The analysis for stress-strain characteristics of concrete cutoff wall built in deep cladding foundation

Combined with a proposed homogeneous earth dam in deep cladding foundation, Duncan E-B model is applied to simulate dam-filled material, apply to three-dimensional nonlinear finite element method, attain the stress-strain distribution and alteration in concrete cutoff wall in completion and water storage periods, analysis the stress state in the contact element between concrete cutoff wall and cladding foundation, provide the corresponding measures. The calculation results show that the design of concrete cutoff wall and homogeneous earth dam is reasonable.

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%.

含漂砂卵砾石深厚覆盖层复合地基处理施工关键技术的研究与应用

以硬梁包水电站为依托,针对深厚覆盖层地质条件复杂多变且含巨漂砂卵砾石地层条件,阐述了通过对防渗墙及地下连续墙采用精准施工技术、发泡泥浆护壁工艺、超常规振冲碎石桩填料自动化精确测量、反滤层精准布设施工工艺、振冲桩承载力快速简便检测方法、超深防渗墙防渗单元质量智能融合与辨识关键技术、智能化精确计量超常规振冲碎石桩填料等基础加固和防渗处理方法开展的研究与应用,有效地解决了泥浆漏失和护壁稳定性问题以及超常规碎石桩施工中遇到的技术难题,实现了对超深防渗墙质量的分析和定量评价,降低了防渗体出现隐患的风险,可对差异沉降进行有效管控,对项目施工进度和质量起到了促进作用,所取得的经验可供类似工程参考。

基于改进流变元件模型的层状深厚覆盖层流变对面板坝结构性能影响的数值分析

在深厚覆盖层上建造面板堆石坝,除考虑水-土流固耦合外,还应考虑坝基流变的影响。为了更好地模拟坝基流变对大坝及渗控体系的真实受力,基于深厚覆盖层所呈现出的层状特性,首先改进新的流变元件模型H-KS以适应层状覆盖层,然后借助Comsol建立流变与流固耦合模型,最后按时间顺序计算了河口村面板坝各阶段的力学指标,分析了坝基流变对大坝及防渗体系的影响。结果表明:对于各向异性明显的层状坝基,采用H-KS流变模型能较好反映大坝各阶段的应力、变形和渗流实际情况,误差均在5%以内;计算结果相比不考虑流变的DuncanE-B模型,应力和变形均增大11.8%以上,部分增量对大坝结构的安全稳定造成影响;填筑期的沉降和应力总量占比达70%以上,但单位时间增量却较小,如沉降增量仅为0.015m/月;蓄水期的岩土体流变及流固耦合作用对大坝各部位强度和刚度影响最大,应力及沉降增长率分别为0.02MPa/月、0.038m/月;运行期的各指标增长率逐渐趋缓,最终趋于稳定,但变形和应力增量可能会导致主要结构失稳或破坏。混凝土面板-趾板-连接板-防渗墙是完整、有效的渗流控制体系,坝基流变导致防渗墙上部水平位移增大,整体强度降低;趾板和面板在中部有受弯破坏的趋势。层状岩土体流变具有时效性,该层状坝基的流变在蓄水后2~3a间基本完成,相应指标也趋于稳定。研究结果对层状覆盖层上的面板坝安全稳定体系的建立提供了理论支持。

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。

反滤压重及埋深对深厚覆盖层允许坡降影响研究

反滤压重及埋深均会影响土体允许坡降,但目前尚无法量化这些影响。量化反滤压重及埋深的影响是合理确定允许坡降,科学评价坝基渗流安全的关键。采用轴向应力模拟反滤压重及埋深的作用,针对泸定水电站下游坝基(3)-1层,开展了(3)-1层级配包络线在不同轴向应力条件下的渗透试验,量化了反滤压重及埋深对(3)-1层临界坡降的影响。结果表明:随着轴向应力的增大,(3)-1层上包线和平均线土体的临界坡降呈线性增加趋势,而下包线土体的临界坡降受轴向应力影响很小。基于试验结果,量化了反滤压重和埋深对(3)-1层允许坡降的贡献,建立了随轴向应力变化的(3)-1层土体允许坡降公式,提出了可考虑反滤压重措施及土体埋深影响的允许坡降建议取值方法,该方法可供后续类似工程借鉴采用。

超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝防渗体应力变形特性及处理措施研究

防渗体系是保证深厚覆盖层地基上沥青混凝土心墙坝安全运行的最重要结构,其安全性备受关注。因此,对超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝开展了大规模的三维有限元分析,研究了防渗体系在填筑和蓄水过程中的应力变形特性。结果表明,沥青混凝土心墙两岸局部区域的拉应变相对较大,应重点关注;嵌入两岸的廊道设计导致廊道及防渗墙顶部两端出现高应力区;在廊道和两岸之间设置结构缝或波纹管,可有效改善廊道和防渗墙应力状态。研究成果为超深覆盖层上土石坝防渗体的设计、优化和安全评价提供了支撑。

