数字图像测量技术在土石围堰动态施工中的应用研究

土石围堰是关系到水利枢纽工程建设全局的重要临时性工程项目,一旦出现问题,后果十分严重。针对传统的测量仪器法和GPS法进行围堰动态监测主要有效率低、工作量大、成本高等缺点。提出运用数字图像测量技术,有效解决多点测量的问题,实现实时跟踪监测变形,已成功应用于海堤建设项目围堰边坡的动态位移监测,实现堰坡位移安全监测与预警等功能。

泄洪隧洞临时围堰方案比选

在保证施工质量的前提下,根据工程所在地的水文及地质条件,通过对土石围堰、拱型围堰及沉井围堰进行分析,从施工强度、工期等方面综合考虑研究,经比选认为沉井围堰方案较为合适。

COUPLING EFFECT BETWEEN RELIABILITY OF BEDDING LAYER AND STABILITY OF DOWNSTREAM CONCRETE SLAB OF OVERFLOW EARTH-ROCK COFFERDAM

The protection of downstream concrete slab is a key issue for the stability of overflow earth-rock cofferdam. The coupling effect between bedding layer and concrete slab was taken into account when the stability of downstream concrete slab was researched. The characteristics of overflow and seepage over the downstream concrete slab were investigated when floodwater passes over the cofferdam. Firstly a limit equation of seepage failure for the bedding layer was derived with the consideration of geometric and mechanical factors, and a reliability model was established and numerically simulated. Then based on the reliability calculation for the bedding layer, the coupling effect between bedding layer and downstream concrete slab was analyzed. Under the most unfavorable pressure condition for the concrete slab, its instability criterion was put forward, which offers a structural design tool of downstream concrete slab for overflow earth-rock cofferdam. Compared with model tests, it shows that the model of reliability calculation of bedding layer and the stability analysis of downstream concrete slab are effective.

丹江口水库特大桥钢-混凝土组合围堰施工技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主墩采用整体式承台+大直径群桩基础,主墩承台平面为八边形,尺寸为48 m(横桥向)×26 m(顺桥向)×6.5 m(高),承台底部设置26根直径2.8 m钻孔灌注桩。为适应库区倾斜裸岩地形,降低施工难度及施工费用,主墩围堰采用下部混凝土挡墙围堰+上部单壁钢围堰的钢-混凝土组合围堰方案。下部混凝土挡墙围堰采用衡重式挡墙围堰及抗滑桩挡墙围堰,高3~11 m;上部单壁钢围堰分块设置,其长度与下部挡墙围堰匹配,高8 m。钢-混凝土组合围堰施工时,首先根据地形条件进行挡墙围堰分段,之后采用破碎锤开挖混凝土挡墙围堰基础;混凝土挡墙围堰采用分层、分块施工,顶部圈梁与挡墙围堰同步浇筑;上部单壁钢围堰采用加工厂预制+现场分块安装,并预留竖向型钢接长部分;最后进行单壁钢围堰底部及组合围堰山体连接处止水混凝土施工,完成钢-混凝土组合围堰施工。钢-混凝土组合围堰的应用,有效缩短了基础施工周期,降低了围堰施工难度及施工费用,经济合理,满足现场施工各项要求。

深厚复杂覆盖层上高土石围堰三维渗透稳定性分析

以某大坝深厚复杂覆盖层上的高土石围堰为例,运用三维渗流有限元理论及3D-seep计算软件,研究了围堰防渗墙的设计深度,研究发现单纯依靠增加防渗墙的深度并不能解决基坑渗流问题,也不经济,因此建议同时对左右岸岩体进行帷幕灌浆防渗处理。其次以帷幕防渗处理后左右岸岩体的绕渗流速与防渗墙底部的绕渗流速相等的原则,研究确定了帷幕灌浆的宽度。之后又对左右岸岩体和防渗墙的渗透系数进行了敏感性分析,得出左右岸岩体和防渗墙的渗透系数是敏感性参数,若能减小其渗透性,基坑渗流量将会明显减小。最后给出了推荐的围堰防渗方案,并对推荐方案的合理性进行了分析研究。

土石过水围堰过水期最不利工况及其流量确定

本文系统分析了影响土石过水围堰溢流工况的主要因素 ,提出衡量最不利工况的指标和确定最不利流量的方法 ,为土石过水围堰堰体下游护坡结构及消能防冲设施设计提供了理论依据。通过理论计算结果与模型试验现场观测资料数据对比分析 。

