基于微震监测的大岗山高拱坝坝踵蓄水初期变形机制研究

 混凝土高拱坝坝踵是蓄水初期阶段拱坝安全的重点关注部位。通过构建国内首套高拱坝坝踵微震监测系统,实现对蓄水初期阶段大岗山拱坝坝踵区微破裂的实时监测,探究坝踵蓄水初期变形机制及其与微震活动性的关系。采用人工敲击试验确定坝踵等效P波波速为4 300 m/s,系统定位误差小于8 m。对系统获取的事件波形进行噪声滤除,并在自动定位基础上进行人工二次校核,提高定位精度,验证了微震监测技术应用于大体积混凝土工程的可行性。分析认为：蓄水初期阶段,大岗山高拱坝坝踵区微震活动性与库水位密切相关,微震事件聚集区实现从坝踵向坝趾的转移,坝踵压缩变形减小,而坝趾区变形量增加。此外,通过拱坝坝踵区微震变形演化过程,揭示了导流洞下闸蓄水前940 m高程基础廊道拱顶裂缝产生的根本诱因。研究成果可为混凝土高拱坝微震监测和真实工作性态研究提供参考。     

大岗山水电站高拱坝蓄水初期工作性态演化研究

高拱坝的位移、应力状态是拱坝在蓄水初期重点关注的问题。将微震监测技术与有限元数值模拟相结合,研究拱坝微震变形与坝体应力的内在关联,对蓄水初期拱坝的应力、位移变化规律进行分析,探究拱坝蓄水初期工作性态演化规律,提出利用微震事件判断拱坝真实受力状态的方法。研究表明:拱坝微震事件与坝体应力在时空分布上存在一致性,坝体高压应力的集中和迁移是微震事件萌发的内在驱动力。蓄水前,拱坝高压应力集中在坝踵区域,微震变形也聚集在坝踵区域。蓄水后,拱坝的高压应力集中区域和微震变形聚集区域均从坝踵转移到坝趾区域,同时拱坝主拉应力区域实现了从拱端到坝踵的转移。通过微震事件的Es/Ep比值累积频率分布特征可以推断出拱坝在不同蓄水时期应力集中区域的分布情况。研究成果对于研究高拱坝真实工作性态具有一定的参考价值。     

仁宗海堆石坝蓄水初期右岸绕坝渗流监测成果分析

仁宗海水库在开始蓄水后,对仁宗海堆石坝的右岸坝肩绕渗进行了跟踪监测,发现库水位在2910.00m以下时,右岸坝后绕渗水位与坝前库水位保持了很小的水头差,随着库水位的上升而上升,相关性很好,部分绕渗孔水位几乎与坝前水位持平,在库水位超过2910.00m以后,坝后坡面及左右岸灌浆廊道边墙开始出现渗水,多只绕渗孔开始冒水,水...     

毛尔盖水电站大坝表面变形监测及其分析

对毛尔盖水电站大坝表面变形进行了平面监测和水准监测,监测结果表明:上游坝面观测墩变形与蓄水有较好关联性,即库水位上升阶段变形较大,库水位稳定阶段坝面变形量减小,而下游坝面变形和廊道变形与库水位上升无明显关联;大坝表面变形特征符合土石坝施工期和初蓄期变形特征。     

龙羊峡重力拱坝的断层深部处理

龙羊峡重力拱坝高178m,是国内目前最高最大的拱坝.坝区附近存在着八条断层,地质条件复杂.根据二维及三维弹塑性有限元分析和地质力学模型试验表明:如断层深部不处理,蓄水后尚不及正常高水位时,拱坝高部及基础可能发生破坏;如遇设计地震或发生可能的水库滑坡时,高部基础和拱坝坝踵可能产生严重破坏.断层深部主要用75000m~3地下混凝土结构处理后,坝肩岩体刚化,承载能力显著提高,拱坝及基础的超载安全度可以提高到3.3-5.8以上,满足设计要求.目前大坝已挡水百余米,未见异常.进一步观测仍在进行中.     

