大坝施工信息PDA实时采集系统在长河坝施工中的应用

大坝施工过程中的施工信息对控制大坝施工质量具有十分重要的意义。长河坝为最大坝高240m的心墙堆石坝,施工规模大,工序复杂,为便于施工管理人员能够实时地获取施工过程所产生的大量数据,结合长河坝水电工程施工特点,基于GPS、GPRS等技术研究并开发了长河坝大坝施工信息PDA采集系统。应用效果表明,该系统实现了对大坝施工现场信息及上坝运输车辆信息的现场数据的实时采集,克服了传统的现场采集数据方法工作量大的缺点,且极大地提高了施工质量控制的实时性与有效性。

深厚覆盖层上超高心墙堆石坝坝基廊道非线性开裂分析

长河坝是中国深厚覆盖层上在建的首座200 m级高的堆石坝,这类建于深厚覆盖层上的超高土石坝坝基廊道受力条件复杂,是工程成败的关键环节,国内已有类似工程出现廊道破坏尤其是廊道止水破坏导致渗漏的情况。针对这类坝型的坝基廊道安全性问题,以长河坝工程为依托进行了深入研究。采用子模型技术和混凝土非线性本构模型,详细模拟大坝真实填筑和蓄水过程,建立3维有限元模型对廊道开裂形式和破坏过程进行研究。计算分析得出了一些关于廊道裂缝的开裂范围、廊道受压屈服的范围、廊道裂缝的开裂顺序以及开裂方向等有用结论,并提出了一些合理化建议,为本工程和类似工程决策提供参考。

心墙堆石坝填筑石料开采规划与动态优化

心墙堆石坝约80%以上的筑坝材料来自石料场;而石料场是堆石坝"粮仓",必须重视其各阶段开采规划工作,才能从根本上保证工程建设的"快、好、省"三大目标。为此,从长河坝水电站心墙堆石坝石料料源在不同阶段的施工规划与施工期间的动态开采优化分析研究入手,最终选择距离近、地形好的上游料场作为主料场,充分利用建筑物开挖料,及时调整开采坡比等动态优化方案,取得了石料场开采总运输量比投标方案降低约25%,料场边坡支护面积比投标方案降低约71%的效果。

大坝心墙接触粘土工程特性试验研究

以长河坝水电站心墙砾质土高坝接触粘土开采质量控制为例,探讨了接触粘土不同颗粒分析方法和不同击实试验方法对检测成果的影响。通过对填土压实度及含水率的系列试验研究,提出了临界压实度概念,建议压实度宜控制在98%及以上。研究得出心墙接触粘土填筑采用宁潮勿干的原则,可增加心墙接触粘土的塑性和粘性、减小渗透及水库蓄水后大坝沉降、提高抗接触冲刷能力。研究成果对了解粘土工程性质、指导设计和施工具有一定工程意义。

长河坝水电站响水沟堆石料碾压试验及成果分析

对长河坝水电站300 m级高土石坝而言,堆石料的填筑质量与心墙料同样重要,其现场干密度是大坝填筑质量控制的重要指标,也是影响坝体变形的主要因素。通过对响水沟堆石料进行碾压试验分析,为大坝堆石料填筑确定了合理的填筑干密度及孔隙率,并推荐了最优的碾压施工参数。

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。

强震区超高心墙堆石坝防震抗震研究及设计关键问题探讨

强震区超高心墙堆石坝地震残余变形、地震孔压增长及地震破坏模式的分析研究和安全评价指标,以及采取的抗震措施是心墙堆石坝防震抗震研究及设计中的关键问题。在总结当前心墙堆石坝防震抗震研究的基本方法及关键技术基础上,以长河坝、双江口水电站砾石土心墙堆石坝为例,对防震抗震研究及设计的关键问题进行探讨。

