岩性特征对混凝土坝体-基岩原位直剪试验力学特性影响分析

以广西巴马县坡月水库工程为研究对象,采用平推法开展不同法向应力(0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 MPa)下混凝土坝体-基岩原位直剪试验,探究岩性特征对混凝土坝体-基岩力学特性的影响。结果表明,不同法向应力下试样的剪切应力-位移曲线均表现出试样内部初始缺陷受力微裂纹扩展的稳定扩展阶段、微裂缝逐渐扩展形成宏观裂缝的不稳定扩展阶段及混凝土与岩体分离的开裂阶段3个阶段;法向应力、岩体岩性对试样的断裂能均有显著影响。不同法向应力下,试样断裂能的范围为16.65~177.28 N/m,断裂能随着法向应力或灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或风化程度增大而减小;混凝土坝体-基岩的抗剪强度随基岩中灰色砂岩含量增大而增大,随泥质粉砂岩含量或基岩风化程度增大而减小。研究结果可为类似研究提供试验参考。

基岩地基上心墙堆石坝基座体型对基座结构的影响

为研究合适的基座体型方案,以重庆巫山庙堂水库为例,采用数值模拟的方法分析了基座上游侧角、下游侧角和宽度对心墙与基座连接结构的影响,并提出了基座体型优化方案。结果表明,对于基座应力,影响程度由大到小依次为下游侧角>基座宽度>上游侧角;对于心墙竖向位移,影响程度由大到小依次为上游侧角>下游侧角>基座宽度;优化方案有利于连接结构的应力安全和变形控制,各项指标均有不同程度下降,尤其是拉应力最大值较初始方案降低了71.1%,此优化方案可供同类工程参考。

水电工程大坝基岩三维随机裂隙岩体灌浆数值模拟

针对目前裂隙岩体灌浆数值模拟主要以单一裂隙或者二维裂隙网络为研究对象,且多未考虑隙宽随机性分布的现状,该文首先利用Monte-Carlo方法构建隙宽服从随机分布且耦合灌浆孔的三维随机裂隙网络灌浆模型;然后采用三维离散元软件(3DEC)模拟多级水灰比浆液在裂隙网络中的扩散过程,并分析压力场、单宽流量场的分布特征。运用该方法模拟某水电站灌浆孔基岩帷幕灌浆过程,结果表明:压力由灌浆孔壁向裂隙内呈非线性衰减,在灌浆孔附近压力衰减速率最快;浆液流量因水灰比的逐级变浓而随着灌浆时间的增加呈阶梯状下降;将模拟灌浆量和灌浆时间与实际值对比,相对误差分别为-17.11%和3.11%,模拟结果与实际值基本吻合,验证了该方法的可用性。

坝体岩基-橡胶粉改性混凝土现场抗剪(断)试验研究

坝体岩基与混凝土间的抗剪(断)参数关系着大坝的设计和运行安全。利用橡胶粉能够增大混凝土内部各质点的摩擦和能量耗散的特性,结合淌水崖水库,通过现场试验,比较了普通混凝土和橡胶改性混凝土与岩基的抗剪(断)性能。结果表明:橡胶改性混凝土与岩基的抗剪断和抗剪性能均优于普通混凝土。橡胶改性混凝土与岩基的抗剪断摩擦系数为1.344,普通混凝土与基岩的抗剪断摩擦系数为0.790,抗剪断摩擦系数提高了70.1%;橡胶混凝土与岩基的凝聚力与普通混凝土基本相当。就抗剪参数而言,橡胶改性混凝土与岩基的抗剪摩擦系数为1.108,普通混凝土与基岩的抗剪摩擦系数为0.683,抗剪摩擦系数提高了62.2%;橡胶混凝土与基岩的凝聚力几乎是普通混凝土的两倍,橡胶混凝土与岩基的凝聚力为0.138 MPa,而普通混凝土的凝聚力则为0.061 MPa。分析探讨了橡胶粉能够改善混凝土与坝体岩基抗剪和抗剪断性能的机制,为提高坝体岩基-混凝土的抗剪(断)参数提供了一种有效的技术措施。

基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法

针对基于确定性数值模型的各种常规反分析方法未能综合考虑各种不确定性因素影响,因而难以有效模拟复杂工程系统的不确定性特性这一不足,对工程结构系统中的不确定性反分析方法问题进行了研究.从不确定性分析角度,把工程结构看作为不确定性系统,提出基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法,将信息熵理论与贝叶斯法有机结合,使不确定性反分析的系统辨识问题转换为对贝叶斯准则函数的最优化求解问题,并通过适当的优化求解方法,实现对工程结构参数或荷载项源的反演分析.对坝体和坝基材料参数的实例计算结果表明,该方法反演结果正确,精度高于目前常用的确定性反分析方法.

