大岗山高拱坝地震动力响应特征分析——以泸定6.8级地震为例

为了探究2022年9月5日四川甘孜州泸定县6.8级地震对大岗山高拱坝的影响,根据坝体及坝基上布置的由21台强震仪组成的强震监测系统监测记录,对泸定地震强震监测数据进行了时域和频域分析,总结了大岗山高拱坝在泸定地震中的动力响应规律。分析结果表明:泸定地震时坝顶与两岸坝肩的位移与加速度较大,加速度峰值最大为576.6 cm/s~2,位于坝顶6^(#)坝段;大岗山高拱坝对频率范围为0.5~8 Hz的地震动响应最为明显;坝体高程对地震动响应具有放大效应,且顺河向加速度峰值放大该效应最明显。震后大坝运行状态稳定,整体受地震影响较小,但坝肩及两岸边坡处需引起重视。研究成果可为类似拱坝的安全运行提供参考。

泸定M_(S)6.8级地震大岗山拱坝横缝及阻尼器工作性态分析

横缝作为高拱坝强度的薄弱部位,在地震作用下的工作性态至关重要。泸定M_(S)6.8级(面波震级)地震中,大岗山拱坝坝顶顺河向峰值加速度PGA达到586.63 cm/s^(2),坝址烈度达Ⅷ度,是唯一经历近场强震考验及设置阻尼器抗震措施的200m级高拱坝。依据震后大坝横缝及阻尼器宏观现象和监测原观数据,对横缝及阻尼器工作性态进行了分析,结果表明地震过程中大坝横缝存在开合过程,震后部分横缝存在残余张开,开度增量在-0.05~0.43mm之间,总体表现为下游侧略大于上游侧,左岸大于右岸,初步分析主要由于横缝高频开合导致灌浆材料部分剥离测缝计无法复位,拱坝仍处于弹性工作状态;拱坝坝顶3组阻尼器在地震前后两端位移增量在0.32~1.06 mm之间,表现为拉伸,其中靠近拱冠梁的16#横缝位移增量最大。结合测缝计监测成果初步分析,阻尼器在强震作用下对降低局部区域横缝开度有一定作用,在主震后的历次余震中阻尼器未见明显动作痕迹。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。

四川泸定Ms6.8级地震大岗山特高拱坝变形特征分析

大岗山双曲拱坝坝高210 m,坝址位于鲜水河、安宁河和龙门山三条断裂带交汇处附近,其抗震设防加速度为557.5 cm/s^(2),是世界上抗震设防标准最高的高拱坝。在泸定Ms6.8级地震中,大坝强震监测系统记录到了完整的地震波形,且顺河向最大峰值加速度达到586.63 cm/s^(2),是目前国内已建200 m级高拱坝中唯一经历近场强震考验的大坝。依据大坝震后变形宏观现象和监测原观数据,对大坝坝体与地基系统变形进行了分析。结果表明:震后大坝整体向下游变形,径向位移增量在-1.53~20.04 mm之间,弦长拉伸增量在15.27~23.50 mm之间,大坝横缝在地震过程中存在开合过程,低高程横缝存在一定残余张开,增量在-0.08~0.46 mm之间,变形整体协调。同时,大坝左右岸坝肩、坝基置换块、大坝与基础等部位存在一定的残余错动,这是导致大坝产生较大残余变形的主要原因,但大坝坝体本身仍处于弹性工作状态,最终在新的平衡位置上保持稳定,表明大岗山拱坝经受住了本次强震考验。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。

强震区超高拱坝抗震处理措施设计优化

基于大岗山拱坝地质条件复杂、地震烈度高,按照静载设计、动载复核的原则,对大岗山拱坝抗震设计开展了研究。通过计算分析和模型试验,采用布置梁向抗震钢筋、跨缝阻尼器、抗力锚索与坝基薄弱岩体灌浆等工程技术措施,提升了大岗山水电站超高拱坝的抗震稳定安全性。

大岗山水电站高拱坝泄洪消能技术研究

大岗山水电站的泄洪消能具有河谷狭窄,泄洪流量大,下游河道转弯导致消能水垫长度有限的特点。合理布置泄洪建筑物,解决下游消能防冲问题是该电站设计的关键技术问题之一。介绍了大岗山水电站分散泄洪、分区消能的设计思想及相应设计方案和试验成果。

