面板堆石坝面板出现裂缝工况下的渗流分析

以公伯峡面板堆石坝为例,分析了面板出现裂缝的非常工况下的渗流场,以探讨裂缝对大坝渗流场和渗透稳定性的影响。根据大坝设计剖面和地形剖面剖分网格,采用固定网格有限元全场渗流分析方法,计算了堆石坝防渗结构发生水平或竖向裂缝非常工况下大坝渗流场和渗流量。计算结果表明,基岩上部弱透水层的渗透性对大坝渗流场具有重要影响;面板附近垫层过渡料区中出现较大的渗透坡降,但随着离裂缝距离的增加较快衰减;裂缝的方位和宽度对渗流量和其附近的垫层过渡料区的渗流场有较大影响。

黄河公伯峡面板堆石坝三维湿化变形分析

本文以公伯峡混凝土面板堆石坝堆石料的三轴湿化试验和压缩湿化试验成果为依据,改进了沈珠江Cw Dw 湿化模型,在模型中考虑了周围压力对湿化体变的影响,在已有三维非线性应力应变分析程序TOSS3D中编制了三维湿化变形模块。在此基础上,研究了公伯峡面板堆石坝在稳定渗流和尾水位抬升条件下坝体的湿化变形,并进行了湿化模型参数的敏感性分析。

公伯峡水电站旋流泄洪洞研究总结

中国首次建成的公伯峡水电站旋流泄洪洞已通过了原型观测和专家会议验收。就此,对该泄洪洞的试验研究进行了总结,重点说明3个问题:①公伯峡水电站为什么采用旋流泄洪洞;②旋流泄洪洞存在的水力学问题及解决办法;③怎样优化设计旋流泄洪洞,并提出旋流泄洪洞设计方法,可供设计科研参考。

导流洞改建为旋流式内消能泄洪洞的研究和实践——以公伯峡水电站为例

概述了国内外旋流式内消能工的研究与进展,认为该种内消能工是适合于高水头、大流量高坝建设的新型消能工,是一种适合将施工导流洞改建为泄洪洞的可行方案。以黄河公伯峡水电站为例,论述了竖井旋流式与水平旋流式内消能工在体型优化中的重点与方向问题;泄流能力的协调与匹配问题;通气孔的设计、消能率的构成、空化空蚀、衬砌标准与范围、下游水深的影响等问题。针对旋流式内消能工目前尚无任何设计规范可依据的情况,认为开展进一步的讨论和研究是有必要的。

导流洞改建旋流式泄洪洞研究与应用

我国大多数导流洞为城门洞形断面 ,若改建旋流洞需要改成圆形断面 ,致使二期工程量大幅度增加 ,不经济。结合公伯峡水电站导流洞改建旋流式泄洪洞试验研究 ,采用收缩墩形成水垫塘的技术 ,大大缩短旋流洞的长度 ,同时增加消能力度 ,使泄洪洞的消能率达到 85 %以上 ,流速降至 15m/s以下 ,可防止洞内空蚀和下游冲刷、雾化现象 。

公伯峡面板堆石坝右岸高趾墙设计

公伯峡面板堆石坝电站进水口的引渠段与坝体之间通过高50m的高趾墙连接,高趾墙的结构设计计算采用了材料力学法和有限元法。首先,用平面单宽材料力学法初步确定高趾墙的体形,然后用三维整体材料力学法及有限元法对高趾墙的稳定性及应力、应变进行核算,最终确定高趾墙为潜没式,并采用横向施工缝接缝灌浆使之成为三维整体结构,优化了高趾墙体形。

公伯峡面板堆石坝堆石流变特性反演分析

为了分析堆石流变特性及其对公伯峡混凝土面板应力变形的影响,利用原位观测资料对公伯峡面板堆石坝的变形性态进行分析,采用Merchant黏弹性流变模型,反演计算得到相应的流变参数,并用反演得到的流变参数对大坝受力变形进行计算分析。结果表明:堆石的流变作用较明显,流变期间沉降计算值与实测值的变化规律较吻合,堆石流变对面板应力变形、垂直缝和周边缝变形有较大影响;所采用的流变模型和反演得到的流变参数较合理,能够预测面板坝轴向应力和裂缝的发展趋势。

公伯峡混凝土面板堆石坝位移反演分析

采用基于综合应用人工神经网络和演化算法的位移反演分析方法,对在建的公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形的现场观测结果进行了反演分析,并通过与坝料室内试验和现场载荷试验结果对比,讨论分析了4种主要坝料在现场条件下的变形特性.分析结果表明,公伯峡面板堆石坝坝料现场的填筑质量较好,主要坝料的变形模量均大于相应由试验室试验得到的模量值.3BII砂砾石料在现场碾压条件下可获得较高的变形模量值,是一种优良的筑坝材料.

公伯峡水电站旋流泄洪洞不同闸门开度运行与原型水力特性观测

对公伯峡水电站旋流内消能泄洪洞进行了不同闸门开度运行的模型试验研究,并与部分原型观测结果进行了对比.闸门开度运行方式不同时,上部通气孔的通气状态与旋流洞的流态不同,泄流量和消能率等水力特性的变化规律也均有所不同,应尽量保证旋流泄洪洞的运行为淹没流态和避免闸门小开度或低水位运行.除上通气孔的风速与通风量以外,下通气孔通气量、风速、导流洞出口平均流速、泄流量和总的消能率原型与模型的观测结果均基本一致.