土石围堰分期拆除过程中的边坡稳定性分析

为了确保爆区附近已建成的各种水工建筑物的安全以及降低爆破难度和工作量,围堰爆破拆除通常采用分期分区的方式进行。针对赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程进水口围堰分期拆除工程,采用三维有限差分方法结合强度折减法和拟静力法,分别对进水口围堰在削薄后造孔损伤前、削薄过程中受爆破荷载作用、造孔损伤后3种情形下的稳定性进行了综合分析,以确保围堰边坡在分期拆除过程中的整体稳定性,并论证分期拆除方案的可行性。数值计算结果表明:围堰背水面边坡削薄处理过程对围堰和背水面边坡的影响是局部的,对围堰背水面边坡的整体稳定性没有产生较大的影响,表明分期拆除方案是安全、合理的。

过水土石围堰下游混凝土板护坡反滤层的可靠性分析

系统分析过水土石围堰下游护坡反滤层的减压作用与护坡稳定性的关系,以几何因素和力学因素建立了反滤层渗透破坏极限状态方程,提出了反滤层设计的可靠性模型及其MonteCarlo计算方法,为过水土石围堰护坡结构的设计提供了理论依据.通过模型试验的对比分析,说明护坡反滤层的结构可靠性分析的可行性,计算模型及其计算方法的有效性.

深厚覆盖层上土石围堰渗流及边坡稳定性研究

乌东德水电站上游土石围堰填筑于60 m厚的覆盖层上,堰体及基坑开挖后形成了高达150 m的复合边坡。针对围堰采用的塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜的防渗型式,采用有限单元法对其正常运行条件和局部破损情况下的渗流场进行了计算分析,并采用非线性强度参数对各运行条件下的上下游边坡稳定性进行了复核。研究表明,采用塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜的防渗方案是合理的,其防渗效果显著;在各工况下围堰边坡稳定性满足规范要求,围堰断面的安全性可以得到保障。

土石围堰中混凝土防渗墙设计方案的数值优化

土石围堰中防渗墙的结构对坝基渗流量及坝体稳定性具有重要的影响,因此优化防渗墙的尺寸十分有必要。本文以珠江流域某水利枢纽工程施工中的土石围堰为例,采用有限元法,对防渗墙的厚度和嵌入弱风化层基岩的深度进行了优化研究,分别模拟了有防渗墙和无防渗墙两种情况下围堰的防渗效果,共设计了33种计算方案。将坝基单宽渗流量、防渗墙后作用水头、防渗墙底部和坝脚溢出点的水力比降分别与其允许值进行了对比分析,提出了防渗墙的优化尺寸。研究结果表明:防渗墙厚度的变化对防渗效果影响较小;增大防渗墙的入岩深度,可以有效控制本围堰工程的单宽渗流量和防渗墙后作用水头;防渗墙底部水力比降的变化与防渗墙入岩深度有关,当入岩深度在0~8 m时,水力比降随入岩深度的增大而减小并呈先快后慢的趋势,当入岩深度在8~12 m时,水力比降随入岩深度的增大而增大,超过10 m时水力比降骤增。考虑经济因素和施工的方便性,满足防渗设计要求的防渗墙最优设计参数为厚度0.8 m、嵌入弱风化层基岩深度2 m。

三峡深水高土石围堰工程的渗流研究

为了对三峡工程二期高土石围堰防渗设施的布置方案及其阻渗效果进行比较,采用有限元法对二期高土石围堰在不利的运行工况下的渗流场进行数值分析。比较了双排混凝土防渗墙方案、单排塑性混凝土低防渗墙加土工膜斜墙和单排厚塑性混凝土防渗墙等3种方案,分别采用恒定与非恒定模型计算,对立面二维和三维绕渗及防渗墙局部开裂等不利工况分别进行了数值模拟。结果表明:三方案均可有效抑制渗流场,双排混凝土防渗墙的防渗效果最好;墙体的局部开裂仅对局部区域的流场有影响。非恒定数值分析表明,堰体、基础不均匀沙石料及基坑抽水速度对渗流场影响极大,为保证堰体稳定,应限制基坑水位降落速度小于2 m/d。

土石围堰施工应急能力成熟度评价

为定量评估土石围堰施工应急能力,提出一种应急能力成熟度评价方法。首先,从事前、事中、事后三个方面构建土石围堰施工应急能力成熟度评价指标体系,其中包括3项一级指标,8项二级指标,25项三级指标;然后,建立土石围堰施工应急能力成熟度评价模型,选用熵值法对评价指标重要性进行排序,并运用突变级数法和多目标线性加权函数法计算土石围堰施工应急能力成熟度总得分;最后,运用该模型量化评估我国某土石围堰施工应急能力成熟度,得到该土石围堰施工应急能力水平。结果表明,该土石围堰施工应急能力成熟度属于程序级,与实际施工应急水平相符,验证了该模型的有效性与可行性,可用于实际工程土石围堰施工应急能力评价。

