超深覆盖层上面板坝防渗墙连接板接缝变形机制及优化分析

针对超深软弱覆盖层上的面板坝工程止水缝安全问题,从变形和应力2个方面开展优化研究,揭示了防渗墙连接板趾板面板防渗体系的变形模式,定位了薄弱位置,提出了优化方案,并量化了工程应用效果.结果表明,防渗墙与趾板间沉降差集中在防渗墙与连接板之间的止水缝处,设置多块连接板无法起到逐步过渡沉降差的作用.防渗墙下游侧设置侧向支撑、制作倾斜形止水缝、趾板下设支撑墙均可减小防渗墙连接板间止水缝沉陷变形.相比垂直止水缝和多块连接板的传统方案,所提的防渗墙顶部拓宽连接板倾斜形止水缝以及防渗墙顶部拓宽倾斜形止水缝趾板下设支撑墙的深厚覆盖层上面板坝防渗体系综合优化方案可使防渗墙与连接板之间止水缝沉陷变形分别减小41.5%和53.8%.

胶凝砂砾石坝层面效应及其稳定性研究

以莆田萩芦溪西音水库工程拟建胶凝砂砾石坝为例,概化出静力刚体极限计算模型,并按建基面及不同高程处胶凝砂砾石填筑面进行坝体抗剪断系数与上下游垂直正应力计算分析。结果表明:同一水位荷载时,上游面垂直正应力随胶凝层面所处坝体高程位置升高而减小;当胶凝层面位置一定时,上游面垂直正应力随荷载水位升高而存在降低的趋势。坝基面抗剪断系数及坝踵处正应力随库水位升高而减小,坝趾处正应力随库水位升高而增大;工程建设及正常营运过程中,建议采取相应措施监测及检测胶凝砂砾石坝层面效应。

水布垭面板堆石坝垫层料渗透与渗透变形特性试验研究

水布垭水电站混凝土面板堆石坝高达233m,垫层料的良好性能对于大坝的变形和渗流控制极为重要。文中介绍了基于混凝土面板堆石坝工程建设经验以及水布垭水电站可行性研究阶段试验成果确定的垫层功能要求和垫层料具体设计要求,垫层料的渗透性和渗透变形特性在设计要求中占有重要的位置,详细介绍了施工设计阶段针对垫层料进一步开展的系列渗透变形试验。水平试验取得的渗透系数、临界比降、破坏比降均有大于垂直试验值的趋势,水平试验模型更接近垫层实际填筑情况及其中的水流流态,所以水平试验成果更反映垫层的工程特性;随着垫层料级配和密度的变化,其渗透系数变化范围较大,总体上满足10-4～10-2cm/s渗透系数的要求。但是,粗级配和低密度试样的渗透系数超越设计要求的上限值;临界比降和破坏比降随着垫层料级配和密度的变化没有呈现明显的规律变化,试样内部结构欠稳定。研究成果进一步说明,垫层料级配和填筑密度控制非常重要,垫层的渗透稳定性有赖于过渡区提供有效的反滤保护作用。

沟后面板砂砾石坝溃坝机理模型试验研究

本文通过模型试验揭示了有关沟后面板砂砾石坝溃坝的原因．单纯是面板顶端接缝漏水只出现垂直向下的渗流，上部下游坝坡没有逸出水流．接缝漏水同时面板顶端与坝体之间大范围的相脱开，才会再现上部下游坝坡逸出渗流．溃坝前坝体中部并未全饱和．溃坝机理是坝顶存在ｋ＞１０ｃｍ／ｓ且呈上下游连通的极强透水层，面板顶端又是脱开坝体的，接缝漏水使极强透水层与库水直接相连通，因而产生较大的水平向的水力比降，使之管涌和接触冲刷，同时渗流冲刷坝坡，引起崩塌．最后防浪墙失稳倒塌，库水漫顶而下，最终溃决．