特高心墙坝堆石料缩尺试验与变形特性验证分析

基于坝料现场与室内缩尺试验相结合和粘弹塑性固结有限元法,结合长河坝原型监测资料,研究了缩尺方法对大坝变形预测的影响;根据堆石料碾压试验资料,讨论了堆石体单一孔隙率标准存在的问题。结果表明:采用分形缩尺方法和与现场相同的相对密度制样,坝料室内三轴试验成果可以较好反映超径堆石料的力学特性,计算变形与原型大坝监测值吻合较好;混合法缩尺的坝料室内三轴试验成果计算变形明显偏离原型大坝监测值;由于长河坝坝料级配优良,采用33 t振动碾碾压4遍,堆石体孔隙率即可达到规范不大于21%的要求,但此时相对密度为0.52,尚未达到密实状态,坝体分区变形协调性较差,且坝顶将出现蓄水开裂现象;实际施工时堆石体采用33 t振动碾碾压6遍,孔隙率提高到不大于19%,相对密度为0.65,基本达到密实状态,即可避免坝顶出现蓄水开裂,也有利于提高大坝的抗震性能。高心墙堆石坝的变形协调设计需考虑级配效应的影响,应采用孔隙率和相对密度双控填筑指标。

长河坝坝基廊道应力变形特性研究

深厚覆盖层上的长河坝心墙堆石坝坝高240 m,坝基防渗墙采用顶部设置灌浆廊道的方式与坝体心墙相连接,廊道受力条件复杂,已有类似工程出现廊道破坏导致漏水的现象。采用基于子模型法的三维非线性有限元对该部位结构进行重点研究,以薄层单元模拟各种接触面,坝体材料及覆盖层采用Duncan双曲线E-μ模型,考虑大坝实际填筑施工过程和水库蓄水过程,对坝基廊道与防渗墙的应力变形状况进行分析。计算结果表明,由于在河床段沿坝轴线均不设横缝,廊道横河向正应力值较大,且极值出现在左右岸1/4跨的位置;廊道底板顺河向拉应力较大,将导致底板产生纵向裂缝;廊道与两岸灌浆平洞的结构缝三向变形形态复杂,止水设计困难。应对廊道的结构型式进行调整以及采取一定的工程措施以保障防渗系统的安全性。

狭窄河谷深厚覆盖层“拱上拱”方案研究

通过对长河坝水电站“拱形垫座”上的拱坝方案进行线弹性有限元分析,研究坝体和垫座的应力、位移,论证了狭窄河谷深厚覆盖层“拱上拱”方案的可行性。

长河坝特高土石坝爆炸动力响应分析

为研究爆炸荷载作用下特高土石坝的动力响应,基于有限元分析软件Ansys-Workbench,建立了长河坝水电站高土石坝三维有限元实体模型,采用200 t炸药对称布置作为荷载源,重点分析爆炸荷载作用下坝体的位移与应力。研究结果表明:破坏区域在坝体内呈近椭圆形分布,水平方向长度为14.22 m,垂直方向深度为29.96 m,炸点外部区域会产生高达49.5 MPa的拉应力。远离炸点的坝体由于坝体被压实,爆炸影响范围较小。大坝心墙处会出现拉应力和压应力增大的情况,心墙可能因此产生开裂,这在特高土石坝的设计及安全运行管理中应引起足够的重视。

长河坝水电站深厚覆盖层超高砾石土心墙堆石坝关键筑坝技术应用

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝建造于高山峡谷、高地震烈度及深厚覆盖层上,为深厚覆盖层上世界第一高坝,大坝设计及施工可供借鉴的经验不多。为此,该工程开展了大量的特殊科研并成功应用,其在大坝设计、筑坝技术及管理等方面的先进成果为300 m级大坝设计和施工积累了大量工程经验。

长河坝电站坝基深厚覆盖层固结灌浆施工质量控制

长河坝水电站大坝坝基覆盖层中孤石分布普遍,河床具有架空结构。介绍了长河坝水电站坝基深厚覆盖层有盖重固结灌浆的施工质量控制工作,综合分析了坝基固结灌浆质量控制工作的特点及难点,总结了长河坝水电站坝基固结灌浆采取的质量控制措施及取得的效果,通过加强施工过程控制,保证了工程质量。