复杂地质条件下大岗山拱坝渗控措施研究

大岗山拱坝坝址区地质条件复杂,Ⅴ1类辉绿岩脉发育,可灌性差;940 m高程以下隐微裂隙发育,普通水泥灌浆效果差;同时,河床出露承压热水,对混凝土有溶出型腐蚀性,影响帷幕的耐久性。根据大岗山工程地质特点,通过开展了溶出型腐蚀承压热水对水泥结石体室内试验研究,以及Ⅴ1类岩脉和隐微裂隙岩体的可灌性研究,确定了辉绿岩脉、隐微裂隙岩体、溶出型腐蚀性承压热水的帷幕灌浆处理方案。采用三维渗流场复核成果表明,采取措施后坝基渗流场得到很好地控制。蓄水后监测成果表明,大岗山拱坝坝基渗控措施是合理有效的。大岗山坝基帷幕灌浆方案的成功实施,对我国西南地区复杂地质条件下帷幕灌浆设计具有重要的借鉴意义。     

向家坝水电站成功实现380米蓄水目标

2013年9月10日,向家坝水电站库水位达到设计最终蓄水目标高程——380米高程,这是向家坝水电站建设的一个重要的里程碑,电站将更好地发挥发电、灌溉、航运、防洪、节能减排等综合效益。向家坝水电站于8月28日通过蓄水至高程380米专家组验收,9月7日上午9时库水位由高程370米开始抬升,至10日,水位顺利达到高程380米,库容蓄水总量达到51.6亿立方米。     

基于位移反分析的小湾拱坝稳定性评价

小湾拱坝坝体裂缝在大坝分阶段实际蓄水后开裂扩展的可能性以及裂缝对坝体应力、位移和坝体稳定性的影响,对大坝安全至关重要。通过对小湾拱坝坝体施工过程及坝体内部温度裂缝的模拟,基于多点监测资料进行非线性位移反演分析,得到符合实际的材料力学参数,进而对坝体进行三维非线性仿真计算研究,以预测坝体在下一阶段蓄水以及最终蓄水后的稳定性。结果表明,该反演分析方法反演得到的参数合理准确,预计的位移结果可靠、精度较高,能很好地对拱坝安全性进行评价;仿真分析预测成果与坝体后期蓄水后的实际监测成果和地质力学模型试验成果吻合良好,在正常水载下,坝体整体变形符合拱坝变形一般规律,同时裂缝发生开裂扩展的可能性很小;裂缝对坝体整体影响不大,对局部有影响,大坝极限开裂状态与无缝坝类似,坝面开裂均是由表面产生裂缝向内部发展,而不是由内部裂缝引发。     

丹江口水利枢纽混凝土坝▽113m水平裂缝渗漏处理

丹江口水利枢纽混凝土坝左部河床 19～ 33坝段 ,自 196 7年底水库蓄水后 ,发现坝段防渗板 10 2ｍ高程廊道中所有横缝有不同程度渗水 ,以后渗水量逐渐减小。其变化规律为每年 11～12月渗漏量增加 ,次年 2月最大 ,4～ 5月逐渐减小 ,夏季温度高 ,缝闭合几乎没有渗漏。分析原因是防渗板上游面施工缝处理不当产生水平裂缝。当水平裂缝深度超过横缝止水位置 ,竖井上游壁或坝面排水管时 ,就发生漏水。由于大坝变形 ,裂缝随温度变化 ,冬季张开夏季闭合 ,为季节性开合缝。渗漏量也呈季节性变化 ,同时 ,同期库水位越高 ,渗漏量也越大 ,若不处理 ,不利…     

特高拱坝基础破坏、加固与稳定关键问题研究

特高拱坝的坝基条件大都比较复杂,基础岩体的破坏、加固与稳定评价出现一些关键新问题:坝基岩体力学参数合理取值;坝踵、坝趾基础开裂机制;坝肩非典型软弱蚀变带的处理;贴角区灌浆时机选择;坝趾锚固力损失评价以及大坝-基础非线性稳定分析等.传统的分析方法和加固处理措施日益受到挑战.结合实际工程,就如上问题涉及的研究方法、处理措施...     