高面板堆石坝渗流控制关键技术问题探讨

国内外面板坝的建设发展迅速,但要兴建300 m级左右的高面板堆石坝,有些技术问题尚需研究。根据国内3座坝和巴西的坎泼斯诺沃斯及其他几座坝的运行性状,从渗流控制的角度提出了高面板堆石坝当前需要研究的面板与垫层的脱开问题、垫层料的优化设计问题以及砂砾石面板坝的排水设计问题,并提出了相应的研究途径。

覆盖层上混凝土面板堆石坝离心模型试验研究

以建于深覆盖层上的梅溪水库混凝土面板堆石坝最大断面为试验断面，采用离心模型试验研究了三种不同趾极长度方案下防渗墙和面板的应力变形特性，探讨了趾极长度对防渗墙和面板应力变形性状的影响，提出了最优趾板长度范围．通过研究，揭示了防渗墙和面板的应力变形规律，为覆盖层上混凝土面板堆石坝的设计提供了科学的依据．

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。

面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。

深厚覆盖层上高面板坝防渗体系设计研究

初步介绍了目前国内外深厚覆盖层上建造面板堆石坝的发展状况,针对多诺、察汗乌苏、那兰3座在建、已建的坝高超过100m的深厚覆盖层上的面板堆石坝的防渗体系设计情况进行对比研究,总结目前国内深厚覆盖层上高面板堆石坝防渗体系设计方法及关键技术要点以及常用的方案设计研究方法,提出防渗体系设计中应考虑的影响因素。

混凝土面板堆石坝双层面板抗裂技术探讨

在分析面板裂缝成因的基础上,根据弹性力学理论及结构分析提出沥青混凝土面板与普通混凝土面板组合的双层面板结构,从而使上下层面板解除约束,释放变形,减小面板拉应力,实现面板抗裂变形与防渗功能分割,通过理论分析及数值计算,验证了此措施的可行性。

基于渗透特性的面板堆石坝垫层料适用性研究

垫层是面板堆石坝的重要分区之一。青海石头峡水电站面板堆石坝填筑施工之前,河床砂砾石料场的检测成果显示,筛除100 mm以上直径颗粒后的土料(直接筛分料),其细颗粒含量很容易低于要求的垫层料范围下限。针对直接筛分料和过渡料开展了渗透变形和反滤试验,运用数值模拟方法预测了大坝渗流场分布及垫层与过渡区可能出现的最大渗透比降。从大坝渗漏控制和渗透稳定性功能要求出发,分析认为直接筛分料不适用于石头峡大坝垫层。针对直接筛分料提出了改进方案,即掺入粒径5 mm以下的颗粒,通过渗透变形和反滤试验复核了改进料作为垫层料的适用性。工程建成后,水库蓄水期间运行性态良好,并经受了地震的考验。通过实例研究,强调了填料特性研究应贯穿土石坝建设的全过程,尤其应重视填筑施工之前尽早开展实际用料适用性的复核试验与评价工作。

覆盖层厚度对面板堆石坝的动力反应的影响分析

文章参考西部某拟建高面板堆石坝,利用FLAC3D软件进行完全非线性动力弹塑性分析,模拟出高面板堆石坝在地震作用下的动力反应。在整个分析过程中,针对不同覆盖层厚度的面板堆石坝,从场地的加速度放大倍数、坝体的永久位移和面板的应力分布3个方面展开分析。结果表明:可以观察到存在一个覆盖层厚度值使得场地的加速度放大倍数呈现一个极大值,将该厚度称为“临界厚度”;通过对坝体的永久位移较为严重的下游面进行变形分析,得出其永久位移所对应的“临界厚度”与场地加速度放大倍数所对应的“临界厚度”相一致;在面板的应力分析中,由于防渗墙材质的影响,面板应力极值点所对应的“临界厚度”相比于前两者有所减小。研究结果可以对在深厚覆盖层上建设的面板堆石坝提供一定的设计依据。

寒冷地区混凝土面板堆石坝垫层的设计

对于寒冷地区的钢筋混凝土面板堆石坝，应根据水库运行特征分区考虑垫层的设计．冬季水位以上区域重点考虑防冻涨问题；水位以下区域考虑垫层的基础及防渗两种功能协调共同发挥作用的问题．对于寒冷地区，垫层宽度的选择是造价、可靠性和施工进度要求的综合考虑结果．施工方法也是设计寒冷地区面板坝时必须考虑的主要因素之一．

