河北丰宁抽水蓄能电站水情自动测报系统越冬实践

河北丰宁抽水蓄能电站水情自动测报系统所在区域冬季温度极低,为了保障电站正常、安全运行,对水情自动系统在冬季寒冷条件下运行情况进行了测试,观察、统计了极寒条件下系统各遥测站的电压与通畅率,分析测试期间上、下水库的逐日最低气温过程、遥测站电压过程以及气温对遥测站电压的影响。结果表明:丰宁水情测报系统能够适应该地区冬季的严寒条件,测试期间水情数据报送及时、准确,遥测站平均通畅率达到98.8%,能够为丰宁抽水蓄能电站平稳运行提供水情信息保障。

丰宁抽水蓄能电站引水钢岔管残余应力测试与研究

河北丰宁抽水蓄能电站是当前世界上在建装机容量最大的抽水蓄能电站,引水系统钢岔管采用国产790MPa级HD780CF高强钢制造,本文采用无损压痕法对钢岔管水压试验前后焊接残余应力进行测试,试验成果验证了水压试验可以有效消除岔管焊接残余应力峰值及附加变形,为引水系统充排水试验及钢岔管的长期安全稳定运行提供了技术分析和检验依据,同时也为工程应用及国内外同类型电站钢岔管的设计方案及施工工艺提供指导和借鉴意义。

唐山古冶MS5.1地震前丰宁台地磁前兆异常

通过对2018年1月1日至2020年7月15日期间丰宁地震台地磁数据分析时发现,唐山古冶MS5.1地震前,丰宁地震台磁测深视电阻率累加异常,同时发现文安地震台、平谷地震台、静海地震台同步出现加卸载响应比高值异常;2020年5月31日丰宁地震台与文安地震台、黄壁庄地震台、昌黎地震台、红山地震台同步出现地磁逐日比高值异常;丰宁地震台磁测深视电阻率累加异常与代县地震台磁测深视电阻率出现同步异常,加卸载响应比高值异常形成了环首都圈异常区,逐日比高值异常形成了华北异常区。多重异常与地磁加卸载响应比、地磁逐日比高值区域边界曲率预示着地震将发生在唐山老震区,且具有较高的震级,与唐山古冶MS5.1地震的发生相吻合。

地下洞室群施工排烟竖井辅助通风的设计

依托河北丰宁抽水蓄能电站一期工程,针对抽水蓄能电站地下厂房系统埋深大、洞室掘进距离长、开挖施工阶段通风散烟困难等突出问题,通过对施工通风的分期特点进行分析,最终采用在通风一期增设排烟竖井、井口安装轴流抽风机进行辅助通风的优化设计,达到了加速洞内空气循环,使洞室内污染空气按预定的通道快速排出洞外,有效改善施工作业环境,保障作业人员职业健康。

大型抽水蓄能电站地下厂房围岩变形时效特征和反馈分析

丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群的施工期围岩变形具有量值大、时效特征明显、不同深度围岩均可能发生变形的特点。为研究该地下厂房围岩变形时效特征,基于工程地质条件和监测数据,开展围岩变形机制研究。分析结果表明:地下厂房围岩变形的分布特征和时效特性,既与围岩在开挖卸荷后所出现的岩体质量下降、围岩强度减小、岩体蚀变现象有关,也与围岩内存在节理裂隙或断层等不连续地质结构在开挖卸荷作用下易发生张开或错动有关。采用由伯格斯流变模型与带拉伸截止限的摩尔-库伦塑性屈服准则组合而成的复合黏弹塑性模型,进行围岩流变力学参数反演,获得了与监测值吻合较好的围岩变形和变形时程曲线计算结果。根据洞室群围岩开挖支护稳定性分析结果,可知截至主厂房第V层开挖支护完毕,洞周围岩局部变形和塑性区深度均较大,且塑性区贯穿主厂房和主变室洞间岩柱,围岩稳定性总体较差。因此,主厂房在第V层开挖完毕后暂停继续下挖,专门进行洞室群的系统性加强支护是必要的。