公伯峡水电站混凝土面板堆石坝分区设计

公伯峡水电站的拦河大坝为钢筋混凝土面板堆石坝,最大坝高132.20m。坝址处岩性变化复杂,开挖料质量差别大,设计为了最大限度地利用枢纽工程的开挖料(坝体约利用枢纽工程2?3的开挖料),节省工程投资,对坝体分区进行了深入研究和优化设计。

公伯峡水电站旋流泄洪洞空化特性的原型观测与反演模型试验的对比分析

依据公伯峡水电站旋流泄洪洞原型观测和反演模型试验的成果,对此类新型旋流内消能泄洪洞的空化特性进行了对比分析。分析表明:旋流洞起始段收缩环突扩断面上存在空化现象,但其程度并不足以造成壁面的空蚀破坏;原型观测观察到的旋流洞末端的沟槽破坏有可能是空蚀的结果;水垫塘进口突扩部位、水垫塘末端三角墩部位的原、模型观测结果有一定的差异,缩尺效应导致了泄洪洞内的某些水力特性不相似,小比尺减压模型试验表现出更为严重的空化特性。公伯峡旋流泄洪洞的这些关键部位的空化空蚀特性尚需进一步观测和检验。

公伯峡面板堆石坝混凝土挤压式边墙技术的应用

混凝土挤压式边墙技术是混凝土面板堆石坝上游坡面施工的新方法。 1999年巴西埃塔面板堆石坝建设中首先使用该技术 ,因其替代传统工艺中垫层料的超填、削坡、修整、碾压、坡面防护等工序 ,加快了进度 ,施工质量得到了保证和提高。 2 0 0 1年 10月黄河上游水电开发有限责任公司建设分公司委托陕工局集团进行挤压墙的试验研制工作 ,将这一施工新技术应用于公伯峡水电站面板堆石坝中 ,现已取得了初步成果 ,经设计验证后 。

公伯峡面板堆石坝面板竖向裂缝机理分析

公伯峡大坝面板在水库运行后出现竖向裂缝,每年寒冬后,裂缝不断增加。根据大坝变形监测成果,反演得到坝体堆石E-B模型参数及流变参数,计算分析和预测面板堆石坝变形、面板结构应力,并针对冬季严寒低温、寒潮温降、昼夜温差等恶劣气候条件,进行面板温度应力变化规律和分布规律以及库水位对面板温度应力敏感性分析,得出温度应力是导致面板产生竖向裂缝的主要因素,堆石体流变增加的结构应力是两侧面板裂缝进一步发展的推动因素。

公伯峡水电站发电引水压力管道设计

公伯峡水电站引水压力管道为直接敷设在地基面上的钢衬钢筋混凝土管道,管道按结构力学弹性中心法进行了钢衬、钢筋应力计算,结果满足结构要求。通过三维有限元计算分析,5条压力管道在进水口分缝处及上游副厂房和主厂房分缝处均取消了伸缩节,用可适应微小变形的弹性垫层伸缩管代替。

气温变化和挤压墙约束对堆石坝面板开裂的影响

针对公伯峡水电站堆石坝面板在运行期出现很多纵向裂缝的实际情况,利用能充分反应面板温度和应力边界条件的实测数据,采用有限元子模型分析了气温变化和挤压墙约束对面板开裂的影响。计算和分析结果表明,温度荷载产生的裂缝与实际裂缝在分布规律上相符合,挤压墙与面板间的切向劲度值对面板温度应力影响较大。

公伯峡面板堆石坝三维应力变形有限元分析

基于邓肯-张E-B模型,对公伯峡面板堆石坝进行了应力变形三维有限元仿真计算,获得了其竣工期及运行期的应力变形分布规律,并将运行期的计算结果与实测成果进行了对比分析,进一步探讨了公伯峡面板堆石坝运行期面板的应力变形特性,所得成果具有实际应用价值。

公伯峡面板堆石坝设计与施工特点

结合坝址地形、地质条件 ,公伯峡水电站面板堆石坝设计与施工具有许多特点 ,取得了良好的设计施工质量。这些特点有 :大坝两岸均设置 38 0m和 5 0 0m的重力式高趾墙 ,满足了枢纽建筑物的总体布置要求 ;在主堆石区 (3BⅠ )设立强透水区 ,以确保坝体的抗渗稳定性 ;结合坝料碾压试验 ,采用K30方法对坝体填筑质量进行了试验研究 ,试验表明 ,K30方法可以快捷地检测坝体填筑质量 ;在垫层坡面施工中 ,采用挤压式混凝土边墙坡面施工方法 ,以替代传统工艺中复杂的工序 ,不仅加快了施工进度 。

公伯峡温度监测资料分析

介绍了公伯峡面板堆石坝在坝体监测情况,分析了坝体温度监测数据,讨论了面板和堆石料的温度变化规律,分析了温度变化与面板裂缝之间的关系,初步得出了应采用有限元模型进一步计算温度应力的结论,提出了今后应采取有效面板保温措施和加强面板裂缝发展监测的建议.

公伯峡水电站施工期设计洪水流量的合理选择

针对近年来黄河上游来水偏枯、龙羊峡水库处于低水位运行等特点 ,业主和设计单位对公伯峡水电站施工期的设计洪水流量进行了压缩调整。此举不但解决了截流时间推迟后大坝第一年的安全度汛问题 ,而且取得了可观的经济效益。