面板堆石坝考虑蠕变的面板脱空问题的分析研究

随着面板堆石坝的高度从100 m级发展到200 m级甚至更高,也随之出现了一些人们以前并未关注过的问题,分期施工的面板脱空现象就是其中一个值得关注的问题。采用考虑蠕变的三维有限元分析法讨论蠕变对面板脱空的影响以及考虑蠕变后影响面板脱空现象的各种因素并进行计算分析,发现面板堆石坝面板脱空产生的主要原因是面板材料与堆石体及垫层材料的材料性质相差很大,受荷过程中2种材料产生不协调的变形材料蠕变。通过对影响脱空值的各种因素系统分析,得出了一些规律,为防止混凝土面板堆石坝面板脱空提供了科学依据。

面板堆石坝上游垫层坡面保护

介绍了面板堆石坝上游垫层坡面采用碾压水泥砂浆、喷洒乳化沥青、挤压混凝土等 3种护面方式的施工工艺 ,并对 3种护面方式从可靠性、对面板的约束、施工速度及其对垫层料填筑的影响和经济等方面进行了分析和比较。碾压砂浆护面的施工技术成熟 ,施工速度较快 ,砂浆的碾压可以利用垫层坡面碾压设备 ,投资较少 ,垫层护面效果较好。该方案实施以来 ,未出现大的技术问题。因此 ,碾压砂浆是上游坡面的重要保护措施之一 ,在我国面板坝施工中是使用较广泛的方案。可为面板堆石坝上游垫层坡面保护的设计和施工提供参考依据。

株树桥混凝土面板堆石坝漏水事故分析

简述株树桥混凝土面板堆石坝周边缝、竖缝止水片拉断、撕裂、脱出 ,以致大量漏水情况。经分析 ,事故原因是垫层、过渡层的压缩模量太低 ,一旦止水系统失效 ,半透水垫层不可能起第二道防水幕的作用 ,经计算分析 ,认为垫层。

纳子峡混凝土面板堆石坝垫层及主堆石区渗透变形室内试验分析

根据大通河纳子峡面板砂砾石坝的工程特点和料场情况,对纳子峡水电站下游C1料场B、F区及河床的天然砂砾石土料做了筛分试验,绘制了土料的颗粒级配曲线,得出C1料场B、F区土料满足垫层设计要求,且F区土料更优;同理天然砂砾石亦满足主堆石区料设计要求。根据设计要求的颗粒级配、砂土的相对密度、压实度等,对垫层2A1、砂砾石料区3B1土料做了渗透变形试验,发现土料渗透变形破坏均经历了土样保持原状、细颗粒浮动、形成渗漏通道及土样完全破坏4个阶段,绘制了流速—渗透坡降双对数曲线图,据此求得了垫层2A1、主堆石区3B1土料的临界坡降,再根据现行规范取安全系数2.0,从而求得垫层2A1、主堆石区3B1土料允许渗透坡降分别为0.463、0.163。

Hardfill材料作垫层的面板堆石坝动力分析

面板堆石坝在强震作用下,面板竖缝和周边缝可能产生较大的张拉和剪切变形而导致发生渗漏。Hardfill的材料性质介于混凝土和碾压堆石体之间,用Hardfill材料作垫层能够有效减小混凝土面板及竖缝和周边缝的地震变形。经过三维有限元动力分析,计算结果表明应用Hardfill材料做垫层能够显著减小面板的地震反应和面板接缝的地震变形。

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟。工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的。同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性。

水布垭面板堆石坝下游边坡稳定分析

水布垭面板堆石坝是目前世界上在建同类坝中第一高坝(233m),地质勘探揭示,坝址河床砂卵砾石覆盖层含有砂砾粉土、粉质粘土透镜体。考虑到该工程的重要性及技术上的难度,也为了方便进一步优化设计,很有必要进行稳定计算,以验证砂卵砾石覆盖层对大坝尤其是下游坝坡的稳定影响,提出相应的工程处理措施,并对目前用于稳定分析的方法进行了讨论。