金沙江上游巴塘水电站沥青混凝土心墙堆石坝设计

金沙江上游河段的巴塘水电站工程,其挡水建筑物为最大坝高69m的沥青混凝土心墙堆石坝,工程坝址区地震基本烈度为Ⅷ度,区域地质条件较为复杂,存在一定的技术问题。在分析和借鉴国内外已建的类似工程的基础上,结合工程本身的实际技术特点,就该工程坝体结构设计、坝基处理、坝坡设计、沥青心墙与混凝土基座的连接方式、防渗心墙沥青混凝土材料的设计参数等方面进行了一些有益的方案设计。这些设计在工程上的实际应用,最终确保了工程建设的顺利实施,相关设计成果可为后续类似工程的设计提供一定的参考。

托帕水库大坝沥青混凝土心墙设计及渗流特性分析

沥青混凝土具有防渗性能好和便于施工等特点,常作为水利工程的防渗材料。针对新疆托帕水库特有的坝址地形条件进行沥青混凝土心墙坝设计,详细阐述了沥青混凝土心墙的型式、布置型式、断面尺寸以及心墙与各部位衔接等方面的设计,并对已设计的沥青混凝土心墙坝进行渗流计算分析。结果表明:设计的沥青混凝土心墙坝结构合理,防渗设计满足规范要求。

考虑压实质量和改进本构的沥青心墙坝性态分析

针对邓肯-张模型对沥青混凝土心墙料力学性质描述偏离的不足,改进了心墙沥青混凝土本构模型;同时,考虑实际施工中各分区坝料压实质量空间差异导致的物理力学特性空间差异,提出了考虑坝料实际压实质量的大坝有限元分析方法。首先,通过数字大坝系统采集到的施工数据,对大坝各坝料分区进行压实质量空间估计;其次,建立各坝料分区本构模型参数与压实质量的定量关系,实现对任意单元材料参数的空间估计,并通过Abaqus软件的二次开发,实现坝料本构模型参数的每个单元赋值;最后,结合工程实例,对沥青混凝土心墙堆石坝施工期结构性态进行精细数值分析。结果表明,考虑坝料实际压实质量的数值模拟可以更好地反映大坝实际施工过程的应力变形情况;改进后的本构模型提高了心墙变形计算的准确性,为精确分析沥青混凝土心墙堆石坝结构安全提供了有效途径。

复杂地质条件下沥青混凝土心墙坝风险识别方法

针对复杂地质条件下沥青心墙坝风险识别问题,本文从“三高一深”复杂地质条件、沥青混凝土心墙和传统土石坝三个风险维度,系统建立沥青混凝土心墙坝风险指标体系。针对主客观信息融合不充分问题,本文采用三角模糊层次分析法(TFAHP)确定风险指标主观权重,通过指标重要性评价法(CRITIC)确定其客观权重,并利用博弈论法(GT)计算最优组合权重,构建基于TFAHP-CRITIC-GT组合赋权模型的沥青心墙坝风险智能识别方法。实例分析表明,新疆奴尔沥青心墙坝工程复杂地质条件风险指标权重占比0.516,是该工程的重要风险因素。综合考虑复杂地质条件风险对于准确识别沥青心墙坝风险因素具有重要工程意义,本文提出的指标体系及识别方法对于西部地区复杂地质条件大坝风险识别及评价研究具有推广价值。

SH波不同入射方位下沥青混凝土心墙土石坝响应特性及安全评价研究

地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙和坝体的破坏模式及安全评价的研究存在较大不足。考虑SH波入射方位角的空间任意性,基于波场叠加原理构建了地基边界上的非一致自由场,建立了SH波三维空间斜入射下的波动输入方法;基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式,提出了依据瞬时拉应力和瞬时抗拉强度判别单元抗拉破坏的心墙安全评价方法;分析了入射方位角对过渡料与心墙之间的位错、心墙应力的影响规律,开展了坝体单元抗剪破坏评价,明确了不同入射方位下心墙和坝体的抗震薄弱部位。结果表明:地震波振动方向平行于水流向是过渡料位错、心墙拉应力和坝体局部动剪切破坏的最不利激振方位。与振动方向平行于坝轴向相比,振动方向平行于水流向时过渡料水平向脱开和竖直位错分别增大19.25倍和2.19倍,心墙最大拉应力增加1.8倍,上游坝坡单元发生动剪切破坏的深度加深。相对本文提出的心墙抗拉破坏判别方法,传统判别方法会导致心墙的破坏程度被高估。