地下洞室围岩喷钢纤维混凝土抗弯细观机理的三维离散元分析

喷混凝土的抗弯性能是其支护地下洞室围岩强度的重要反映。针对丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群的钢纤维混凝土喷层,采用三维离散元分析了其抗弯细观机理。在数值分析过程中,提出了基于Voronoi随机多边形的三角分割建模方法;引入了Monte-Carlo法,建立了钢纤维随机分布模型。数值模拟采用了库伦摩擦节理本构模型来表征混凝土材料介质之间的粘结-开裂效应,采用Cable单元来模拟钢纤维作用。结果表明:数值模拟曲线与室内试验曲线基本一致;钢纤维混凝土的弯曲破坏由拉破裂主导,拉破裂路径总体铅直向上,但会受钢纤维作用的影响;在钢纤维混凝土弯曲破坏过程中,钢纤维的屈服大多是由于其与混凝土之间的粘结力达到屈服值,这与室内试验中有较多钢纤维被拔出的现象结论一致。研究结果为丰宁抽水蓄能地下厂房支护结构稳定性提供了重要理论支撑,同时也是室内试验的重要补充内容。

基于SPC理论的灌浆压力网络监测报警系统

为了解决灌浆压力控制中传统的阈值压力报警方式存在误报且多为抬动发生后才进行报警的问题,以灌浆施工中存在大量的趾板帷幕灌浆的河北丰宁抽水蓄能电站(一期)为例,运用统计过程控制(SPC)理论,开发了基于SPC理论的灌浆压力网络监测报警系统。该系统通过对灌浆压力值进行采样监测,识别样本点位置及其变化趋势,依据统计过程控制形成压力控制图,并结合灌浆过程设定不同阶段压力判定规则,从而实现灌浆压力的监测、报警与预测。结果表明:相对于传统的压力阈值报警系统,该系统的报警用时降低了25%,报警有效率提高了8%;采用SPC+阈值报警算法进行灌浆压力监测报警,能够提前预判异常信息,便于工程参建方进行灌浆过程管理和控制。研究成果可为将SPC算法应用于其他工程参数的管控提供参考。

丰宁抽水蓄能电站（一期）地下厂房开挖期阶段性安全监测分析

丰宁抽水蓄能电站地下厂房地质条件复杂,应力分布不规律,地下厂房围岩变形总量偏大,目前最大变形值约为86 mm,围岩变形与施工开挖爆破、岩脉地质条件等密切相关,变形趋势特征呈现台阶状,以空间效应为主,岩脉分布区围岩变形具有一定的时间效应。对丰宁抽水蓄能电站地下厂房围岩变形及应力分布观测成果进行分析,可为优化设计、指导施工提供依据。

丰宁抽水蓄能电站地下厂房围岩稳定性分析

针对丰宁抽水蓄能电站,依据工程布置和施工期实际揭露地质条件建立了大型三维数值模型。利用围岩变形监测数据,采用GA+BP人工神经网络法和离散元软件3DEC,对地下厂房洞室群的围岩力学参数进行了反演分析。运用反演得到的相对最优力学参数分析了洞室群围岩稳定状况和支护受力特性。结果表明:洞室围岩整体稳定性和支护结构安全性是有保证的,但蚀变带影响区变位量值较大,浅表层局部块体稳定问题相对突出,应加强开挖过程控制和监测,制定好针对性的加强支护预案。该稳定分析方法可为类似地下洞室工程的开挖支护提供有益参考。

大型抽水蓄能电站泄洪排沙洞运行期巡检与服役性能评价

大型抽水蓄能电站的泄洪排沙洞在运行期将受高速水流、输沙冲蚀及外水压作用,洞内可能存在衬砌开裂、剥蚀、掉块等局部破坏现象,对其长期使用产生不利影响。以丰宁抽水蓄能电站泄洪排沙洞为例,首先开展了基于机器人的实时视频、高清图像和多参数气体采集,实现了近2 km洞段的巡检,将隧洞缺陷划分为结构性和功能性缺陷,并提出分级标准;然后,结合近6年的隧洞内监测数据初步评价了隧洞围岩的稳定性;最后,采用数值分析方法对不同运行条件下的隧洞围岩和衬砌结构受力进行计算分析评价。结果表明,泄洪排沙洞在当前状态下服役性能良好。研究结果对已建电站运维管理及类似隧洞工况巡检具有一定参考价值。

