电法是探测土石坝渗漏的主要方法,但对渗漏范围边缘的识别较为模糊,无法分辨低阻识别成因。为了弥补该局限性,提出一种三维重构反演(3D-reconstructioninversion)的渗漏通道精确识别方法:首先布设多条正交于可能存在渗漏通道的2D平行测线并进行高密度电法反演,将反演图简化处理后置于三维模型剖面中,然后利用多条测线探测的低阻区高程推算出浸润线,综合分析确定渗漏位置。结果表明:该方法可以精确检测渗漏位置,确定导致反演中低阻识别的原因,可更加直观地观测渗漏通道走向,有效减少因正常渗流导致的低阻识别误差。

基于Vine-Copula的高土石坝变形监控模型研究

针对高土石坝变形监控模型主要基于单一测点,无法定量考虑测点空间关联性的问题,构建了基于Vine-Copula的变形监控模型,并提出了基于蒙特卡洛随机抽样法的空间置信域预警阈值设置方法。在模型构建过程中,充分考虑了多测点之间的时序特性和空间相关性,利用Vine-Copula方法对变形数据进行精确建模和分析,以揭示高土石坝变形的整体趋势。同时,通过蒙特卡洛随机抽样法确定了空间置信域,为预警阈值的设定提供了科学依据。工程实践表明:该模型模拟结果能够准确反映高土石坝变形的整体趋势,具有较高的合理性和精度,有效实现了监测效应量向高土石坝空间全域的拓展。研究成果可为高土石坝安全监控提供新的思路和方法,具有重要的理论意义和实践价值。

高土石坝心墙砾石土料掺配施工技术

高砾石土心墙土石坝防渗体砾石土料的质量对坝体结构稳定和长期安全运行至关重要,通过对不同土料掺配施工技术研究,制定出精确掺配的相关施工工艺参数,解决了常规施工存在的诸多问题,提高了高土石坝砾石土料掺拌和填筑施工质量,节约了工程施工成本,确保了坝体结构稳定和运行安全,为工程正常有序施工及完建创造了良好的条件。

超200m级高土石坝坝坡稳定安全系数研究

随着土石坝筑坝技术的不断发展,建造的土石坝越来越高,但超过200 m高土石坝设计一直沿用只适用于低于200 m土石坝的现行土石坝设计规范,相关设计规范亟需完善。基于相对安全率理论计算了不同坝高、不同坡比和不同地震烈度工况下土石坝坝坡稳定安全系数,明确超200 m高土石坝坝坡稳定安全系数变化规律。取超200 m高土石坝坝坡稳定允许可靠指标4.2为标准值,计算了传统方法的相对安全率和可靠度方法的相对安全率,并对两者进行线性回归。结果显示,对于超过200 m高的土石坝,其坝坡稳定安全系数正常工况取值1.6、地震工况取值1.3,与允许可靠指标达4.2处于同一风险控制水平。

广义塑性本构模型三维化方法的研究与验证

在二维空间中基于p、q分量构建的广义塑性本构模型无法反映中主应力对土石料变形特性的影响,因此需要将其进行三维化以反映出一般应力状态下本构关系。研究了多种三维化方法,通过与真三轴试验对比,基于广义非线性强度理论(generalized nonlinear strength theory, GNST)的三维化方法可以使本构模型较好地反映土石料一般应力路径下的应力应变关系。对某面板堆石坝进行的数值计算,并与监测结果对比,表明三维化后的本构模型能更好地反映堆石坝的变形规律。因此,基于GNST的模型三维化方法可以应用于高土石坝设计中,并可以获得较好的预测结果。

高土石坝复杂材料筑坝技术新进展

抽水蓄能电站的大力发展为土石坝建设带来了新的发展形势,也带来了复杂材料筑坝的新技术问题,包括全强风化料筑坝、库底填筑碎石土等带来的大坝变形、稳定及防渗体系安全等问题。通过近年来的工程实践和研究,高土石坝复杂材料筑坝技术有了新进展。总结了复杂材料筑坝已有经验,并以句容、文登、溧阳、镇安抽水蓄能电站上水库复杂材料筑坝为例,提出了抽水蓄能电站土石坝建设的关键问题及对策措施。

强震下高土石坝不同地震动输入特性评价

基于实测波功率谱合成多点地震动对紫坪铺混凝土面板堆石坝进行多点输入动力有限元计算,并与实测波地震动输入进行比较。研究结果表明,强震下大跨度土石坝地震动多点输入与实测波单点输入动力反应分布规律一致,由于多点输入的相干效应和行波效应使得多点输入时地震反应有明显减小,大坝竖向永久变形、最大动剪应力在多点输入时较小。

特高土石坝超长距离变形监测技术研究

为研究适用于特高土石坝坝体内部的超长距离变形监测技术手段,分析了现有200 m级高混凝土面板堆石坝变形监测技术存在的问题,研究了水管式沉降仪、杆式位移计、管道机器人、柔性测斜仪等内部变形监测仪器的改进发展方向与应用实践。结果表明:所研究的监测技术可以适应特高土石坝超长距离变形监测需求。研究成果为250 m级至300 m级特高混凝土面板堆石坝的安全监测研究和改进方向提供技术参考。