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动响应分析

由于良好的环境适应能力沥青混凝土心墙坝是我国西南强震区深厚覆盖层场地的优选坝型,然而对于沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震作用下的抗震安全评价研究尚有不足。采用改进的Clough-Penzien功率谱结合随机函数,充分考虑地震动频率与强度的非平稳特征,生成了一系列与反应谱拟合的非平稳随机地震动集合,以某深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝为例,对其坝顶水平加速度及竖向永久变形等响应的均值及变化范围等进行了统计分析及分布检验,揭示了覆盖层与坝体响应均值及变异性沿高程变化规律,并通过概率密度演化方法,展示了坝顶水平加速度概率密度沿时间的演化过程,同时对生成的55条非平稳随机地震动进行调幅,结合多条带分析法易损性分析方法开展了深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动易损性分析,给出了以震陷率为破坏等级控制指标的坝体易损性曲线,为深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝的抗震安全评价提供了新的方法和思路。

不同基座高度对沥青混凝土心墙堆石坝受力特性的影响研究

为研究不同基座高度对沥青混凝土心墙坝受力特性的影响,采用邓肯-张E-B模型作为坝体及心墙的本构模型,对大坝施工和蓄水过程进行模拟,并依据基座与心墙的高度关系拟定5种计算方案,对比不同基座高度下堆石体和心墙的受力特性。结果表明,基座越高,大坝堆石体竖向位移及第一、三主应力越小,而心墙第一、三主应力越大,竖向位移则随基座增高而减小。在此基础上,利用熵值法构建了基座影响定权模型,量化了基座高度变化对大坝不同部位的影响程度:基座高度变化对心墙的影响(权重56.06%)最显著,建议工程设计和安全评价需要考虑基座高度发生变化时对心墙第一主应力状态的影响。研究成果可为沥青混凝土心墙堆石坝工程设计和施工提供参考依据。

粗骨料最大粒径对心墙沥青混凝土力学性能影响研究

为了研究粗骨料最大粒径在沥青混凝土心墙材料中的适用性,通过配合比试验优选出粗骨料最大粒径为19mm和31.5mm的两组心墙沥青混凝土配合比参数,对比其力学性能的差异,分析粗骨料最大粒径对其力学的影响。由试验结果可知:粗骨料最大粒径对心墙沥青混凝土的水稳定性影响不大,但对其渗透性能、抗拉强度及抗弯强度有一定影响,且粗骨料粒径越大其性能越差,为大粒径骨料应用于心墙沥青混凝土的研究提供参考依据。

碱性骨料沥青混凝土试件技术性能测试分析

沥青心墙是碾压式沥青心墙大坝的渗控设施,其性能决定水库蓄水成功与否。当选定沥青混凝土的配合比后,需对其进行制定试件并进行试验测试,通过对试块进行马歇尔和劈裂抗拉、压缩和水稳定等试验,判断其强度、变形等多项综合性能。为拟选混凝土配合比提供科学数据支撑,并作为现场碾压沥青混凝土具体操作和质检把控的根据和依托。

大坝沥青混凝土心墙施工技术及质量控制

大坝作为一种重要的水利设施,其安全性直接关系到下游人民生命财产的安全。沥青混凝土心墙大坝的防渗功能主要靠坝体内部的沥青混凝土心墙来实现。采用沥青混凝土心墙作为主体材料,通过精准施工和严格质量控制可以有效防止大坝内水的泄漏。随着我国大坝建设规模不断扩大,沥青混凝土心墙施工技术也日益成熟。但是,由于大坝结构复杂、施工环境恶劣,沥青混凝土心墙施工仍存在一定难点和问题。文中将从大坝沥青混凝土心墙施工技术和质量控制两个方面进行研究。为大坝长期安全运行提供技术保障。

