旭龙水电站泄洪消能设计研究

为了研究高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪的可行性,以旭龙水电站特高拱坝为例,对泄洪消能布置、水力指标、坝身孔口布置方式、体型以及孔口结构抗震影响等方面进行研究和综合比选后,推荐采用全坝身3表孔加4中孔泄洪、下游反拱水垫塘消能方案。研究表明:合适的坝身孔口布置体型可保障泄洪消能安全与减轻岸坡泄洪雾化,反拱水垫塘安全性和经济性较好,孔口结构对坝体整体极限抗震性能无影响,高地震烈度区特高拱坝设计采用全坝身泄洪是可行的。研究成果可为类似工程泄洪消能建筑物设计提供参考。

EXPERIMENTAL RESEARCH ON CHARACTERISTICS OF HYDRODYNAMIC PRESSURE SPREADING IN THE BASE GAP OF ARCH INVERTED PLUNGE POOL

A detailed experimental research on characteristics of the hydrodynamicpressure spreading in the base gap of the arch inverted plunge pool was carried out. The features ofthe distributon of its ampitudes and spectral density and its characteristics in time domain fortwo conditions, i. e. , (1) a through gap and (2) a blind gap were given. The influence of the dampat the joint opening upon the hydrodynamic pressure inside the gap was also investigated.Accordingly, the stabilization mechanism of the arch invert plunge pool was worked out.

反拱水垫塘底板缝隙中动水压强特性的试验研究

对反拱水垫塘底板缝隙中动水压强的特性进行了详细试验研究 ,得出缝口动水压强阻尼特性、盲缝和通缝边界条件对动水压强幅值、时域和频域影响 ,动水压强幅值和谱密度变化规律 ,从而揭示反拱水垫塘底板稳定机理 ,说明反拱底板稳定性比平底板优越。

反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性诸方面之比较

反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构,拟在我国溪洛渡等高拱坝中采用。在高水头、大流量作用下反拱水垫塘能否安全运用其稳定性是关键技术之一。分析了平底水垫塘和反拱水垫塘的稳定性原理,论证了反拱水垫塘底板具有超载能力强、稳定性高的优点,是高拱坝坝身泄洪消能的合理选择。

反拱水垫塘拱端力变化规律的试验研究

分析了反拱水垫塘底板的稳定机理 ,用先进的模拟方法和量测手段 ,对反拱水垫塘拱端力进行了详细试验研究 ,得出在约 30 0米级水头和最大坝身泄流 (双曲拱坝 ) 30 0 0 0m3 s的作用下 ,拱端力沿程及随下游水深变化的规律、其时域和频域的特性。研究表明 ,若能保证两岸山体和拱支座稳定 。

反拱水垫塘底板块上举力变化规律的试验研究

反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构 ,拟在我国溪洛渡等 30 0m级高拱坝中采用 ,其稳定性是其在高水头、大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。结合溪洛渡拱坝 ,试验研究了拱坝坝身泄量达 30 0 0 0m3 /s ,反拱圈横缝止水设施破坏 ,动水压力贯入底板缝隙 ,基岩锚固力失效的极端情况下 ,反拱水垫塘底板块上举力 ,得出底板块上举力分布规律 ,脉动上举力谱密度特性等 ,并推算出拱端的极限推力。研究成果对反拱水垫塘设计、运用和稳定研究具有理论和实际意义。

反拱水垫塘拱圈底板动水压强时域与频域的变化规律

设计试验装置，测量高水头和大流量作用下反拱水垫塘全流场内拱圈底板动水压强．利用分析方法，得出拱圈底板表面与底板缝隙动水压强自相关特征和时空相关特征的变化规律，分析其与反拱水垫塘内水流的流动结构和流态之间的关系，揭示拱圈底板动水压强的变化和传播机理；对其频域特性进行分析，结果表明：拱圈底板表面动水压强的优势频率分布范围较广并比底板缝隙内的宽，其峰值频率分布范围主要集中在0～1Hz，脉动能量均以低频为主．

