沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明:心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3~4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。

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。

基于有限元方法的水利工程坝体稳定性监测研究

为了对林溪水库挡水坝进行稳定性监测,利用有限元方法,对坝体的力学性能进行计算模拟。同时,采用强度折减法,对该坝坝坡稳定性进行计算。结果表明,上游水位高程71.29m时的渗流量有限元结果为69.1m^(3)/d;当水库处于死水位时,黏土心墙逸出点渗透坡降为0.896,不会出现渗透破坏;3种工况下,坝坡抗滑稳定安全系数分别为1.43、1.29和1.21,均未超过限定值。研究结果可为大坝的除险加固和管理提供参考。

任意料在纳达水库沥青混凝土心墙土石坝中的应用研究

纳达水库为沥青混凝土心墙土石坝,坝壳料采用全断面土、石混合料筑坝,属国内近百米级坝壳料采用任意料筑坝的先例。针对坝壳料采用任意料的特点,主要介绍了沥青混凝土心墙土石坝在合理利用土、石混合任意料,渗流控制,坝坡稳定及坝体变形控制等方面的设计成果,相关成果可供设计人员参考。

西北地区沥青混凝土心墙坝坝体填筑料层间关系

沥青混凝土心墙作为土石坝常用的防渗体,其防渗效果显著,适应变形能力强。以西北地区某项目的沥青混凝土心墙坝为例,结合2个天然料场的详查资料,C1料场作为坝体填筑料场,但因颗粒间关系不满足滤土、排水效果,不能直接用作筑坝料。针对坝体的砂砾石填筑料、过渡料及下游堆石料之间的相互作用进行分析,并通过转换保护土与被保护土的形式,对过渡料、填筑料及堆石料的层间关系进行复核,进而得到满足滤土、排水要求的颗粒级配关系。

土石坝心墙病害致渗流场畸变数值模拟研究

土石坝在我国大坝总量中所占比例很大,并且大量土石坝存在超龄超限服役等问题,导致这些大坝发生渗漏破坏的概率有所增加,给大坝运行造成严重的安全隐患。为此,以长河坝为例,通过数值模拟计算研究了当土石坝心墙存在病害且发生渗漏形成优势渗流通道后的渗流场分布,并结合现有大坝渗漏检测技术揭示了渗流场畸变表征与病害位置的联系,为土石坝病害探测提供了新的思路。

基于Geo-studio心墙内高渗透区渗透特性研究

黏土心墙土石坝是我国应用最广泛坝型之一,其优点是适应地基变形能力较强、对地质条件要求较低、就地取材、造价低等。土石坝因自身构造特点存在渗流问题,渗透破坏是诱发土石坝失稳破坏的主要原因。心墙作为防渗体会因质量问题或施工不当等易出现高渗透区域,促使坝体发生渗透破坏,威胁坝体安全。以黑龙江省通河县二甲沟水库的黏土心墙土石坝为研究对象,采用二维有限元数值模拟技术和大数据统计分析方法,研究高渗透区域心墙对土石坝渗流场的影响。结果表明,高渗透区域显著提高坝体渗漏速率及渗漏量,提高心墙出逸点高程,增加局部孔隙水压力,影响心墙右侧(下游)渗流场。随着高渗透区域位置升高,坝体渗漏量逐步减少,心墙出逸点高程逐渐降低,孔隙水压力升高区域逐渐扩大,加剧对单宽渗漏量及心墙出逸点高程影响。高渗透区位置处于距坝基2、7、12和17 m时,引发区域内孔压偏高18%、50%、60%以及90%以上。当高渗透区域渗透系数增加时,位于中位高渗透区域的土体孔隙水压力偏高区域有缩小趋势。研究结果可为未来依据大坝监测数据作渗流反演分析及动态安全监控和评估提供参考,保证大坝在整个生命周期中具有连续性控制,提高坝体安全性。

基于附加质量理论模型的心墙砾石土密实度求解

坝料密实度控制是土石坝心墙填筑质量控制的关键性指标,当前中国西南地区高坝心墙料普遍采用砾石土或掺粒土,传统坑测法测试密实度耗时耗力,而附加质量法目前主要用于堆石料密实度检测,对于心墙料还较少应用。基于附加质量理论模型,提出了一种新的数字量板构建方法。首先基于堆石体上每个测点的测试参数,通过公式计算建立密实度和测试参数的对等关系,得到理论量板;然后通过构建参数对等图制作了两种不同的量板。通过对砾石土心墙坝料密实度进行计算并和坑测法结果对比,验证了此方法的有效性。新的方法计算简便,参数对等灵活,与之前的数字量板相比,具有量板容易扩展、测试范围更广等优点。

