防渗体系破损条件下混凝土面板堆石坝的渗流分析

在分析总结多座高混凝土面板堆石坝面板开裂特征的基础上,结合某高混凝土面板堆石坝工程,将局部防渗体系单元作为破损模拟对象,基于等效均质渗透系数法,利用Midas GTS开展了不同破损部位和破损程度条件下大坝的渗流场分析,并研究了垫层和过渡层是否发生破损对大坝渗流性态的影响。通过对大坝渗流量、浸润线形态等方面的分析,研究结果表明:相同的混凝土面板破损部位条件下,破损程度是影响大坝渗流性态的重要因素;当面板破损程度相同,垫层和过渡层未破损时,其防渗能力仍起到关键作用,大坝渗流场变化不明显;当整个防渗体系均发生严重破损时,大坝渗流性态恶化,渗透安全性明显降低。

某抽水蓄能电站上水库坝址方案研究

坝址选择是水利水电工程建设的重要关键问题,文章拟建的某抽水蓄能电站为一等大(1)型工程,根据上水库工程区地形地质条件,考虑生态红线和重点淹没对象的影响,拟定了上、下两个坝址。从地形地质、水文泥沙、工程布置、施工条件及工期、挖填平衡、建设征地、环境保护和水土保持、可比投资等多个维度进行了技术经济综合比较分析,选定下坝址作为推荐方案。

巴山水电站高折线面板堆石坝运行性状研究

以巴山水电站填筑及运行期的原型观测资料为依据,反演分析了坝体堆石料的非线性邓肯E-B模型参数,用观测资料验证了参数的合理性;以反演参数为依据,采用三维黏弹性有限元仿真计算了坝体开始填筑至经历7.10洪水后面板的应力变形情况,计算分析了面板连接缝变形和面板脱空、垫层料亏坡情况,分析了三期面板局部挤压破坏和裂缝的原因。分析表明:浇筑面板时堆石体沉降未收敛和初次蓄水时涨水过快是三期面板局部挤压破坏和裂缝的主要原因;经历洪水后连接板附近未出现拉应力区域,面板垂直缝及周边缝变形较小,三期面板顶部出现了轻微的脱空;面板折线处与周围变形协调性好,没有出现应力变形突变现象,设置连接板改善了面板的变形及受力状态,效果良好。

折线型面板堆石坝——改善面板应力状态

数值计算和原型观测结果都表明，而板堆石坝靠近两岸的面板拉应力较大，个别部位拉应力甚至超过向板混凝士抗拉强度设计值，由于混凝土抗拉强度只有抗压强度的6％-9％，拉应力往往是确定面板混凝上标号乃至影响面板安全的控制因素。本文提出了以折线型面板替代直线型面板来减小面板上拉应力的新设想，通过某水电站面板堆石坝的三维有限元法数值计算表明采用折线型面板可以有效地减小面板的拉应力，同时面板垂直缝的张开变形和周边缝的张开变形也都减小。因此，对于高面板堆石坝或河谷形状较陡的面板堆石坝工程，采用折线型面板可能更有利于大坝的安全。

超高面板坝面板临界挠度探讨和设计改进

新近建成的一批坝高大于150m的面板坝的面板都发生了沿垂直缝的挤压破坏问题,因此,避免面板发生挤压破坏成为超高面板坝设计中有待解决的重大设计课题。通过分析面板发生挤压破坏的工程实例,提出了面板挤压破坏的临界挠度,通过控制挠度来控制面板压应变,避免面板发生挤压破坏;还提出了超高面板坝防止面板挤压破坏的具体设计改进方法。

基于Elman神经网络的面板堆石坝沉降预测模型

分析了某面板堆石坝运行初期坝体的监测资料,选择水压分量与时效分量为影响因子构建逐步回归分析模型,应用反馈神经网络理论建立Elman神经网络模型,并与逐步回归模型预测精度做了对比分析。结果表明,Elman神经网络模型预测精度高、可靠,有助于分析大坝的安全性态。

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.