溪洛渡高拱坝反拱水垫塘与平底水垫塘流场的三维数值模拟比较

采用RNG型k-ε三维紊流数学模型和自由水面"刚盖"的假定,对溪洛渡高拱坝七表孔泄洪工况下,反拱水垫塘与平底水垫塘的流场进行了数值模拟。首先把反拱水垫塘溢流中心线、两岸边附近的流速以及拱底板压强的计算值与相应的模型实测值进行了验证。在此基础上,对两种水垫塘的流态特征、近壁流速沿程扩散特征、底板压强分布等特征进行了详细比较。研究表明,两种水垫塘体型各有利弊。在水舌入水区,反拱水垫塘的流态和底板压强分布更趋合理,而平底水垫塘隅角有高压区,易产生破坏。在冲击区上下游,反拱水垫塘的流态、消能效果和底板压强分布的合理性逊于平底水垫塘。研究成果可为水垫塘型式的选择和设计提供参考。

反拱水垫塘单底板块位移的试验研究

该文结合溪落渡水电站,采用先进的模拟方法和量测手段,对在高水头、大流量作用下,止水完全破坏、锚筋失效等极端条件下,反拱水垫塘单底板块的位移进行了详细的试验研究,得到板块位移沿程变化的规律及其时域特性和频域特性。研究表明,反拱底板由于拱的自锁作用使其保持稳定,稳定性明显优于平底板。

高水头、大流量下反拱水垫塘底板块随机振动特性的研究

反拱水垫塘拱圈底板块稳定性是其在高水头和大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。以溪洛渡拱坝下游出流条件和反拱水垫塘体型为参考,在拱圈底板块间止水破坏、底板块锚筋失效的极端条件下,对拱圈弹性底板块的振动特性进行了研究,得到拱圈底板块振动位移、速度和加速度幅值的沿程分布规律及其时域特性。研究表明,反拱水垫塘与平底水垫塘最大区别在于拱圈底板块能产生锁定,锁定高度受底板缝厚度控制,控制缝隙宽度对于反拱水垫塘的稳定起至关重要的作用。

反拱水垫塘拱圈破坏机理研究

为了揭示高水头和大流量作用下反拱水垫塘拱圈底板的破坏机理,采用物理模型试验研究的方法,结合溪洛渡拱坝表孔水舌作用下的反拱水垫塘,在拱圈底板块之间的止水设施破坏和底板锚筋失效的条件下,对拱圈多底板块的振动规律进行研究,得到拱圈底板块振动位移沿程及沿横向分布的规律、拱圈振动底板块数目与其振动位移的关系。结果表明:-2.0≤x/bm≤1.5为拱圈失稳破坏的危险区域,缝隙宽度的累加效应为拱圈发生失稳破坏的内在原因。

反拱水垫塘衬砌结构整体稳定性研究

本文针对拉西瓦水电站的水垫塘的反拱式底板,通过数值计算,研究了正向荷载和反向荷载作用下的锚固钢筋水平、基岩弹性模量、静水压力和板块分块数量对反拱水垫塘底板整体稳定性的影响,论证了底板的稳定性。

基于刚体极限平衡法的反拱底板稳定性研究

基于两个反拱水垫塘工程实例模型试验研究,在运用刚体极限平衡法定量研究拱座稳定性的基础上,结合有限元分析方法定量研究反拱底板局部稳定性,相对于以往假定拱端推力进而研究反拱底板局部稳定性更加合理,并得出以下结论:在相同运行工况下反拱底板极限抗力大于平底板的1.7～3.3倍;系数β(弦长和反拱半径的比值)越大,边缘板块抗力减小,中间板块抗力增大。在相同或相近β的情况下,极限抗力随板块数增多有增大的趋势。

反拱水垫塘与平底水垫塘底板稳定性的比较

反拱水垫塘是一种新型消能防冲结构,拟在我国溪洛渡等高拱坝中采用,其稳定性是其在高水头、大流量的作用下能否安全运用的关键技术之一。分析了平底水垫塘和反拱水垫塘底板稳定性原理,论证了反拱水垫塘底板具有超载能力强和稳定性高的优点,是高拱坝坝身泄洪消能的合理选择。