高坝基岩多点变形监测的GRNN模型研究

为有效地进行大坝基岩多测点变形分析预测,在既有的大坝变形安全监测数学模型结构基础上,利用广义回归神经网络(GRNN)良好的非线性拟合能力建立变形预测模型,并针对高坝基岩多点位移计监测的实际情况,以多个测点的变形量为分析对象,在利用历史变形资料进行训练后实现多点变形预测。实例计算与比较结果表明,GRNN模型计算快、精度高,是进行多测点非线性变形监测预报的有效工具。

复杂地基对西龙池面板堆石坝三维应力及变形的影响研究

西龙池抽水蓄能电站的下水库大坝为沥青混凝土面板堆石坝 ,坝址碎石料覆盖层较深 ,且河床基岩面向下游倾斜 ,大坝设计中如何合理利用坝基覆盖层碎石料并减少坝基开挖量是十分重要的问题。本文采用清华非线性解耦K G模型 ,进行大坝三维非线性有限元分析 ,研究了蓄水期坝体变形特点及下游边坡及坝趾区坝基的稳定问题 。

雅砻江谷底卸荷松弛现象与深厚覆盖层特征

雅砻江河床覆盖层厚度多在30m以上,最厚可达51.6m。覆盖层横向上厚度变化较大,纵向上可明显分为3层,上、下部以正常河流相为主,厚度较薄;中部以洪积、崩积、坡积、湖泊沉积堆积与冲积混合堆积为主的加积序列,厚度相对较大。在谷底基岩面以下,岩体通常存在20m厚左右的卸荷松弛带,弱风化,具有透水性好,岩体完整性较差,工程力学性状差等特征,其潜在的工程效应是坝基渗漏。覆盖层深厚是第二层加积序列所致,谷底形成时间长,以致谷底有足够的时间卸荷松弛和风化。

中国尾矿坝地震安全度（2）──大石河尾矿坝基岩输入地震动的确定

在回顾已有确定输入地震动方法的基础上，通过对地震动参数衰减规律的研究分析，结合场地特点，本文提出了三种可用于大石河尾矿坝动力分析的基岩输入地震动时程曲线．

数值模拟研究堤坝基岩软弱结构面形成集中渗漏通道

国内外学者对堤坝渗透变形进行了大量的研究,但是他们把注意力主要集中在第四系松散层上。软弱结构面在适当地质环境条件下,可形成集中渗漏通道。针对前人对此研究不足,建立了基岩软弱结构面集中渗漏通道模型。根据集中渗漏通道的透水性能不同,数值模拟研究了其形成过程,及此期间堤内流场的变化情况。结果表明:基岩集中渗漏通道的发育,对堤内已发生的管涌有一定的影响,存在促使其进一步冲蚀扩展的可能性。工程实例验证了数值模拟结果在一定程度上的合理性。

神经网络在高坝基岩多点位移计监测分析中的应用

针对高坝基岩多点位移计监测的实际情况,采用神经网络预报模型,对基岩变位中一孔多点监测、多孔联测和裂隙开合度等工程监测分析实际问题进行研究。通过对反向传播(BP)模型输入层因子的比较分析,并以实测资料加以训练,建立了多种基岩变形的预测模型,预测效果好,有利于多点位移计监测资料的综合分析及对高坝基岩状态的监控。

坝体与坝基材料参数的薄层单元有限元反分析

为了更加合理有效地反演大坝坝体及坝基岩体材料的物理力学参数,对基于薄层单元有限元的反分析方法进行研究。在常规三维有限元基础上,通过设置薄层单元来模拟坝体裂缝和坝基岩体断层、软弱夹层及破碎带等构造,它能有效模拟界面的张开和剪切滑动等特性;探讨了薄层单元分析的原理和方法,并针对坝体混凝土弹模和坝基变形模量等参数,提出具体的反演分析方法。工程实例计算结果表明,与常规三维有限元反分析方法相比,薄层单元有限元模型能更好地反映大坝结构及其基础构造的实际状况,因而其参数反分析结果更为合理可靠。

小湾水电站工程的挑战与思考

小湾水电站位于我国西南高山峡谷地区,地形地质条件复杂,坝高、库大,泄洪流量及功率大,技术难度高,在许多方面均超越了现行规程规范及以往的认知,极具挑战性。该工程复杂高边坡、拱坝及拱座、坝基岩体开挖卸荷松弛、混凝土骨料料源、拱坝混凝土温控及裂缝、物探检测与安全监测、引水发电系统及临时设施、"数值小湾"等方面积累的经验和教训,必将使我国的高拱坝建设迈上一个新台阶。