德昌水闸深厚覆盖层地基渗流稳定及应力应变分析

深厚覆盖层闸基的渗透变形和不均匀沉降会直接影响到上部水闸结构的安全。该文采用有限元数值模拟方法,对德昌水闸深厚覆盖层闸基进行渗流稳定分析和应力应变分析;根据SL 265—2016《水闸设计规范》对闸基沉陷进行复核计算。研究结果表明,德昌水闸深厚覆盖层经工程处理后,其渗流稳定性、地基承载力、地基变形及沉降量均满足规范要求。研究成果为该工程设计提供依据,对类似工程具有参考价值。

CCS水电站砂卵砾石地基上的重力坝设计与研究

CCS水电站的左岸挡水坝段为岸坡上的混凝土重力式结构,最大坝高39m,坐落在深厚覆盖层,覆盖层自上而下依次为砂卵砾石层、砂层和粉质粘土层,最深达130余米。复杂的地形地质条件使地震液化、地基承载力低、不均匀沉降等问题突出。因现场不具备提高地基承载力的施工处理条件,为满足原始地基承载力要求及坝身整体稳定要求,在体型设计上突破常规,坝段纵向采用大平台+陡坡式的建基面,横向采用空箱和实体相结合的坝体形式,并在坝坡、横缝等方面采取相应的结构措施,最终确定合理的重力坝设计方案,可为类似工程提供了新的设计理念和参考。

深厚覆盖层上沥青心墙堆石坝智能建设关键技术研究及应用

当前众多沥青心墙堆石坝建设于深厚覆盖层上,给工程建设与运行安全带来了较大考验。针对该问题,本文基于大坝智能建设理念,以巴塘沥青混凝土心墙坝为主要研究对象,构建了深厚覆盖层上沥青心墙堆石坝智能建设体系,实现了振冲桩施工、防渗墙施工、沥青混凝土温度控制及大坝填筑全过程监控,构建了巴塘水电站坝体-坝基施工质量全方位智能监控体系,提升了施工过程管控水平。

基于深层搅拌法的水泥搅拌桩在鲁皂水库重力坝坝基渗流中的应用

为了分析鲁皂水库重力坝坝基深层搅拌桩的防渗技术,针对复合地基的设计和沉降规律进行研究,并对坝基的渗流过程进行模拟和评价。结果表明,当深层搅拌桩的使用率为20%或25%时,复合地基的沉降量随着桩长比的增加而减小,置换率的增加使复合地基沉降量减小。当无深层搅拌桩或14m深层搅拌桩时,坝基断面的渗透流速分别为1.016×10^(-5)和8.002×10^(-6) m^(3)/s。研究表明,大坝的渗透系数对其渗透性有一定的影响;大坝的渗透系数越低,其渗透性就越低。

在深厚覆盖层坝基上建堆石坝的防渗研究

在深厚覆盖层基础上建筑堆石坝,由于现有施工技术条件的限制,往往使防渗墙不能完全封闭覆盖层,从而采用倒悬挂式防渗墙. 通过对具有这类特点的堆石坝作了渗流场分析,得到了相应的防渗结论和认识. 这些结论和认识对于类似工程具有一定的指导意义. 同时对坝面复合土工膜+碎石土心墙+防渗墙防渗方案中的土工膜失效和防渗墙的开裂开叉作了分析,给出了土工膜失效和防渗墙的开裂开叉对大坝的安全及防渗效果的影响.

甘肃省某电站深厚覆盖层渗透变形分析

根据不同方法判定甘肃省某电站坝基覆盖层的渗透变形型式、临界坡降和允许坡降,取得了较合理的渗透变形参数。采用有限元法计算坝基渗流场,分析了其渗透变形特征。结果表明,水库正常蓄水后,在渗流条件下坝基覆盖层将发生渗透变形破坏,对此提出了较合理的防渗措施,可为未来利用深厚覆盖层建坝的水电工程渗透变形处理问题提供参考。

深覆盖层上土石坝心墙与防渗墙连接型式研究

深厚覆盖层上建造的土石坝常采用封闭式防渗系统。当心墙坝防渗系统坝体采用沥青混凝土心墙、坝基采用封闭式防渗墙时,心墙混凝土基座、防渗墙与相邻土体之间将产生不均匀沉降,易引起基座混凝土断裂和坝壳及覆盖层土体剪切破坏。针对心墙坝坝体心墙与坝基防渗墙合理的连接型式问题,结合某水库工程,采用非线性有限元法,建立三维有限元模型,分析研究了心墙基座与防渗墙不同连接型式下坝体与坝基的变形和应力。通过坝体和坝基的变形协调分析以及心墙基座和防渗墙的应力分析,推荐了合理的连接型式,即深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝坝基采用封闭式防渗墙时,宜采用心墙基座与防渗墙间预留空隙的连接型式,其空隙大小与坝基覆盖层厚度及其力学特性以及防渗墙弹性模量有关,需经计算分析确定。