反拱水垫塘拱圈底板动水压强变化规律的研究

采用先进的模拟方法和量测手段,对高水头和大流量作用下反拱水垫塘拱圈底板动水压强进行了详细的试验研究。实现了拱圈位于反拱水垫塘流场中任意位置时,同步量测底板表面和底板缝隙中动水压强,得出拱圈底板动水压强沿流程以及沿拱圈横向的分布规律,揭示了底板块上举力的形成和变化机理;提出把底板缝隙动水压强划分为三种形态;提出底板块振动的可能方式;得出拱圈底板缝隙动水压强的频率分布范围比底板表面的更窄,但两者优势频率接近,脉动能量都以低频为主。

反拱水垫塘底板块破坏机理的试验研究

在高水头、大流量作用下,在反拱水垫塘底板块止水设施完全破坏、锚筋完全失效的条件下,对底板块的振动位移与缝隙宽度的变化进行了试验研究,得出了两者之间的变化规律。在此基础上获得了拱圈底板块失稳的破坏机理,即底板块失稳是由于底板缝隙宽度增加的效应。因此,实际工程中,控制底板块的缝隙宽度是防止拱圈失稳的关键因素之一。

反拱水垫塘拱圈多底板块振动特性的理论分析和试验研究

以溪洛渡拱坝下游出流条件和反拱水垫塘体型为参考,在拱圈底板块间止水破坏、底板块锚筋失效的极端条件下,对拱圈弹性底板块的振动特性进行了研究,得到拱圈底板块振动位移幅值沿流程、沿拱圈的分布规律及其时域和频域特性。研究结果表明,随拱圈底板块数目的增多,部分板块形成局部拱作用,拱圈底板块锚固失效的连锁反应及缝隙宽度的累加效应是造成底板破坏的主要原因。

反拱水垫塘单底板块振动特性的理论分析与试验研究

对反拱水垫塘的单底板块振动进行了理论分析,提出了单底板块自由振动的最大位移公式、底板块振动分区及近壁流场的划分依据;得出反拱水垫塘底板块动力特性优于平底板块;得到反拱水垫塘单底板块振动位移的特性及特征量的沿程分布规律,提出单底板块振动沿程分为强振区和弱振区,对反拱水垫塘破坏机理的研究具有重要意义。

反拱水垫塘全拱圈3个底板块运动特性的研究

【目的】揭示反拱底板局部稳定和失稳破坏的机理。【方法】结合溪落渡水电站工程，制作了水垫塘精细物理模型，采用先进的模拟方法和测量手段，研究了在底板块止水完全破坏、锚筋失效，其四周及底部完全贯通的情况下，反拱水垫塘拱圈3个活动底板块的运动特性。【结果】反拱底板块振动的优势频率为0．001～0．1Hz，沿程（x）划分为上下游强振区和冲击弱振区，在x=（-0．30～0．60）m底板块易失稳。【结论】底板块为低频窄带振动，不会发生共振破坏和材料的疲劳破坏。由于底板块形成了长期和局部拱作用，使拱圈保持稳定。

扬压力作用下反拱水垫塘缝隙动水压力研究

以国内某高坝工程为参照,对水垫塘排水和底板锚固措施都失效后,底板缝隙动水压力随扬压力、底板缝宽以及不同止水破坏程度这3个关键因素的变化规律进行了理论分析和试验研究。研究表明,止水正常时,由于底板表面动水压力脉动、底板振动,使缝隙动水压力大于扬压力;止水破坏后在小扬压力范围内,缝隙动水压力增大,但增幅随扬压力增大而减小、也随底板缝宽增加、或止水破坏程度增加而减小;止水破坏后在大扬压力范围,缝隙动水压力减小,但减幅随扬压力增大而增大,也随底板缝宽增加、或止水破坏程度增加而减小。分析了水工规范中底板块安全系数的不妥之处,建议用缝隙动水压力代替扬压力准确计算底板块安全系数。工程中应尽可能做好排水措施,确保水垫塘排水设施正常运行。