大西沟水库大坝镶嵌碎裂结构基岩的防渗处理

大西沟水库大坝基岩呈镶嵌碎裂结构,坝基开挖过程中出现硫化氢异常气体,其对坝基混凝土有腐蚀性。经分析,基岩镶嵌碎裂结构、地下水水温低、浆液渗流速度快、溶有硫化氢和硫酸根离子等因素造成了试验性灌浆质量差。鉴于此,选用混合浆液和硅溶胶浆液作为帷幕灌浆材料,根据沿轴线地质情况差异对帷幕灌浆区进行划分,对各分区采取不同的灌浆材料组合,并采取适宜的施工方法以防止岩体扰动和劈裂。此外,通过增设混凝土截渗槽、新加混凝土盖板、填筑反滤料等措施解决表层基岩渗流问题。水库蓄水运行期的连续渗流监测结果表明,坝基处理措施作用良好,地下水渗流状况正常。

丹江口工程大坝加高后的几个水力学问题

依托1∶100水工模型试验成果,重点介绍了丹江口大坝加高后的几个水力学问题如泄流能力、坝面压力特性、河床局部冲刷、下游河道流速流态、泄洪对电厂及航运的影响等。研究显示：大坝加高后泄流能力可满足设计要求,坝下河床冲刷加重,挑距加远,设计洪水22 300 m^3/s时坝下冲坑最低点高程为43.0 m,各级泄量冲坑上游坡均缓于临界坡,也略缓于初期工程同级流量冲坑的上游坡;坝下600 m以内为护岸工程重点防护段,岸边流速为5.8～9.8 m/s;泄洪对丹江口电厂影响较小,对自备电站不利影响较为显著;最大通航流量6 200 m^3/s时下游引航道口门区流态复杂,水流较混乱。

坝前基岩高坎对高拱坝坝踵应力的影响

针对高拱坝坝踵易开裂这一问题,以200 m高的科恩布赖茵拱坝为例,分析了该坝坝前高坎对坝踵应力的影响,认为坝前基岩高坎与坝体相结合的这种方式对拱坝坝踵应力有不利影响,会导致坝踵发生严重开裂。

高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下河床基岩冲刷平衡深度的数学模型

应用紊动射流理论和水流动量方程,建立了高拱坝挑流水舌左右碰撞作用下,考虑水舌空中扩散三维性、漏碰流量以及碰撞能量损失的河床基岩冲刷平衡深度的数学模型。试验验证模型是合理可行的,对高拱坝挑流水舌碰撞作用下的水垫塘设计和应用具有参考意义。

水电工程坝基岩体研究现状与发展的思考

以国内部分重点水电工程为例,对我国水电工程建设中坝基岩体质量分类、主要岩石力学参数的选取、大坝建基面的确定及弱风化岩体利用情况进行总结与分析;指出简化的坝基岩体多因子分类、岩体力学参数的提取与岩体质量分类相配套、按等值线提取岩体物理力学参数并动态确定大坝建基面的方法,应是水电工程坝基工程岩体研究的发展趋势。

龙滩水电站碾压混凝土大坝建基面开挖轮廓设计

龙滩水电站碾压混凝土大坝为目前世界上最高的碾压混凝土坝,最大坝高216.5m,其坝基的工程地质条件优越,坝基岩体较完整,力学强度高,大坝不存在沿坝基础深部的滑动失稳条件。但如何避开进水口反倾向岩质高边坡,充分利用坝址的岩体条件设计大坝建基面的开挖轮廓,达到既安全又经济的目的,一直是勘测、设计和科研等方面的重要课题,这一问题已基本得到解决。本文主要介绍龙滩水电站碾压混凝土坝整体稳定控制面确定结论及坝基可利用岩体选择依据、开挖轮廓设计、岩体质量检测标准及地质缺陷处理方法等。

辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态地震反应分析

以裂缝状态下辽宁葠窝水库混凝土重力坝为研究对象,选用混凝土弥散裂缝本构模型,模拟强震下坝体裂缝产生与破损的全过程;利用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析法,描述库水-坝体-基岩动力耦合非线性效应,建立了溢流坝段地震反应分析三维有限元模型。通过对数值模型输入El Centro波,考虑库水水位变化状况,分析了溢流坝段强震响应规律与破坏特征,据此评价溢流坝段的强震安全性。分析表明:由于坝体先期存在的裂缝影响,坝踵区、坝趾区、牛腿区及闸墩与溢流堰交汇区均易发生开裂破坏;先期存在的裂缝与混凝土老化及结构劣化,显著降低了闸墩的整体刚度、消弱了坝体局部强度,增大了溢流坝段的动力反应。