丰宁抽水蓄能电站一期地下厂房施工期围岩安全监测分析

河北丰宁抽水蓄能电站是目前世界上装机规模最大的抽水蓄能电站,密切跟踪施工进程开展地下厂房洞室群的围岩安全监测并及时进行分析评价,有利于准确掌握围岩稳定状态,对工程安全具有重要意义。依据丰宁一期地下厂房施工期安全监测数据,以主厂房为重点分析对象,对施工期围岩变形和支护受力进行了分析。结果分析表明,截至主厂房第Ⅴ层开挖完毕,主厂房的围岩变形最大值达到86.06mm,且有多个监测截面的围岩变形监测值超过60mm。相比于岩性、围岩分类、埋深和开挖规模相近的地下厂房,丰宁一期地下厂房的围岩变形量值偏大;主厂房还具有部分区域深部围岩变形显著,且围岩变形时效特征明显的特点;系统锚索对洞室围岩起到了较好的加固效果,是保持围岩稳定性的必要支护结构。

丰宁抽水蓄能电站面板堆石坝施工期沉降规律

为了评价河北丰宁抽水蓄能电站上水库面板堆石坝施工期稳定性,研究施工期沉降规律,反推监测仪器最优化布置,通过布设水管式沉降仪和沉降测斜管对面板堆石坝施工期沉降进行实时监测,并基于特征值统计法对施工期全时段监测数据特征值进行统计和对比分析。评价了面板堆石坝施工期稳定性,分析面板堆石坝施工期沉降量与填筑速率的关系,总结面板堆石坝施工期沉降的共性规律,并对面板堆石坝沉降监测仪器的优化布置提出建议。

聚丙烯腈纤维混凝土性能试验研究

以河北丰宁抽水蓄能电站上、下库C30W12F400面板纤维混凝土为例,探讨了不同石粉含量、掺加聚丙烯腈纤维对混凝土力学性能影响,得出:沙中石粉含量对混凝土用水量、强度等性能影响极大,建议石粉含量控制在(10±2)%;聚丙烯腈纤维使用得当能够提高混凝土抗裂性,也可使混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度明显增大。

高水头抽水蓄能电站蜗壳水压试验技术研究

抽水蓄能电站具有水头高、启停频繁、转速高等特点,因此每一道工序都需要严格执行并满足设计要求。作为重要的过水承压设备,蜗壳的刚强度直接关系到整个电站的运行安全。本文以世界最大总装机容量的丰宁抽水蓄能电站10号机组蜗壳水压试验为例,介绍蜗壳水压试验的目的、方法、变形监测手段、表计布置,阐述了蜗壳水压试验工艺、试压注意事项及水压试验变形监测数据分析方法。蜗壳水压试验检验了水轮机蜗壳焊缝焊接质量和蜗壳整体的安全度和设计的合理性,有效削减了蜗壳焊接过程中产生的焊接应力,同时检验了蜗壳充水后的变形规律,为蜗壳水压力对机组后续运行振动的影响分析了提供借鉴。此次蜗壳水压试验成功实施,验证了蜗壳承载力达到设计要求,确保了电站机组日后运行安全。

丰宁水电站工程建设监理实践

建设监理是我国基本建设领域里为适应经济体制改革的需要,而逐步发展起来的,参照一些国际惯例,借鉴国外成功经验,逐步形成符合我国国情的建设监理模式。为使监理工作更好服务于工程建设,需要在工程建设中不断的总结经验。

丰宁抽水蓄能电站岩锚梁混凝土防裂技术

针对岩锚梁混凝土裂缝的各种成因,为预防混凝土裂缝的产生与发展,采用了各项技术措施。为控制围岩变形,预先完成边墙系统与加强支护;为减小后期爆破振动影响,在混凝土施工前完成下层结构预裂,并控制后期爆破振动速度;为减小混凝土表面拉应力,进行浇筑长度优化;为保证混凝土抗拉强度,采用C30纤维混凝土;为减缓混凝土的早期水化热导致的温升,采用普通硅酸盐水泥、适量粉煤灰及缓凝型减水剂;为控制混凝土入仓及成型后温度变化,采用降低入仓温度、内部通水冷却、表面保湿养护;为防止爆破飞石击损,采用推迟拆模对爆破影响区内成品混凝土进行防护。一系列防裂技术措施的应用取得理想成果,混凝土裂缝得到有效预控。