深厚覆盖层上土石坝防渗技术研究进展

从垂直防渗、水平防渗和联合防渗的角度,总结了深厚覆盖层上土石坝防渗的关键技术。阐述了混凝土防渗墙、灌浆帷幕、墙幕结合、水平铺盖等防渗措施在深厚覆盖层地基渗流控制上的创新和突破,并介绍了有限单元法、边界元法等数值模拟技术在土石坝渗流控制领域中的应用。结合3个代表性工程实例分析了深厚覆盖层上土石坝合理的防渗措施的选择及其优化方法,给出了深厚覆盖层上土石坝防渗的建议,并指出尚待深入研究的几个问题。

深厚覆盖层上堆石坝采用倒悬挂式防渗墙的渗流场特性研究

在深厚覆盖层基础上建筑堆石坝,由于现有施工技术条件的限制,往往使防渗墙不能完全封闭覆盖层,从而采用倒悬挂式防渗墙。通过对具有这类特点的堆石坝进行渗流场分析,得到相应的防渗结论和认识。这些结论和认识对于类似工程具有一定的指导意义。

超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的精细化分析

混凝土防渗墙是深厚覆盖层地基上修建土石坝的主要坝基防渗结构,是保证大坝安全的关键防线,因此,精细模拟防渗墙的受力状态,对于合理评价深厚覆盖层上土石坝工程具有重要意义。联合增量迭代法和有限元-比例边界有限元耦合方法,实现了土石坝应力变形的跨尺度精细化分析,克服了中点增量法求解局部强非线性问题时精度低的缺陷;发现了防渗墙-心墙接头附近和防渗墙底部土体剪切带的局部大应变特性,阐明了传统方法无法描述土体局部大应变而高估防渗墙应力的机制;提出了设置薄层单元来模拟应变局部效应的高效计算方法,实现了超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的三维精细化分析。本研究发展的有限元-比例边界元-增量迭代法-预设薄层单元的跨尺度非线性分析方法可为深厚覆盖层上土石坝防渗墙的安全评价和设计优化提供理论和技术支持。

深厚覆盖层上建坝的主要技术问题

利用覆盖层建坝,有其特有的经济、工期和环保优势,但也有其局限性和技术难度。自20世纪以来,在覆盖层上已成功建成了最大高度达180m的各种类型的大坝,目前在建的最大坝高已达240m,覆盖层防渗处理最大深度达130m。归纳和总结了覆盖层地基上各种坝型的建设经验,分析了深厚覆盖层上建坝的主要技术问题及处理措施,提出了深厚覆盖层渗流量监测的建议,以及需要进一步研究解决的有关问题。

西南某水电站深厚软弱覆盖层地基工程地质研究

研究深厚软弱覆盖层地基工程地质问题对于水电站建设适宜性、投资、工期、运行安全等有十分重要的意义。通过对西南某水电站深厚覆盖层工程地质问题的研究及处理,提出了地质专业分析研究此类问题的方法,并对设计提出了合理性建议,对同类工程具有一定的指导意义。

多元结构坝基双排防渗墙控渗效果试验研究

双排防渗墙已广泛应用于西南地区强弱互层深厚覆盖层地基,但双排防渗墙的间距及布置形式如何选择,控渗效果如何等都值得深入研究。基于非饱和土体渗流理论,以强弱互层深厚覆盖层坝基为研究对象,针对双排防渗墙进行试验研究,得出渗流量和出逸坡降,探讨各布置形式下双排防渗墙的控渗效果。研究表明:"前长后短"、"前短后长"、"前后同长"3种布置形式下总渗流量和出逸坡降都随着间距的增加而降低,"前长后短"、"前后同长"布置形式降低明显。坝体渗流量以间距L=13.2、16.5cm为分界线,先增大后降低;坝基渗流量以间距L=13.5、17.5cm为分界线,先降低后增大。双排防渗墙中深度较大的防渗墙消减的水头更大,两防渗墙深度一致时,前后防渗墙分别消减水头37.5%、50%。当前后防渗墙的深度之和一定时,双排防渗墙采用"前短后长"的布置形式相比采用"前长后短"的布置形式,能更有效降低渗流量和抑制出逸坡降,建议优先采用。