深覆盖层河流土石过水围堰体型研究

在深覆盖层河流上采用土石过水围堰度汛方案存在一定风险,但采用合理围堰体型和过流保护措施,能够实现围堰安全度汛。以猴子岩电站土石过水围堰体型为研究对象,通过模型试验,分别对单梯型围堰和面流消能型围堰进行了研究。试验结果表明,对于深覆盖层河流,围堰堰脚的防护尤为重要,采用面流消能型围堰过流效果优于单梯型围堰。

素咬合止水桩土石围堰监测及变形分析

为掌握素咬合止水桩土石围堰的变形规律,对咬合桩土石围堰不同位置、不同降水阶段、不同监测项目的监测数据进行分析总结。结果表明:围堰在第一次抽水期间变化较大,经过回灌、坡脚抛石、围堰加宽加固后,第二次抽水期间围堰变化趋势明显减缓;围堰中部的变形最大,靠岸位置的变形稍大,岸坡位置在整个抽水期保持稳定;同一位置附近的不同监测项目,其增长趋势基本一致。经过分析,最终确定围堰降水速率为400~500 mm/d最为合理,既能保证围堰的安全又能在一定程度上加快降水速度从而确保工期。

厚层淤泥质地基高土石围堰边坡抗滑稳定敏感性分析

针对厚层淤泥质地基结构复杂,对围堰稳定不利的问题,基于Geostudio软件,采用极限平衡法对厚层淤泥质地基高土石围堰在典型工况下的边坡抗滑稳定进行了计算分析,并针对施工中过程中可能发生的覆盖层、透镜体物理力学参数变化,分析了围堰边坡抗滑稳定的敏感性。结果表明:典型工况中存在不满足围堰及基坑边坡稳定要求的情况;覆盖层2层的内摩擦角变化对围堰边坡稳定影响较为明显;透镜体参数变化对最危险滑动面穿过透镜体的情况影响较大,因此应考虑采取地基加固措施。

三峡工程二期围堰填料特性试验研究

三峡二期围堰的主要填料为三峡风化砂。其级配极不稳定，加之料源广泛，材料特性变化较大；６０ｍ水深中抛填施工，形成的堰体起始密度难以确定。因此，在确定风化砂填料的力学指标时遇到很多难点。针对这一问题，进行了研究。文中简要介绍了有关风化砂填料的研究成果。

控制性灌浆在某土石围堰防渗中的应用

土石围堰因其构造简单、施工便捷、工程造价低等特点而应用于水利水电工程。围堰的基础一般为各种沉积地层,在砾卵石和土砂颗粒之间存在彼此连通的孔隙,加之土石围堰自身空隙较大,存在较大的渗流,因此,需要进行防渗处理。控制性灌浆是围堰堵漏防渗行之有效的方法之一,结合新疆伊喀什河水电站基础防渗工程,从方案设计、施工技术、灌浆材料、质量检测评价等方面全面阐述了土石围堰控制性灌浆的防渗处理技术,为类似工程提供参考。

土石过水围堰溢流风险分析的Monte-Carlo模拟方法

基于过水围堰下游护坡稳定性分析、实际观测资料和模型试验的研究成果,在分析土石过水围堰溢流工况的基础上,建立了溢洪堰面抗冲刷的风险率模型,提出了风险率的Monte-Carlo计算方法。通过模型试验的对比论证分析,说明溢流风险率计算模型和计算方法是可行的、有效的,为土石过水围堰堰体下游护坡结构和消能防冲设计提供了理论依据。

土石过水围堰溢流工况判别模式研究

在过水围堰下游护坡稳定的实际观测资料和模型试验的研究基础上,应用水力学能量方程和边界层理论,提出了土石过水围堰过水时的能量转换关系;运用护坡稳定性条件,提出了溢流工况的判别式。通过模型试验的对比与论证分析,验证了判别模式的正确性。

三峡工程三期围堰及截流设计关键技术问题

三峡工程明渠截流拟提前至 2 0 0 2年 11月下半月进行 ,截流设计流量 10 30 0m3 /s,截流落差 4.0m ,合龙能量指标高达 40 4MW ,为葛洲坝截流的 2 .6倍 ,是巴西伊泰普工程截流的 1.4倍 ,居当今世界截流工程之最。明渠截流上、下游龙口宽为 15 0m和 14 0m ,抛投量分别为 2 0 .4万m3 和 2 0 .5万m3 。明渠截流及三期碾压混凝土围堰施工强度高、难度大、且为背水一战 ,为三峡工程建设中的重大难题之一。主要阐述明渠截流及三期碾压混凝土围堰设计关键技术问题研究成果 。