三峡茅坪溪高沥青混凝土心墙堆石坝运行性状研究

茅坪溪防护坝是三峡工程的副坝,也是目前中国最高的沥青混凝土心墙坝.分析该坝在三峡库水位135 m时的变形规律,据此对坝体填料的参数进行反分析.在此基础上对设计水位175 m时及不同水位下,高沥青混凝土心墙的应力与变形进行非线性有限元数值仿真,并研究沥青混凝土参数取值对心墙运行性状的影响.采用双曲函数与幂函数结合的模式拟合沥青混凝土的三轴蠕变试验曲线,对大坝进行蠕变分析.分析结果表明,考虑蠕变效应,心墙的水平变形与最大主应力将有较大的增加.研究结果同时也表明,不同蓄水过程对心墙性状的影响不大,心墙产生水力劈裂、剪切破坏与挠曲破坏的可能性不大.研究结果可供大坝蓄水计划参考,并为高水头下高沥青混凝土心墙坝的运行提供一定的参考.     

高拱坝振动台地震破坏试验研究及数值仿真

 以大岗山拱坝模型的动力破坏试验为基础,从试验和数值计算角度,对整体拱坝动力特性、薄弱部位、破坏形态以及抗震性能进行研究。采用和混凝土性能相似的脆性模型材料,通过逐级加载的方式在振动台上对整体拱坝进行从弹性到破坏整个过程的模型试验,分析坝体动态特性、加速度和应变的变化规律。并采用弹脆性损伤模型对混凝土拱坝在地震作用下损伤破坏的全过程进行数值仿真,探讨拱坝动力破坏过程、破坏形态,并与试验结果进行对比分析。结果表明：模型试验和对原型进行的数值模拟所得到的破坏过程和破坏形态都较为接近。在顺河向地震作用下,顶拱的坝中部位为地震应力最高的区域,是坝体薄弱的部位,整体拱坝首先在该位置出现裂纹,其次是顶拱距左右两岸1/4拱圈处。在强震作用下,拱向和梁向裂缝贯穿上下游,将导致拱顶中部的混凝土脱离坝体,丧失壅水功能。试验和计算结果相互印证,可呈现高拱坝在强烈地震作用下的损伤破坏过程及破坏形态,确定抗震薄弱环节,为混凝土高坝的抗震功能设计提供基础。     

双曲拱坝非线性静力及稳定性研究

拱坝是一种被广泛应用于各种水利工程领域中的典型结构,它的安全受到广泛关注。借助有限差分软件FLAC3D,基于内置的2种材料模型,精确模拟拱坝浇筑、蓄水的全过程,分析正常工况的工作状态,通过容重超载法模拟大坝的破坏过程。结果表明:上下游坝肩、坝踵及坝趾处出现小范围的受剪塑性破坏区域,当加载到3倍水荷载时,坝体有局部贯通破坏区域,最先破坏的是坝踵、坝趾和上下游坝肩局部部位,破坏形式为剪切破坏。为指导大坝的建设和维护提供了参考依据。     

白鹤滩拱坝扩大基础加固效果研究

扩大基础被认为是适应白鹤滩高拱坝左岸不利地质条件的重要结构形式,目前对其量化的加固效果评价方法的研究尚不明确。建立白鹤滩拱坝基础系统的三维有限元模型,在对基础构造进行精细模拟的基础上,针对扩大基础进行弹塑性有限元分析,并提出基于变形加固理论的加固效果评价方法。结果表明,正常工况下,扩大基础能提高拱坝整体刚度,提升坝体变形的对称性,并改善坝建基面附近岩体的应力状态。不平衡力和塑性余能范数作为评价指标对比表明,扩大基础能明显减少坝体、坝踵和坝趾范围的不平衡力,减小坝体屈服区,工程各部分余能范数均有所降低,扩大基础对拱坝局部坝踵、坝趾区域及拱坝整体稳定性的加固作用明显。验证了加固措施的必要性,有助于对深化扩大基础加固机制的理解,对高拱坝设计及实际工程具有重要借鉴意义。     

世界第三大水电站溪洛渡大坝全线浇筑到顶

<正>3月6日上午,随着最后一罐混凝土从2m多高的吊罐中倾泻而下,溪洛渡大坝完成最后一仓浇筑。至此,世界第三大、中国第二大水电站——三峡集团溪洛渡电站拱坝坝体已全线浇筑到顶,达到610m设计高程。溪洛渡水电站挡水大坝为混凝土抛物线双曲拱坝,由31个坝段组成,建基面最低高程324.5m,坝顶高程610m,最大坝高285.5m,为300m级特高拱坝,其高度     