台阶法收坡在心墙坝反滤料填筑中的应用研究分析

台阶法收坡在土石坝反滤层填筑中的运用可避免修坡困难、心墙料与反滤料相互侵占、施工效率低等传统施工问题,同时相较于使用“双料摊铺机”,机械设备投入少,但是在一定程度上减小了反滤层的有效厚度。通过对反滤层设计基本原理进行分析及有限元渗流分析,得出台阶法收坡施工致使反滤层有效厚度减小对于反滤层功能发挥及渗流稳定不会造成不利影响,反滤层逸出水力坡降减小明显,可用于心墙土石坝反滤层填筑以提高施工效率、降低生产成本。

心墙堆石坝的水力劈裂分析

水力劈裂的常用计算方法分有效应力法和总应力法,但其计算结果却常有很大差异。本文详细分析了它们产生差异的原因,认为应该用心墙外水压力是否超过心墙上游面处土中的中主应力来判别水力劈裂的发生可能。提出应用有效应力法计算心墙堆石坝初期有效应力和水压力,通过叠加得到总应力,再与心墙前水压力比较来判别是否发生水力劈裂。该方法可以反映心墙渗透性、饱和度、库水位上升速度等对水力劈裂的影响。这样,通过控制这些因素就可避免水力劈裂的发生。最后通过实例计算表明了该方法的合理性。

瀑布沟大坝心墙拱效应分析

在总结前人提出的拱效应系数基础上,对拱效应系数的公式进行了改进,认为拱效应系数应该是实测土压力与上覆土压力和孔隙水压力之和的比值。结合瀑布沟大坝监测资料,用改进的拱效应系数计算公式对大坝心墙拱效应进行计算,并对心墙内拱效应进行动态分析。在施工期,施工工艺是影响大坝心墙拱效应系数的主要因素,填土在仪器埋设以上0～20 m时,拱效应系数较大,随着填土的增加拱效应系数减小,施工期坝体内应力分布在蓄水初期起决定性作用。在蓄水期,心墙上游侧拱效应系数与水位变化呈反相关联,拱效应系数比下游同高程和0+001 m处大;0+001 m处拱效应系数与水位变化呈正相关联,且此处拱效应系数最小;心墙下游处拱效应系数与水位变化呈正关联的关系,在心墙与基岩接触处拱效应系数大于100%。产生这种规律的原因主要有湿化、渗流、水力劈裂作用,三者共同影响,从而导致心墙内应力发生变化。

糯扎渡水电站高心墙堆石坝关键技术研究

糯扎渡心墙堆石坝最大坝高261.5m,可资借鉴的筑坝经验很少,在设计中不可避免地遇到了许多技术难题,如260m级的高坝对土料性能的要求、开挖料的利用和坝料分区、右岸软弱带处理、心墙抗水力劈裂、坝体抗震等。通过开展关键技术问题研究,基本解决了以上难题,使工程得以顺利开工建设,并使我国高土石坝的筑坝水平上了一个新的台阶,所取得的成果可供类似工程借鉴和参考。

沥青混凝土心墙土石坝工程

结合工程实例说明用沥青混凝土作为上石坝心墙是一种既可靠又经济实用的防渗技术。但工程建设中还需针对具体工程施工条件，从沥青混凝土原材料性质、配合比参数、施工工艺等几个方面研究其对沥青混合料压实性能的影响，并在施工中严格控制，才能保证工程要求的沥青混凝土力学性能和防渗性能。

土石坝沥青混凝土心墙材料配合比试验研究

传统观念认为:水工沥青混凝土防渗结构中,碱性骨料可以与沥青中的表面活性物质产生化学吸附,有很好的黏附性;酸性骨料与沥青主要是物理吸附作用,与沥青的黏附性和耐久性无法保证,在长期浸水作用下,沥青膜易被水逐渐置换而从骨料表面剥离,从而导致结构破坏。奴尔水利枢纽工程坝址区内有丰富的酸性天然砂砾石料,距坝址较近,便于开采,但其附近没有碱性骨料料场。依托奴尔水利枢纽工程,采用人工灰岩骨料及天然砂砾料2种骨料,进行了室内沥青混凝土配合比性能试验研究,提出了级配指数r=0.40、填料F=12%、人工灰岩骨料沥青含量B=6.9%和天然砂砾石骨料沥青含量B=6.0%优选配合比,供设计参考。