大岗山水电站高拱坝施工进度优化研究

大岗山水电站混凝土高拱坝施工过程受地形地质条件、坝体结构形式、施工工艺、浇筑机械及施工材料等诸多因素影响,使得施工进度计划安排和资源优化配置非常复杂。通过研究开发大岗山水电站高拱坝施工进度动态仿真分析系统,对大坝施工进度进行动态实时仿真分析,提出了与现场生产条件相匹配的最佳资源配置计划和进度计划,合理安排了施工进度计划,实现了对后续施工方案的实时调整与优化。

大岗山高拱坝坝肩刚体弹簧元抗滑稳定分析

为研究大岗山高拱坝的坝肩抗滑稳定性,采用刚体弹簧元法对大岗山高拱坝坝肩滑块稳定性展开研究,并与刚体极限平衡法成果进行对比。计算结果表明,水推力是影响滑块稳定性的主要因素,摩擦系数较凝聚力对滑块的稳定性影响更为显著,相比刚体极限平衡法,二者滑块抗滑稳定安全系数规律一致,刚体弹簧元计算考虑了坝体与地基的相互作用和坝基的地质特征,结果更为合理。

高地震区大岗山水电站拱坝设计

大岗山拱坝坝高210 m,地质条件复杂,地震烈度高,拱坝设计具有挑战性。根据大岗山水电站地形地质条件,采用数值分析方法及模型试验,对大岗山拱坝体形、坝体应力、基础处理、坝肩抗滑稳定、抗震设计、温控设计等进行研究分析,结合现场施工以及监测资料表明:大岗山拱坝设计安全可靠、技术可行、经济合理。大岗山拱坝设计经验对地震烈度高、地质条件复杂的高拱坝设计具有一定的参考价值。

大岗山坝区辉绿岩卸围压三轴流变试验及分析

为研究硬脆性岩体的卸荷流变力学特性,以大岗山水电站坝区为依托,经过现场采样取芯,采用三轴流变试验机,开展硬脆性辉绿岩不同应力路径下的三轴流变试验研究。研究结果表明：卸荷流变和加载流变都存在门槛效应;加载流变破坏的侧向应变为轴向应变的2~3倍,卸荷流变破坏时为1~7倍;加载流变破坏形态主要为剪切破坏,而卸荷流变破坏形态主要为劈裂破坏;轴向应力σ1恒定卸围压流变时岩样表现出的脆性比偏应力（σ1-σ3）恒定卸围压流变更为剧烈;二者的流变破坏破坏强度均比常规三轴强度低。

大岗山拱坝整体稳定性数值分析

大岗山水电站坝址区地形地质条件复杂、地震烈度高,整体稳定性控制难度大。基于大岗山拱坝的地质条件及基础加固处理措施,采用三维非线性有限元法,对正常工况下的坝体位移、应力和超载能力进行了计算分析,并使用超载法研究了大坝结构的整体稳定性。研究结果与国内其它高拱坝工程的对比分析表明,大岗山拱坝的整体稳定性较高,设计措施可行。

大岗山拱坝建基面开挖爆破振动安全监测

在大岗山水电站拱坝建基面开挖过程中,为寻求科学的爆破控制方法与工艺,按照相关规程规范,对爆破振动进行了跟踪监测。前期跟踪监测分析表明:个别场次的振动监测结果有超标现象。在对超标的原因进行分析之后,提出了改进措施,建基面爆破采取先预裂后主爆的方式,将主爆梯段高度从10 m调整为5 m,同时减少预裂孔的同段起爆孔数和一次开挖爆破的面积,取得了良好的爆破振动控制效果。

大岗山水电站辉绿岩脉工程地质特性研究

大岗山水电站左岸坝基出露的β21辉绿岩脉,具有强度高、较破碎的特性,直接影响到坝基变形和抗滑稳定。介绍了β21辉绿岩脉的基本特征,包括分布范围和规模、产出特征、岩石蚀变特征、接触关系及掩体结构和岩体质量分类。抗变形能力和抗滑稳定分析表明,需要对辉绿岩脉β21采取工程处理措施以满足拱坝建设要求。介绍了具体的工程处理措施,可供同类工程参考。

