乌东德水电站表孔体型优化研究

乌东德水电站坝址处河谷狭窄,覆盖层深厚,施工详图设计阶段拱坝厚高比增加,表、中孔相对位置发生变化,存在表孔自由溢流水体击打中孔弧门、表中孔水舌碰撞后形成的横向溅水冲击透水边坡及水垫塘底板冲刷较深等问题。通过1〖DK(〗∶〖DK)〗50水工整体模型试验及方案比选,对表孔出口位置、型式进行了优化研究,使表孔水舌横向扩散,纵向分层明晰,表中孔碰撞消能后水垫塘底板冲刷轻微,边坡横向溅水强度基本与自然降水相当。研究成果可为工程设计及安全运行提供技术支撑。     

层状岩体横观各向同性劣化模型研究

层状岩体呈现出明显的横观各向同性力学特征,为此,将层状岩体视作层间岩石与层面组成的复合材料,分别就层间岩石力学性质建立相应的力学模型,并提出了劣化模型的弹模裂化极限取值统一限定条件。可考虑层状岩体强度及弹性模量在峰后随塑性应变增大而减小的现象,更能准确地模拟层状岩体洞室开挖的力学响应。在乌东德水电站陡倾层状岩体洞室的围岩开挖稳定性分析的应用中,计算结果与现场监测结果吻合,证明该模型适用性。     

滑坡灾害空间预测方法研究综述

滑坡灾害空间预测是对滑坡可能发生的空间位置的预测,目前已形成了多种结合GIS制图的空间预测方法。介绍了国内外多种常用的空间预测方法,结合实际应用对比了不同方法的特点及其适用性,认为确定性模型物理力学意义明确,但假设条件与所需参数类型较多;统计预测方法相对简单,应用广泛,但难以描述滑坡与相关因素之间的非线性关系;模式识别模型适用于非线性问题,但也存在计算耗时,参数难以确定和噪声影响等问题;模糊综合评判更适用于单体滑坡的评价。尽管空间预测模型朝着越来越复杂的方向发展,但预测研究必须建立在坚实的地质分析基础上。针对目前空间预测效果检验常用已发生的滑坡位置与预测结果重合度作为评判标准,认为采用不稳定斜坡和有复活迹象的古滑坡作为检验样本更为合理。大型复杂单体滑坡需要高精度的空间预测评价,针对不同单体滑坡建立确定性模型是更可行的方式。     

基于深海采矿技术的新型深水清淤技术方案探索

根据深水清淤面临的问题,结合我国深海采矿技术现状,分析了深海采矿技术与深水清淤作业技术的特点,借鉴相关技术形成了一种深水清淤技术方案; 并对深水清淤系统的组成、功能及作业流程进行了详细介绍。为验证深水清淤技术的可行性,研制了工程样机,并在小浪底水利枢纽成功应用,表明基于深海采矿技术的深水清淤技术是解决陆地深水淤积问题的有效途径。     

乌东德水电站对外交通锅圈岩隧道工程与边坡治理技术创新

针对乌东德水电站对外交通锅圈岩隧道出口段典型地质条件和工期要求,以及边坡塌方与隧道冒顶的现场实际,对洞型设计、边坡支护和施工方案进行了探讨,将该段的洞挖改明挖,并采用一种集中受力型边坡支护结构的设计与施工等,在解决边坡失稳和洞室冒顶问题上大胆创新。既保证了洞室结构安全和作业人员的安全,还抢占了工程建设时机,成功实现汛前完工目标。     

乌东德大坝低热水泥混凝土温控防裂效果研究

鉴于目前国内高混凝土坝尚无全坝应用低热水泥的先例,结合混凝土性能特点,研究了乌东德大坝中热、低热水泥混凝土的温度控制标准、最高温度控制措施及大坝抗裂安全系数,并采用有限单元法仿真计算了典型坝段施工期温度场和温度应力场。结果表明,大坝在采用低热水泥混凝土后,最高温度明显降低,富裕度增大,同时抗裂安全系数可提高至2.0以上。结果为乌东德拱坝全面采用低热水泥混凝土提供了参考依据。     

水电工程中环境友好型泄洪消能建筑物研究

针对水电工程现有"环境友好型"泄洪消能建筑物对环境不同影响的探讨,研究了坝面台阶式消能、水垫塘消能、坝身孔口无碰撞消能及旋流式消能等特点及适用条件,指出根据各工程的具体条件,选择最合适的消能型式,尽量减小泄洪雾化影响、避免总溶解气体过饱和、减轻流激振动及场地振动等。并且尽量做到结构简单、施工方便、投资节约,以减轻资源浪费。     

乌东德拱坝低热水泥混凝土绝热温升反演及温控措施优化研究

乌东德拱坝全坝采用低热水泥混凝土施工。现场实测资料表明,低热水泥混凝土实际绝热温升与原科研阶段相比,发热速率及总发热量更小,最高温度控制难度相对更低,温控措施有条件放宽。为尽早掌握大坝低热水泥混凝土在现有施工配合比条件下温升变化规律,采用三维有限单元法实际模拟乌东德拱坝施工浇筑过程,进行施工期温度场仿真分析,并采取自适应遗传算法根据现场实际条件和监测数据反演真实的混凝土绝热温升参数,在此基础上对大坝混凝土温控措施进行了优化和调整。基于三维有限元温度场仿真计算结果表明,在采用优化调整过的温控措施以后,河床坝段最高温度可满足设计允许最高温度控制标准,抗裂安全系数达到2．2以上,研究成果为施工提供参考依据。     

考虑水–岩作用特点的典型岸坡长期稳定性分析

大型水库库岸边坡长期经受库水位升降变化的影响,其作用效应主要表现为两个方面,一方面是水压力升降变化的影响,另一方面是岸坡消落带岩土体的水–岩作用劣化效应。基于此,在前期研究基础上,考虑消落带水–岩作用的影响深度及时间效应,建立了岩体强度劣化模型,并结合典型库岸边坡进行了计算分析。研究表明:库水位变化对库岸边坡稳定性影响明显,尤其在一定时期以后,在高水位运行期间安全系数将会出现骤减后迅速恢复的现象,说明坡体下滑力与阻滑力的平衡被打破后又得到调整至新的平衡,随着水–岩作用次数的增加,这种骤减在年循环周期内,逐渐向前推移,且频率与减幅均有所增大,进一步说明当水–岩作用程度越大时,岩体平衡越容易被打破且库岸边坡稳定性越差,而新的平衡对应的安全性逐年降低。这一现象符合重力背斜型滑坡在库水作用期间的破坏堆积过程,研究成果对库区岸坡的稳定性计算具有一定指导意义。     

乌东德５号导流隧洞改建体型水力特性研究

乌东德水电站下闸蓄水期间利用５号导流隧洞过流,以满足坝下生态流量及水位衔接的要求。针对原导流洞体型有压段出口流速高的问题,提出了在导流洞有限的有压段范围内增设洞塞消能的方案。采用三维数值模拟技术对四种洞塞方案进行了研究,根据计算成果及生态流量要求确定采用两级洞塞方案。采用模型试验对两种两级洞塞方案的流态及压力进行了详细研究,结果表明:随着水位的增加,两种改建体型的导流洞有压段流态均从明流向满流转变,并在闸门段出现不稳定气囊。两级洞塞及延长方案的时均压力值及分布规律相似,脉动压力均波动剧烈且部分测点达到负压极值,延长方案泄水孔进口处脉动压力峰值略小。