岩石边坡潜在失稳区域微震识别方法

 为深入研究锦屏一级水电站左岸边坡深部岩体微震活动规律并评价边坡稳定性,在已有微震监测资料基础上,结合常规监测数据,并借助RFPA有限元数值模拟手段,分析左岸边坡深部岩体微破裂萌生、发育和扩展的演化机制,解释高程1 829 m处2#固结灌浆平洞多点位移计变化与微震事件时空分布规律之间的内在联系,再现典型剖面边坡渐进破坏全过程,重点阐述高程1 885 m坝顶平台裂缝形成机制。综合施工工况和工程地质情况分析,表明微震监测系统可以有效地识别和圈定边坡深部岩体微破裂区域和潜在滑裂面,边坡外观变形及微震活动性与该部位地质构造及灌浆活动有密切关系,灌浆导致的应力重分布和边坡内部天然裂隙带错动变形是诱发高程1 885 m坝顶平台裂缝的主要原因。研究结果为更好地理解和分析复杂应力条件下岩石边坡变形及其微震活动性诱发失稳机制提供重要的参考。     

白鹤滩高拱坝坝趾锚固研究

 高拱坝坝趾区域是加固设计的重点关注区域。为了对其锚固进行研究,进一步阐述基于变形加固理论的高拱坝坝趾锚固机制。给出坝趾锚固区域不平衡力的计算方法和坝趾锚固的基准状态。将这一机制应用于白鹤滩高拱坝坝趾锚固数值分析中,得到锚固所需的最小加固力和最优锚固角,并分析坝趾不平衡力分布规律的原因。同时,对白鹤滩高拱坝进行大比例尺(250∶1)下的地质力学模型试验研究。通过对加载过程中的位移、应变和开裂的监测和分析,得出坝趾区域随荷载增加过程的破坏规律。通过对地质力学模型试验与数值分析结果的对比分析表明,两种研究方法的结论是相一致的,白鹤滩高拱坝左岸坝趾较右岸坝趾更为薄弱。研究结果表明,变形加固理论为坝趾锚固分析和评价,提供科学的理论基础和实用的分析方法。     

基于地质力学模型试验的大岗山拱坝整体稳定性分析

 地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系统施加坝面水荷载;采用的数据采集系统能及时、高效地测量坝面应变、坝基岩体外部位移和内部相对位移,并自动存储数据。采用超载水容重法进行超载破坏试验,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律以及坝体和坝基岩体的开裂破坏过程。采用3个特征超载安全系数K1,K2和K3对大岗山拱坝整体稳定性进行评价。通过地质力学模型试验和基于变形加固理论的三维数值模拟对比分析表明,大岗山拱坝整体稳定性较高,并得到对拱坝–坝基整体稳定起控制性作用的部位。     

变形加固理论及高拱坝整体稳定与加固分析

发展和完善了变形加固理论;提出结构失稳的严格定义及其集合逻辑表述,发展了基于塑性余能及其变分的结构稳定性判剧;完善了最小塑性余能原理的证明,指出它是结构平衡条件、变形协调条件和本构关系的集中体现.提出结构整体稳定性可以用结构整体安全度与塑性余能的关系曲线来描述的新思路,并应用于高拱坝整体稳定性评价.结果表明,变形加固理论为评价高拱坝的整体稳定性、坝踵开裂、坝趾锚固、断层加固等高拱坝关键技术问题提供了统一和实用的理论框架和基础.     

降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

根据云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡特点,为了对降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡有深入的了解,进行了降雨与库水位共同作用下边坡滑坡大型模型试验研究。试验结果表明:降雨是引起近坝库岸边坡滑坡的重要因素,降雨与库水位共同作用下近坝库岸滑坡有效应力减小,研究库水位以下边坡土体的抗剪强度减小;库水位作用使得边坡产生沉降和裂缝,边坡的滑坡是由降雨和库水位共同作用引起,库水位以下边坡土体水分入渗充分,边坡内部孔隙水压力较大,边坡易产生滑坡且滑坡规模较大,近坝库岸边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡。