深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。     

冶勒沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计

冶勒沥青混凝土心墙堆石坝建于深厚覆盖层地基上，最大坝高125．50m，抗震设计烈度为Ⅸ度。抗震设计分别采用拟静力法和三维非线性动力反应分析法对大坝进行坝坡稳定和坝体-坝基动力反应计算，并结合已有的经验进行综合分析，评价大坝的抗震安全性，优化大坝布置和断面设计，设置抗震措施。     

某抽水蓄能电站上库面板坝极限抗震能力研究

选取某抽水蓄能电站工程上水库面板坝,建立了坝体和库区的三维非线性有限元模型,在静动力有限元分析的基础上,采用可靠度动力安全系数法和地震永久变形极限状态法,研究了上库坝体的极限抗震能力。采用可靠度动力安全系数法,计算表明地震峰值加速度为760.6cm/s~2时下游坝坡已达到安全极限;采用地震永久变形极限状态法,计算表明地震峰值加速度为795.7 cm/s~2时坝体达到永久变形极限状态,由此确定上库坝体的极限抗震能力是当地震动峰值加速度760cm/s~2时。研究分析认为,该两种方法均可用以计算坝体的极限抗震能力。     

基于规范反应谱的码头岸坡地震永久变形计算

由于岸坡地震永久变形是造成码头结构破坏的重要原因之一,因而验算码头岸坡永久变形是码头抗震设计的重要内容。Newmark刚性滑块位移法由于其便捷性在永久变形计算中得到广泛应用,目前已提出的基于天然强震记录的Newmark滑块位移经验计算式,不针对具体场地,主要用于区域性地震滑坡危险性分析。以《水运工程抗震设计规范》中的设计反应谱作为目标谱,生成了不同峰值加速度、适合于不同类型场地的人工加速度地震波;采用Newmark滑块位移分析方法,通过对加速度时程中超过屈服加速度的部分进行二次积分,得到了不同类型场地、不同峰值地震加速度下对应于不同屈服加速度时的滑块位移,对位移计算结果进行回归得到码头岸坡永久变形的简化计算式。另外,通过参考国外的相关规范和标准,提出了设防烈度下码头岸坡变形的限值建议值,为我国的码头抗震设计提供参考。     

密松水电站面板堆石坝抗震设计与安全性评价

密松水电站面板堆石坝属于超宽河谷的面板堆石坝,其抗震分析还缺少相应的工程经验。针对面板堆石坝在强震中易产生坝体永久变形过大及面板易破损等问题,采用拟静力法和有限元时程动力法,分析了堆石坝的加速度和应力反应、面板应力、接缝变形、坝体地震残余变形以及坝坡的动力稳定性,对大坝的抗震安全性进行了综合评价。结果表明,在设计与校核地震作用下,坝坡稳定性满足规范要求,坝体永久变形与同类工程相当,面板应力状态满足抗震安全要求,面板接缝变形在止水结构允许范围之内。     

某上游式尾矿坝抗震有限元分析

为了分析某上游式尾矿坝的抗震安全性,采用等价黏弹性理论、Seed液化理论和Newmark滑动变形理论,对尾矿坝的地震动位移、加速度、液化区域、坝坡抗震稳定性及地震永久变形进行计算分析。结果表明：尾矿坝在Ⅶ度设防地震作用下,坝体动位移和加速度分布规律合理,其中水平向和竖向动位移极值分别为6.39和0.72 cm,水平向和竖向动加速度极值分别为4.06和2.64 m/s²;地震液化区域出现在尾水覆盖的滩面浅表层,未影响到整个坝体;地震时坝坡抗滑稳定安全系数最小值为1.09,地震结束后累计永久变形为11.95 cm。除远离坝坡的浅表层坝体出现小范围液化区外,大坝整体抗震安全性能较好,不会出现重大安全问题。     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。     

阿尔塔什面板坝抗震措施离心机振动台试验研究

采用离心机振动台模型试验技术,研究了不同抗震措施和不同地震加速度时新疆阿尔塔什面板坝的地震反应、地震变形和极限抗震能力。覆盖层加速度放大系数为1.0左右,坝体中加速度放大系数明显增大且越往坝顶就越大。随着基岩输入地震加速度的增加,坝体地震加速度放大系数呈减小趋势,坝顶沉降和坝顶沉陷率增大。抗震措施可以有效减小坝顶地震沉降和提高坝坡稳定性。地震引起坝坡变形主要是堆石料滚落、浅层滑坡和局部塌陷,且地震加速度越大,坝坡变形越剧烈,滑塌位置越低。在峰值加速度320.6 gal地震条件下,坝顶加速度放大系数约为2.6～2.8,坝顶沉降约为290～330 mm,沉陷率为0.18%～0.20%。大坝的极限抗震能力在无抗震措施时为0.45 g,3层钢筋网加固时为0.55 g,2层钢筋网加固时为0.50 g。试验结果验证了阿尔塔什面板坝抗震工程措施的有效性。     

高挡墙堆石混合坝静动力稳定分析

针对岩坡上的高挡墙堆石混合坝——江苏宜兴抽水蓄能电站上库主坝的结构进行了静动力稳定分析．依据边界元法确定结构的动力放大系数，采用有限元分析法确定挡墙的土压力分布，从而计算挡墙的抗滑稳定性，并通过拟静力法分析堆石体的抗滑稳定．计算结果显示，该坝型的抗滑稳定安全系数满足规范要求．还提出了加强地基处理、加强下游坝面保护及增强堆石坝体的抗滑稳定能力等工程建议．     

小浪底水利枢纽进水塔群抗震设计

对进水塔型及抗震布置进行了优化。按远震，近震和水库诱发地震，对三类塔型进行了拟静力法及考虑基础变形的拟静力法抗倾覆稳定分析，非线性稳定分析，反应谱法有限元动力分析，并进行了孔板塔抗震动力模型试验，分析了塔体抗倾覆及抗滑动力稳定性，塔体动力特性，加速度反应。动水压力反应，动位移反应和动应力反应。试验和动分析结果基本上得到相互验证，计算结果稍偏于安全。计算和试验结果表明，在设计地震作用下，塔体的抗倾覆     

宝泉抽水蓄能电站上水库防渗体系设计

宝泉抽水蓄能电站上水库系利用天然河道开挖、筑坝而成,由于库底覆盖层为透水性较强的砂卵石层,且有数条大断层穿过坝基,采用了粘土铺盖护底、沥青混凝土护岸与沥青混凝土面板坝相结合的全库盆联合防渗形式,这在国内为首次采用。宝泉电站上水库防渗体系的设计中,各种防渗结构的设计参数和接头形式,对类似工程有参考价值。     

绩溪抽水蓄能电站下水库软岩筑面板堆石坝优化设计

安徽省绩溪抽水蓄能电站下水库钢筋混凝土面板堆石坝采用软岩填筑,最大坝高59.1 m。招标、技施阶段,对下水库大坝坝坡、坝体分区、坝基开挖、填筑控制标准等进行了优化设计。通过大坝三维有限元分析,论证了软岩筑坝材料的填筑参数及允许填筑范围,从而评价优化设计的合理性。     

基于有限元法对拱坝坝肩动力稳定的分析

拱坝在地震作用下稳定性问题,尤其是拱坝坝肩的抗震稳定性问题关系重大。以大丫口水电站拱坝为例,计算坝肩在地震作用下的稳定安全系数并进行评价分析。这里首先采用有限元时程分析法计算动力作用下的应力值,与静力作用下应力值累加后,与以往不同的是,这里并没有直接利用有限元得出的内力在滑移面进行应力积分,而是通过应力积分法计算坝体对坝肩在建基面处的推力,应用刚体极限平衡法计算抗滑稳定系数并进行分析评价。     

土石坝抗震稳定的极限能力与评价标准研究

目前土石坝极限抗震能力的评判指标尚不统一,评价标准仍不明确,且缺乏合理的依据。本文基于地震反应分析,从坝坡抗震稳定性和地震滑移变形对土石坝的极限抗震能力进行了研究,提出以地震滑移变形发生突变作为土石坝抗震稳定极限能力的判定标准。以某沥青混凝土心墙堆石坝为例进行了计算分析,当地震峰值加速度为0.55g时,上、下游坝坡F_s1.0的累积时间分别为2.5 s和2.8 s,地震滑移变形分别为0.46 m和0.55 m,并产生了明显的突变。由此,可判定大坝的极限抗震能力为0.55 g。结果表明,土石坝的抗震薄弱部位位于坝顶1/5坝高范围内,符合实际震害的一般规律,建议该区域应采取合理的抗震措施。     

宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方法研究

本文研究了宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方法。该电站计算机监控系统是由国外供货且LCU主机采用工控机,这种监控系统的改造在国内没有先例。本文系统总结了宝泉抽水蓄能电站监控系统国产化改造方案研究方法,主要内容包括水电站现场安全测试、以太网协议类型筛选、通信应用层协议测试等方法研究,而通信应用层协议测试研究方法又是其中的核心内容。本文逐一研究了通信应用层协议,分析了这些方法各自特点及其在该电站应用的可行性。应用本文提出的数据包分析方法,顺利完成了宝泉抽水蓄能电站计算机监控系统国产化改造方案研究。     

广蓄电厂下库碾压混凝土重力坝安全运行管理

广州蓄能水电厂下库大坝为碾压混凝土重力坝,自1992年4月下闸蓄水以来,已安全运行了14年。2002年4月顺利通过了首次大坝安全定期检查,被评为正常坝。本文主要介绍广州蓄能水电厂下库大坝在安全运行管理的一些实践和经验。     

周宁抽水蓄能电站下水库挑流消能方案研究

周宁抽水蓄能电站下水库大坝下游河道具有河道狭窄、边坡高陡、天然水深浅的特点,消能建筑物布置条件比较差,且大坝紧靠已建的龙溪二级电站地面厂房,泄洪对其存在不利影响。可行性研究阶段,为研究挑流消能方案的可行性,采用水工模型试验对设计方案进行优化,并对外部影响进行试验分析。通过采取底孔扭曲鼻坎、表孔俯角、下游二道坝+预挖冲坑等多种工程措施成功解决了上述技术难题。试验成果表明,挑流消能造成的下游冲刷、雾化等影响均在合理范围之内,满足本工程要求。     

基于可靠UDP的强震消息触发大坝实时监测系统

地处地震活动区的水电厂对强震安全监测有着实际管理要求,但由于行业标准和管理体制等原因,地震台网监测系统与大坝安全监测系统间是各自独立运行的,难以实现强震发生时对大坝安全概貌进行即时监测与分析。文中论述了强震发生时大坝实时监测的必要性和可行性,并提出了基于可靠用户数据包协议（UDP）通信的强震监测系统对大坝测量系统实时触发的构想。最后,结合强震仪系统和大坝安全信息管理系统,给出了系统的设计实现,并在二滩水电厂得到了实际应用。实践表明,系统运行状况稳定可靠,具有一定工程有效性。     

高土石坝试验技术与安全评价理论及应用

我国是世界上高土石坝数量最多的国家,复杂建坝条件和恶劣服役环境下高土石坝建设和长期安全保障面临着严峻的技术挑战。简要介绍了近年来有关坝体粗颗粒料试验技术、坝基覆盖层原位测试技术、高土石坝离心机振动台模型试验技术、高土石坝溃坝离心模型试验技术、高土石坝安全评价以及灾害预测理论等领域的研究成果及推广应用情况。研发了高土石坝粗粒料力学性质试验设备,在深入揭示复杂荷载和变化环境下粗粒料力学性质演化规律及其对高土石坝变形影响机制的基础上,构建了粗粒料本构理论体系;研发了深厚覆盖层力学性质测试技术与分析方法,破解了多年来无法准确测定具有显著结构性深厚砂砾石覆盖层力学性质的技术难题;创建了高土石坝地震破坏灾变与溃坝试验技术与分析方法,用物理模型试验定量预测高土石坝地震残余变形及其发展规律;提出了高土石坝地震安全评价标准和极限抗震能力计算方法。研究成果已成功应用于紫坪铺、水布垭、吉林台、长河坝、糯扎渡、如美、大石峡、阿尔塔什以及马来西亚巴贡水电站等一批高土石坝工程,部分成果纳入相关设计规范与国家和行业标准。