我国土石坝渗流控制理论发展现状

近年来,我国高土石坝迅速发展,水布垭面板堆石坝高233 m,为世界之最,防渗和排渗相结合反滤层保护渗流出口的渗流控制原理得以充分展现,对大坝的经济性和安全性都有重要意义。我国土石坝渗流控制理论的现代水平主要体现在四个方面:①心墙裂缝纳入渗流控制范畴;②面板坝的渗流控制更加完善;③反滤层的作用更显明确;④排水体的作用进一步发挥。

茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙施工期变形分析

介绍了茅坪溪防护土石坝施工期沥青混凝土心墙安全监测情况,对心墙应力、应变、变形及温度状态等观测资料进行了较详细的分析探讨。目前监测结果为:心墙底部压应力测值较理论计算值小,其增长与心墙高程升高关系协调。心墙不同高程处应变主要受温度、上部荷载及两侧过渡料性质影响,从测值分析心墙中上部应变随高程升高增长较快。心墙与过渡料间位错变形反映心墙压缩变形大于两侧过渡料沉降变形,且心墙中部变形较上、下部变形要大。底部心墙与基座间水平位移变形初期主要受施工影响,后期施工对其影响较小,总体变形稳定。分析表明心墙现阶段变形稳定,应变、应力测值和温度变化正常,工作性态良好,心墙与过渡料及填筑料间能协调变形,符合土石坝变形基本规律。

三峡茅坪溪防护坝沥青混凝土心墙变形监测

在对茅坪溪防护坝施工期沥青混凝土心墙进行安全监测时 ,对心墙应变、应力、变形及温度状态等观测资料进行了较详细的分析探讨。目前监测结果为 :心墙底部压应力测值增长与心墙高程升高关系协调。心墙不同高程处的应变主要受温度、上部荷载及两侧过渡料性质影响 ,从测值分析 ,心墙中上部应变随高程升高其值增长较快。心墙与过渡料间位错变形为 -0 .3 2～ -3 2 .95mm ,反映心墙压缩变形大于两侧过渡料沉降变形 ,且心墙中部变形较上下部变形要大。底部心墙与基座间水平变形为 -1.85～ 17.89mm ,变形初期主要受施工影响 ,后期施工对其影响较小 ,总体变形稳定。分析表明心墙现阶段变形稳定 。

土石坝心墙孔隙水压力成因分析

土石坝心墙在施工过程中会产生超静孔隙水压力。通过对大坝砾石土心墙中不同部位形成的不同的孔隙水压力值进行分析,并结合砾石土心墙填筑时土料含水率、坝前水位、大坝填筑进度以及当地的降水情况等,认为孔隙水压力的形成原因主要是心墙料含水率较高,并且孔隙水压力的极值在上覆荷载固定时主要受大坝砾石土心墙内含水率的影响。心墙内部观测到的压力值有孔隙水压力和坝前水位贯通后的水头压力之分,需分别进行分析。

碾压式沥青混凝土防渗心墙施工模拟试验

新疆某碾压式沥青混凝土心墙土石坝所处地区属于亚热带大陆性气候,夏季高温干旱,冬季严寒,昼夜温差大。为克服地区环境不利因素,根据室内试验数据,进行了沥青混凝土的室外碾压试验,确定了生产性施工技术指标,同时验证了其配合比的实用性,以保证施工质量和施工进度。

房县深峪沟病险水库黏土心墙坝稳定性分析

以房县深峪沟病险水库黏土心墙坝为研究对象,对其渗流稳定和坝坡稳定性进行评估,目的是为加固设计提供参考。设计了校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位的稳定渗流计算,校核洪水位降到正常蓄水位、正常蓄水位降到死水位的非稳定流计算工况,其中正常蓄水位降到死水位的工况又设计了5种降速计算方案,利用自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法计算了不同工况下的坝坡稳定性,分析发现:校核洪水位稳定渗流背水坡安全系数k<1.15,不满足工程稳定性要求;设计洪水位和正常蓄水位工况,安全系数k<1.25,不满足工程稳定性要求。校核洪水位到正常蓄水位的迎水坡满足k≥1.15的要求,背水坡不满足k≥1.15的要求;正常蓄水位到死水位迎水坡在设计的5种降速下均存在时间步不满足k≥1.25的要求,所以该水库属于病险库,需要加固处理。