新疆某水库心墙碾压沥青混凝土配合比研究

BMD水库作为一座百米级的碾压混凝土心墙坝,其安全建设和运行对流域社会经济可持续发展具有举足轻重的作用。高沥青心墙坝对心墙沥青混凝土的性能要求较高,充分考虑不同高度沥青混凝土心墙的应力作用,通过室内试验优选出油石比:6.7%,级配指数:0.39,填料含量:12%和油石比:7.0%,级配指数:0.39,填料含量:13%的2组心墙沥青混凝土配合比。以适应坝体的应力和变形,从而优化坝体结构。合理的心墙沥青混凝土配合比参数不仅能够减少试验工作量,控制工程建设成本,而且能够保证工程的安全运行。

水库大坝沥青混凝土心墙施工技术及效益分析

沥青混凝土因其出色的抗渗性、高变形容量、构造简洁、工程量小、施工迅速、安全可靠及环保特性,相较于其他心墙材料更具优势。其防渗性能优异,可达10-8以上,兼具良好的塑性与柔韧性,能自适应坝体形变,并对既有裂缝具有自我修复能力。自20世纪70年代以来,我国已建成多座沥青混凝土心墙坝。本文以广南县赛京水库大坝为例,深入探讨了沥青混凝土心墙的施工方法、工艺、拌和站布局、沥青混合料的拌制、机械配置及质量控制,旨在为中小型工程提供有益的沥青混凝土心墙施工方法参考。

新疆某水库沥青混凝土心墙砂砾石坝渗流分析

新疆某水库工程大坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝,坝体防渗系统由沥青混凝土心墙+混凝土基座的形式组成。结合地形地质情况,借鉴国内类似工程经验,对工程渗控系统进行合理设计,并采用二维、三维有限元方法进行渗流计算分析。结果表明:在各种计算工况下,工程各部位的渗流场分布合理;各部位的最大渗透比降均未超过其相应部位的允许值,满足渗透稳定要求;坝体、坝基渗流量占河道全年径流量的1.8‰。该工程渗控系统设计满足规范及设计要求。

烂泥山水库沥青混凝土心墙坝抗震安全分析

沥青混凝土心墙坝是一种水利工程的坝型设计,其核心部分是使用沥青混凝土作为心墙。为了提高沥青混凝土心墙坝的抗震安全性,以贵州省铜仁市碧江区烂泥山水库工程为研究对象,结合坝体材料空间变异性与随机地震动进行随机响应分析。实验结果表明,综合材料空间变异性和随机地震动两种随机因素的坝顶水平峰值加速度更大,分别为4.48 m/s^(2)、5.68 m/s^(2)。研究方法对烂泥山沥青混凝土心墙坝抗震安全分析具有一定的参考价值。

坝口河沥青混凝土心墙坝三维地震响应分析

坝口河水库沥青混凝土心墙坝修建于河道拐弯处,上、下游坝体均偏向于左侧,形态特殊。本文对该心墙坝展开三维时程法动力分析,坝体动力本构模型为等效线性模型。计算得到了坝体的加速度分布、动位移等结果,并采用沈珠江的残余应变增量模型获取了震后永久变形。计算结果显示,坝体结构的一阶周期为0.38s,一阶振型以顺河向变形为主,在振动过程中坝体加速度随着坝高放大,具有明显的“鞭梢”效应,动位移最大值约12cm。震后永久变形以竖向沉陷为主,最大沉陷约24.63cm,出现在坝顶。本文研究成果可为大坝设计提供科学依据,也可为同类工程参考。

