锦屏一级高拱坝整体稳定分析与评价

介绍了锦屏一级高拱坝针对复杂地基的系统加固处理方案,并结合三维非线性有限元数值仿真分析和超载地质力学模型试验,分析了高拱坝的坝基变形、基础的破坏特征、点安全度及整体稳定性;考虑坝基岩体高应力和高渗压作用下,试验研究了软弱结构面可能的降强幅度,并通过综合法地质力学模型试验,揭示了大坝与基础破坏的另一种模式。综合三维数值计算和地质力学模型试验研究成果,依据评判准则,锦屏一级高拱坝整体稳定安全度较高,可满足设计要求。     

锦屏一级高拱坝整体稳定物理与数值模拟综合分析

高拱坝的整体稳定是工程建设中的关键问题之一,地质力学模型试验和数值计算是研究这一问题的重要方法。通过理论推导建立了基于综合法的大坝稳定安全系数评定关系式。针对锦屏一级高拱坝坝肩地质条件复杂,影响拱坝整体稳定的断层、岩脉、节理裂隙众多,坝高库大和加固难度大,工程安全稳定问题十分突出等特点,采用综合法地质力学模型试验与三维非线性有限元相结合的方法,对加固处理后的锦屏一级高拱坝整体稳定性开展研究。获得了拱坝在正常工况下的工作性态,以及在结构面强度参数降低约30%后坝肩的超载变形失稳过程和最终破坏形态,提出拱坝与地基综合法整体稳定安全度为5.2~6.0(试验值)和5.98(计算值)。通过综合分析模型试验和数值计算的成果,评价了锦屏一级高拱坝工程的安全性和加固效果。研究成果为锦屏一级拱坝工程的安全监测和运行管理提供了科学依据,同时也为其他类似高拱坝工程的稳定分析提供参考。     

拱坝枢纽整体抗滑稳定的地质力学模型试验研究

拱坝坝肩稳定是目前高拱坝设计中的一个重要而复杂的问题。近年来发展起来的地质力学模型试验是研究拱坝坝肩岩体稳定的有效途径。本文介绍了国内某大型重力拱坝枢纽整体抗滑稳定三维小块体地质力学模型试验研究实例,其中包括试验的特点、模型设计问题以及部分试验成果,分析了拱坝及进行处理后的两岸坝肩山体在水位超载条件下的安全度及其破坏机理。     

锦屏一级高拱坝地质力学模型材料试验研究

地质力学模型试验是研究高拱坝整体稳定的重要方法之一,而模型材料的研制是确保模型试验成果可靠、准确的基础保证。结合锦屏一级高拱坝整体稳定三维地质力学模型,依据相似原理开展了模型材料的研究。以重晶石粉、机油、石蜡及适量高分子材料为主要原料配制了满足相似关系的岩体及结构面模型材料,并通过试验获得了材料的容重、变形模量、抗剪强度等力学参数。所配制的材料试验成果满足地质力学模型试验的精度要求,为后期模型试验的开展奠定了基础。     

乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

基于乌东德双曲拱坝的特定工程地质条件,采用三维地质力学模型试验技术,通过重度超载的方法,研究了坝体和坝基、坝肩从加荷到破坏的整个过程与整体稳定性。依据相似理论,按照1∶300比例对大坝基础及两岸坝肩山体的岩体力学特性、不连续结构面和层面、双曲拱坝坝型等进行了相似模拟,研究了拱坝及基础的变形特征、失稳破坏过程、破坏形态以及超载能力,对拱坝与地基整体稳定安全度进行了评价。通过分析拱坝在正常蓄水位和超载作用下的位移场、坝体和坝肩的变形及其分布特征、内部断层典型测点的相对位移,对拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制进行了研究。试验结果表明:在设计荷载作用下,坝体及左右岸坝肩变形稳定,变形呈线性特征;综合位移应变测试结果及超载破坏模式定性描述,认为上游坝踵起裂安全度K₁=1.7~2.0,非线性开始安全度K₂=3.5~4.0,拱坝坝肩与坝基整体稳定安全度K₃=6.0~7.0。     

某混凝土双曲拱坝建基面选择研究

拱坝建基面选择主要决定于坝基岩体的承载力和滑动稳定性。本工程基岩裸露,岩体呈整体块状结构,强度高,但坝基范围内岩体岩性不一致,导致基岩强度不同。根据地形地质条件,对拱坝建基面的可利用岩体进行多方案论证研究,同时对坝体应力、坝肩稳定、整体稳定等进行大量分析及模型试验,最终确定合理经济的坝体建基面。     

小湾水电站拱坝基础处理与拱坝安全性评价科技攻关研究课题成果通过评审

2008年10月15日至17日．水电水利规划设计总院和云南华能澜沧江水电有限公司在北京共同组织召开了“小湾水电站拱坝基础处理与拱坝安全性评价科技攻关研究”课题成果评审会。会议听取了昆明勘测设计研究院关于“拱坝坝基（肩）工程地质条件综合分析研究”和“拱坝坝基开挖卸荷松弛岩体工程处理措施研究”、清华大学和四川大学关于“拱坝整体地质力学模型试验研究”的成果汇报．同时．其他参研单位也对相关子题研究成果进行了补充汇报。     

万家口子双曲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

针对万家口子双曲拱坝的地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,全面模拟了大坝基础的不连续岩体条件、岩石力学性质、基础处理和整体双曲拱坝,研究了基础对大坝结构变形和稳定的影响,揭示拱坝坝体和坝肩从加荷开始到破坏的整个进程和机理,从而得出了拱坝的破坏机理及超载安全能力。     

锦屏一级高拱坝坝基结构面弱化效应研究及坝肩稳定性分析

为了研究锦屏一级高拱坝工程在蓄水运行后,坝肩坝基软岩结构面在应力场、渗流场耦合作用下的弱化效应,以及在考虑这种弱化效应条件下分析高拱坝工程的坝肩稳定问题,首先通过现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验,获得了坝肩软岩和结构面强度参数的弱化率,为拱坝坝肩稳定模型试验提供结构面降强幅度的依据。然后,针对拱坝坝肩稳定问题,开展了加固地基条件下高拱坝三维地质力学模型综合法破坏试验,在试验中,根据弱化试验成果确定了结构面的综合降强幅度为30%,并研制了适用于各类软弱结构面强度弱化特性的变温相似材料,用于在模型中模拟结构面的弱化效应。通过试验获得了坝与地基的变形分布特性,坝肩坝基失稳的破坏形态和破坏机理,得出坝肩稳定综合法试验安全系数为5.2~6.0,评价了拱坝工程的稳定安全性。研究成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要科学依据。     

构皮滩双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型试验技术研究构皮滩双曲拱坝坝基内的层间错动带和裂隙对坝体位移和坝肩稳定的影响,分析了在超载情况下坝体的破坏形式和坝肩岩体构造面的破坏发展过程,并对大坝的安全性进行了评价。     

光纤光栅传感监测在拱坝地质力学模型试验中的应用

光纤光栅传感在土木工程原型监测中逐步得到广泛应用,然而在水工地质力学模型试验中应用较少。以木里河立洲拱坝地质力学模型为基础,在坝顶及上游坝面布置光纤光栅传感器,对坝体在超载过程中的应变进行监测,通过光纤光栅传感器监测得到的应变及变化曲线,分析了地质力学模型拱坝坝面的开裂破坏过程。成果表明：Kp=1.0时,坝体工作正常;Kp=1.2~2.2时,坝踵处出现初裂;Kp=2.2~3.0时,曲线有转折和拐点的出现,左岸坝肩岩体受内部结构面影响发生较大的位移;Kp=3.6~4.3时,坝体应变整体出现较大的波动,其中左拱端应变曲线C17测点出现较大拐点,左拱发生开裂;此后,应变曲线陆续出现波动或转向,坝体裂缝不断发展,直至逐渐失去承载能力。通过与常规的应变片检测方法进行对比分析,验证了光纤光栅传感器在地质力学模型试验中应用的可行性。     

溪洛渡拱坝设计综述

溪洛渡拱坝的工程规模和技术难度均超出了现行拱坝设计规范的控制。为此，在可行性研究阶段，立足现有技术水平，借鉴国内外成功经验和最新研究成果，以规范为基础，佐以现代仿真分析和模型试验，结合工程类比，对溪洛渡拱坝建基面与拱坝体形、应力分析与设计强度、抗滑稳定与整体稳定、抗震分析与评价、温度控制、基础处理等进行了研究分析，使拱坝设计最终达到安全可靠、技术可行、经济合理。     

江口双曲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

针对江口坝区内的多条软弱夹层以及断层、裂隙等地质构造不利条件对坝体稳定的影响,设计采取了基础处理措施。通过地质力学模型试验,研究江口大坝在进行基础处理后,坝体在设计荷载及超载作用下的稳定情况,为设计提供科学依据。     

牛头山双曲拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

介绍了牛头山双曲拱坝三维地质力学模型试验，包括模型设计、模型制作、加荷和量测等。试验给出了拱坝在正常蓄水位荷载作用下的位移场，测出了坝体、坝肩、断层出露处以及坝基内部断层各部位的位移，揭示了拱坝坝体和基础失稳前位移和裂缝发展的全过程及其破坏机理。对试验数据的综合分析，可以评价边坡的稳定性，并得到拱坝的整体安全度。     

江口拱坝温控措施研究

用中国水利水电科学研究院开发的SimuDam程序和SAPTS程序,对江口拱坝的河床坝段及6#岸坡坝段的基础约束区,依据设计施工单位提供的气象资料、坝体混凝土和基岩材料参数以及坝体施工进度,对不同的温控方案,分别用二维与三维有限元进行了温度场及应力场的仿真计算。计算结果表明:河床坝段因坝块横截面积小、气候条件较好,其温度应力较小,只需作较弱的温度控制即可;岸坡坝段因其座落在斜坡上,其温度应力比河床坝段的要恶劣,必须采取严格的温控措施才能满足要求。该成果已用于工程实践,并取得了满意的效果。     

拱坝对近坝肩导流洞结构衬砌的影响研究

为了更加深入准确的研究靠近拱坝坝肩导流洞的真实受力情况,使导流洞在施工期安全运行,研究分析了拱坝对靠近坝肩导流洞的影响。采用Ansys有限元分析法,建立拱坝和导流洞整体有限元模型,分析在自重,自重加静水情况下拱坝对导流洞产生的附加应力,为隧洞衬砌配筋提供依据。计算结果表明:拱坝对导流洞靠近坝肩部位产生的附加应力不容忽视,坝肩岩体灌浆对减小附加应力有一定作用。研究成果可为近拱坝坝肩导流洞的设计和施工提供参考。     

隔河岩重力拱坝加固方案地质力学模型试验研究

本文采用地质力学模型试验技术对清江隔河岩重力拱坝加固方案进行了整体模型试验。通过研究,对大坝及基础的整体安全度有了更进一步的认识,对加固处理措施的效果作出了评价。同时,对拱坝地质力学模型试验技术及超载安全度进行了新的研究和探讨。