大岗山拱坝陡坡坝段并缝形式研究

大坝设计时,由于陡坡坝段体形相对较差,且受基岩及相邻坝段约束较强,若分缝形式不合理,将产生过大的局部拉应力,给坝体混凝土带来开裂风险。为改善陡坡坝段的应力状态,以大岗山拱坝为例,根据拱坝温度边界条件,采用有限单元法模拟混凝土浇筑过程,对陡坡坝段不同的分缝形式进行了应力仿真分析。结果表明,大岗山拱坝陡坡坝段采用斜缝的分缝形式是合适的,能有效改善坝体应力分布、减少应力集中、提高拱坝抗裂安全度。

大岗山水电站棱子坝人工骨料场勘察

大岗山水电站位于高山峡谷地区,坝址附近缺乏满足筑坝要求的砂砾石料。工程前期对坝址上下游若干人工骨料场开展了普查工作,初步确定了若干个人工料场,经综合比选,最终选择了棱子坝和雨洒河两个料场开展了详查勘测工作。主要阐述了棱子坝料场的勘察过程,对料源质量和储量状态进行了检测分析与评估,重新确定了料场的开采范围,提出了具体开采时应注意的问题和建议。

大岗山水电站高拱坝坝基固结灌浆试验

大渡河大岗山高拱坝坝区花岗岩各类岩脉穿插发育,坝区长大裂隙和断层带多沿岩脉分布,严重影响了坝体的抗滑稳定性,为了加固处理,获取固结灌浆的相关参数,进行了试验研究。选择右岸A区、左岸B区作为坝基固结灌浆试区,采取高压固结灌浆对分布于坝基的不同类型和缺陷的岩体进行灌浆加固试验,并分析了坝区岩体的可灌性。获得了大岗山高拱坝坝区固结灌浆的施工参数。试验表明,固结灌浆对坝体整体性、基岩强度以及相应的岩石力学参数等方面的都有改善,其施灌方法和施工工艺可为拱坝基础处理设计和施工技术提供指导。

大岗山拱坝温度场及温度应力全过程仿真研究

采用三维有限元法对大岗山拱坝14号坝段施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析,得到了拱坝温度场及温度应力变化的一般规律。仿真中考虑了坝体材料的热力学性能、浇筑过程、环境温度变化、封拱和蓄水过程。

大岗山水电站拱坝坝肩抗滑稳定分析

根据大岗山拱坝坝址区断层、岩脉、裂隙等结构面的分布状态,确定了坝基处断层、岩脉的加固和防排水措施。采用刚体极限平衡法,计算分析了大岗山拱坝坝肩静力抗滑稳定安全系数,并对其进行了分析评价。结果表明,除右岸块体R2在帷幕部分失效工况下剪摩安全系数略小于标准值外,其余均满足控制标准;总体而言,左岸控制性块体安全系数大于右岸。对于安全系数较低块体,建议加强锚固及防排水措施。

大岗山水电站前期勘测设计中的大坝抗震研究

大岗山水电站坝址区设计地震峰值加速度达到557.5 cm/s2,大岗山拱坝的最大坝高达210 m,其地震动响应规律复杂,通过前期勘测设计阶段系统、全面的研究,抗震方面存在的有关问题在可行性研究阶段已基本明确,采取的相应工程措施满足可行性研究阶段工程抗震的要求,大岗山拱坝的抗震安全性能够得到保证。

大岗山混凝土双曲拱坝体形设计

大岗山拱坝抗震设防等级较高,给大坝体形设计增加了难度。拱坝体形设计遵循"按静力设计,留有余地,同时兼顾动力"的设计思想。介绍了拱坝建基面和体形断面的确定和选取过程。采用拱梁分载法,对坝体位移、应力进行了静力分析。计算表明,几种组合工况下,坝体应力、位移分布较为对称,拱坝坝基面基本处于受压状态,只在拱座局部产生拉应力,应力状态良好。

施工管理数字化体系在大岗山水电站中的运用

介绍了将计算机、GIS、数据库、无线传感器网络等技术相结合的施工数字化管理系统在大岗山水电站中的运用,并详述了三维可视化仿真、施工灌浆、混凝土温控及安全爆破监测4个成果实例。该系统可建立符合现场大坝施工特点的数据采集模式,实现三维可视化查询、混凝土温控查询和分析,以及基础处理工程的过程控制和质量管理。数字化体系的建立能够实现施工数据的集中整合管理与共享,促进施工现场标准化、规范化、精细化和个性化,为建设方的决策提供技术支持。