土石坝沥青混凝土心墙应力状态计算分析

构建了土石坝的材料本构模型和接触本构模型,采用有限元法分析了某工程沥青混凝土心墙坝的应力状态和变形情况,探讨了不同心墙材料参数、心墙底部与基座之间连接方式对心墙应力状态的影响。

SV波空间斜入射下沥青混凝土心墙响应特性及抗拉破坏评价研究

地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙响应和动态抗拉破坏研究存在较大不足。考虑SV波入射方位角和斜入射角的空间任意性,基于波场叠加原理构建了地基边界上非一致自由场,建立了SV波空间斜入射波动输入方法。基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式,提出了依据瞬时拉应力和瞬时抗拉强度判别心墙单元抗拉破坏的新方法。分析了入射方位角、斜入射角对沥青混凝土心墙加速度、应力空间分布的影响规律,揭示了空间斜入射相对垂直入射造成心墙局部拉应力激增导致心墙破坏机理,论证了传统静态强度判别方法相对本文方法对心墙破坏判别的误差,明确了不同入射方式下心墙抗拉破坏区分布特征。结果表明:与垂直入射相比,空间斜入射下心墙水流向、坝轴向和竖向加速度最大增加54%,9.2倍和5.2倍,心墙拉应力最大增加14.2倍,忽略空间斜入射,会严重低估心墙加速度和应力响应。入射方向越偏向坝轴向且斜入射角越大,心墙迎波侧更容易发生拉裂破坏;传统静态强度判别方法,会造成心墙较大的拉裂破坏判别误差。

拉洛水利枢纽沥青混凝土心墙与廊道连接型式研究

柔性沥青混凝土心墙与刚性混凝土廊道之间的连接部位是大坝防渗体系的薄弱环节。为了确保连接部位的经济性与可靠性,针对拉洛水利枢纽高沥青混凝土心墙堆石坝,设计了3种不同的连接型式。考虑沥青混凝土心墙、混凝土廊道、土石坝填筑料与基岩四者之间的相互接触受力特性,分别建立有限元模型模拟坝体填筑和蓄水过程,研究了在竣工期与蓄水期3种不同连接型式条件下心墙与混凝土廊道的应力变形特性,对比分析了各种连接型式的优缺点,提出了混凝土廊道与沥青混凝土心墙的最优连接型式。结果表明:若竣工期心墙与两边过渡料沉降均匀,则心墙拱效应小;蓄水期心墙与廊道水平位移不协调会导致心墙底部竖向应力突变;连接型式3能使得沥青混凝土心墙、廊道与廊道后堆石料共同协同变形,是最优设计方案。研究成果可为沥青混凝土心墙结构型式选择提供理论依据。

考虑建基面的沥青混凝土心墙坝竣工期沉降计算

为探究不同建基面形状对沥青混凝土心墙坝竣工期沉降的影响,采用邓肯-张非线性模型对轿子山沥青混凝土心墙坝的竣工期坝体沉降进行了计算。对比依据轿子山大坝实际剖面简化而来的理想算例以及不同坝高的其他典型工程计算结果,发现在数值模拟中计算大坝的最大沉降占比时,应该使用修正后的坝高,即总坝高减去心墙向下延伸的高度,且坝高90~140 m范围内最大沉降比与坝高之间为线性关系。为了进一步验证上述发现的普遍性,又对理想坝型研究了不同坝体建基面形状与心墙及过渡层(向下)延伸段对坝体沉降的影响。结果表明:在相同坝高下,坝体与基岩的交界面与水平方向的夹角越大,坝体最大沉降越小,从基岩受力变形角度初步解释了坝体沉降变化的原因,即是侧向分担了部分坝体自重;心墙及过渡层延伸段的存在会使坝体最大沉降略有减小,但延伸段高度及倾角的变化对坝体沉降的变化影响不明显。建议在坝基开挖的过程中,尽量使上下游建基面与水平面间保持一个尽可能大的夹角,同时将心墙及过渡层向坝基深处延伸一段距离。研究成果可供沥青混凝土心墙坝工程设计和施工参考。

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。