长河坝大坝施工期安全监测成果分析

通过对长河坝大坝施工期监测成果进行分析,获得深厚覆盖层上建高堆石坝的监测经验,掌握心墙和堆石体的变形情况和渗流情况。监测结果分析表明,长河坝水电站安全监测设计仪器选型和布置合理,满足有关规范要求;坝体沉降量与坝体填筑过程呈正相关;下游坝坡左右岸水平位移总体呈现向河床中部靠拢趋势,上下游水平位移呈现向下游变形,变形特征符合一般规律;主副防渗墙之间坝基实测水位均低于上游水位,主防渗墙下游侧坝基实测水位均低于上游水位,且水头差在副防渗墙后进一步折减,符合一般规律。

长河坝水电站砾石土心墙堆石坝关键施工技术综述

长河坝水电站针对砾石土心墙堆石坝施工的重点和难点,在截流、防渗墙复合土工膜心墙围堰快速施工、基坑排水、天然砾石土料料源开采及制备、反滤料精确掺配、混装炸药应用、智能加水控制系统、LNG环保自卸汽车应用、土石坝土-砂分界面双料摊铺、心墙填筑基面泥浆机械喷涂、砾石土压实度快速检测、超大型击实仪的研制与应用、数字化大坝碾压监控系统、振动碾无人驾驶、信息化管理系统等方面进行了大胆优化与创新。实践表明,这些关键施工技术的创新与应用是成功的,达到了预期效果。

基于料场分区的汤坝防渗料掺配利用研究

为提高长河坝水电站汤坝土料场的土料利用率,依据详细的勘察成果与室内、现场掺配试验,研究了基于料场分区的偏粗、偏细土料相互掺合后的掺配料利用。结果表明,以P5=43%为控制掺配目标值的掺配料能最大限度地满足填筑设计要求,该掺配料与直接上坝料在渗流、强度及应力变形力学工程特性方面均差异较小,且可使土料场粗、细土料的利用率提高到76%以上,可作为250m级高土石坝心墙料的填筑使用。

长河坝水电站大坝填筑快速施工措施研究

长河坝水电站大坝填筑施工过程中采用了快速施工措施,包括心墙土料质量快速检测、心墙土料分区流水施工、坝料跨心墙运输技术等措施,在满足施工质量和安全的要求下加快了施工进度,实现了参建各方共赢。介绍了长河坝水电站大坝填筑快速施工措施。

长河坝水电站大坝填筑质量检测及成果分析

探讨长河坝水电站大坝过渡料及岸坡过渡料填筑质量检测方法,得出填料的最小干密度和最大干密度随着P5含量增减而变化,最大干密度与含水率关系密切,无凝聚性粗粒填料只有在充分加水时其压实性最佳。提出了填料最小干密度和最大干密度的回归计算公式。大坝上下游堆石料、过渡料及岸坡过渡料填筑质量检测统计评定各项检测指标合格率均较高,质量总体处于良好受控状态。各料填筑干密度、相对密度和孔隙率频率曲线基本呈正态分布,符合土料填筑压实的一般规律。

坝料核销体系在长河坝水电站施工管理中的应用

长河坝电站为300 m级土石坝,筑坝材料多达七种,采用多个料场、多条运输路线进行供料,如何精准进行对上、对下的计量,成为项目成本管控的重点工作。为有效提高管理水平,长河坝水电站在大坝填筑施工计量管理中引入坝料核销体系。通过对各类坝料生产量和使用量的统计,并采用不同的数据来源进行核对,分析差异量产生的原因,制定解决措施,然后由各部门根据要求对日常管理工作进行调整,提升管理水平,做好项目成本管控。

长河坝高土质心墙堆石坝抗震安全性研究

采用三维非线性有限元技术,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及覆盖层采用考虑围压效应的Hardin-Drnevich模型,采用可以考虑围压效应的残余体应变及残余轴应变计算公式对坝体永久变形进行计算.计算结果显示:大坝在地震过程中产生了较为明显的地震动力反应;坝体顶部产生了较为明显的地震永久变形,最大震陷140.6cm,为最大坝高的0.59%;在30s的计算时长中大坝上、下游坝坡稳定安全系数小于1的累积时刻分别为2.56s和2.76s;坝顶以下45m范围内上游反滤层动强度安全系数小于1.根据计算结果提出了相应的建议,供工程设计参考.