面板坝垂直缝失效渗流场有限元模拟

以班多面板堆石坝为例,用有限元方法计算了当面板缝局部失效时各种工况下的渗流场,系统分析了大坝在面板垂直缝局部失效后的稳定渗流场的规律和特点。通过分析计算结果,指出了面板缝的失效位置、失效缝宽、失效缝长以及垫层的渗透系数对等势线和浸润线的影响,并且对面板、垫层和接缝的设计提出建议。

桐柏电站下库坝蓄水初期监测资料简析

初蓄期是水工建筑物首次承担水荷载,各方面物理力学性能首次经受工作条件考验的重要时期。由于水工建筑物在此之前未经过水荷载的作用,所以初蓄期作为水工建筑物在正常工作条件下的适应期,其各方面性能不能处于全面受控状态,因而水工建筑物的初蓄期属于事故发生高概率时期。为了掌握初蓄期水荷载作用对大坝等水工建筑物的影响,布置合理的安全监测设施非常必要且具有重要意义。通过对桐柏电站下库面板堆石坝蓄水初期所取得的部分监测资料进行整理分析,揭示了面板堆石坝蓄水后在坝体变形、渗流和面板接缝变形等方面的一般规律,对其他类似工程具有一定的参考意义。

钢衬钢筋混凝土坝后背管管坝接缝面安全评价

总结了钢衬钢筋混凝土坝后背管管坝接缝面的构造方式,分析了接缝面的破坏机理,指出地震作用组合工况下接缝面主要有沿缝面的剪切破坏模式和垂直缝面的受拉破坏模式。针对这两种破坏模式,建立了基于接缝面应力状态的极限状态设计表达式,用于对接缝面做结构设计和安全评价。算例分析表明,高烈度地震作用使接缝面呈现较大的拉剪应力状态,采用台阶形键槽并配置适量锚筋可使接缝面满足安全要求,管道与坝体能可靠地联合承载。

基于多输出支持向量机和遗传算法的岩土参数反演方法

提出了基于多输出支持向量机(M-SVM)和遗传算法(GA)的岩土参数反演方法.在进行参数反演过程中,根据正交试验产生一系列参数的可能组合;采用有限元法(FEM)得到坝体不同测点处的位移计算值.将不同的材料参数组合作为输入,相应的位移计算值作为模型的输出来训练M-SVM模型,以便模拟坝体位移和材料参数之间的复杂关系.采用GA来求解材料参数反演所对应的优化问题.在进行最优材料参数搜索的过程中,采用训练好的M-SVM模型来替代有限元计算,以获得坝体位移的计算值,从而大大减少了计算所需的时间.根据某面板堆石坝沉降的监测数据和有限元仿真模型,实现了以上反演过程.反演分析的结果表明,本文提出的岩土参数反演方法具有计算精度高和计算效率高等优点,可以应用于实际工程中.

300m级浇筑式沥青混凝土面板胶凝堆石坝设计研究

胶凝堆石料(Hardfill材料)是一种新型的筑坝材料,介绍了Hardfill材料的工程特性和浇筑式沥青混凝土面板的优点,浇筑式沥青混凝土面板胶凝堆石坝成为300 m级面板堆石坝的理想结构形式。对浇筑式沥青混凝土面板胶凝堆石坝的典型剖面和施工方法进行分析研究,并与钢筋混凝土面板堆石坝进行对比,得到浇筑式沥青混凝土面板胶凝堆石坝具有适应性广、充分利用当地材料、工程性能优良、工程量省、便于快速施工、对环境影响小等优点,该坝型将是300 m级面板堆石坝今后的发展方向。

面板堆石坝趾板设计方法探讨

在混凝土面板堆石坝中,趾板是大坝表面防渗体系与地基防渗体系的连接构件,其主要作用是防渗。趾板既是基础灌浆的工作平台,也是周边缝的依托,因此其作用是很特殊的。趾板的特殊地位决定了趾板的设计涉及的因素很多,采用不同的设计方法对这些因素的考虑是不同的。结合典型的具体工程实例,对目前采用的趾板设计的方法、趾板设计中应考虑的相关因素进行了较详细的讨论。认为:以"Y"线作为趾板结构控制线,概念明确,应用方便,且可采用便于施工的平趾板型式;采用"4+X"的趾板设计思想,趾板的设计和基础开挖灵活经济,因此更为科学合理。

水布垭水电站科研工作简介

水布垭水电站将以21世纪初建设的第一高面板堆石坝载入坝工史册。长江科学院作为水布垭水电站的主体科研单位围绕工程设计和建设过程中遇到的技术难题,进行了大量的科研工作,取得了许多创新成果。

结构分区对高面板堆石坝变形特性的影响

中国面板堆石坝的实践经验认为,主次堆石分界线位置倾向下游,有利于高面板堆石坝的变形控制。美国的Palmi提出了主次堆石分界线的位置倾向上游,并适当降低次堆石区的顶部高程,次堆石区顶部位置向下游方向移动的分区理念。为此通过有限元仿真计算,对比两种分区形式对高面板堆石坝应力变形性状的影响。结果表明,这种新型分区理念有利于减小面板的脱空和结构应力,在理论上是是可行的,值得在实践中推广。

水布垭面板坝智能土石方调配系统研究

由于水布垭面板坝的土石方开挖量超过2000万方，填筑量超过1560万方，土石方调配问题关系到整个工程的进展和技术经济效益，为此分析了水布垭面板坝土石方调配的特点，并根据数学模型，对水布垭面板坝智能土石方调配系统进行了功能分析和系统设计。计算机仿真结果表明，该系统具有很好的实用性和可操作性，响应时间约0．5～1S，优于传统土石方调配结果。

200m级面板堆石坝流变分析

针对堆石流变会引起200 m级面板堆石坝面板脱空、压坏等现象,采用沈珠江三参数流变模型对200m级混凝土面板堆石坝进行三维有限元计算,对比了不考虑堆石料流变的计算结果,并分析了堆石料流变特性对坝体和混凝土面板应力变形及面板接缝变形的影响。结果表明,堆石流变较大程度上改变了坝体和面板的变形与应力。

利用旧混凝土重力坝改建混凝土面板堆石坝——西班牙的新耶撒坝

本文根据相关的文献资料,介绍了西班牙新耶撒坝的主要特征。新耶撒坝(New Yesa Dam)是一座在原有的混凝土重力坝(坝高48m)基础上改建、加高的混凝土面板堆石坝。新建的大坝坝高117m,坝顶长500m,上游边坡1∶1.5,下游边坡1∶1.6。加高部分的面板堆石坝上游面板与一座已建的混凝土重力坝在其坝体2/3高处相接。该工程目前正在建设之中。本文给出了该工程的一些主要工程概况和相关的筑坝材料的情况,并重点介绍了面板堆石坝与重力坝的连接设计,以及面板接缝、趾板和坝体的断面设计情况。

河口村水库工程坝线坝型方案比选

根据河口村水库坝址段地质地形条件,选择了4条坝址线,并对可行的3条进行了比选。通过对二坝址(线)混凝土面板堆石坝与沥青心墙坝、三坝址(线)的碾压混凝土重力坝及四坝址(线)混凝土面板堆石坝坝型进行技术经济比较可知,存在的地质问题都可以通过工程措施予以解决。进一步的研究和论证结果表明,修建混凝土重力坝和混凝土面板坝及沥青混凝土心墙坝在技术上均可行,二坝址(线)混凝土面板堆石坝方案在投资、工期及施工方面更具优势。

大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用

对大角度折线型高混凝土面板堆石坝进行系统的研究,探索其受力变形规律,有利于进一步提高混凝土面板堆石坝的筑坝技术,同时拓宽混凝土面板堆石坝的应用范围。以某拟建工程为例,采用三维非线性有限单元法,建立折线型面板堆石坝的数值模型,分析其坝体及面板的应力、应变变化规律,研究折线型坝体结构与面板结构缝变形之间的非线性关系。研究结果表明:采用三维非线性有限单元法进行折线型混凝土面板堆石坝整体性能研究是可行的;折角两侧的坝体沿坝轴线方向具有向折点部位偏移的趋势;在坝体变形的带动下,两侧面板的水平向拉应力和结构缝张开变形增大;重点提高堆石体力学性能,以及利用转角布置的灵活性优化整个大坝的布置条件,可有效地提高折线型面板堆石坝运行的安全性。