向家坝坝基排水孔涌水量控制标准研究

为实时监控坝基的渗透安全性,向家坝水电工程采用了坝基扬压力和涌水量可实时调控的坝基渗流自动化控制系统。排水孔涌水量控制标准是系统运行的关键指标之一。在对左非3坝段坝基渗流实测资料分析的基础上,采用渗流数值分析方法全面研究了左非3坝基扬压力和水力梯度分布特点,获得了坝基排水孔出流控制涌水量与孔口控制压力之间变化关系。依据排水孔控制涌水量与控制孔口压力之间的函数关系,结合坝基扬压力设计值和控制水力坡降的要求,提出了向家坝坝基可控抽排系统涌水量标准,并成功应用于工程实践中,取得了预期效果。     

向家坝水电站左岸近坝边坡抬升变形数值模拟

为深入认识向家坝水电站左岸近坝边坡的抬升变形现象,利用流固耦合数值试验研究了岩体的扩容变形机理,在此基础上采用流固耦合数值分析方法对向家坝水电站左岸近坝边坡的抬升变形过程进行了数值模拟,得到了近坝边坡抬升变形的空间分布,并对泄压孔泄压对抬升变形的控制效果进行了评价。结果表明:岩体扩容体积应变随岩体渗透系数增大而增大,随变形模量增大而减小,岩体初始应力对抬升变形的影响微弱;渗流场改变是引起近坝边坡抬升变形的直接诱因,边坡抬升变形是岩土体内渗流场和应力场相互作用的结果,采用流固耦合理论揭示近坝边坡的抬升变形机制是合理的;深层泄压孔可以有效控制近坝边坡的抬升变形量。     

向家坝水电站左岸坝基破碎岩体渗透变形特性试验研究

坝基岩体的渗透变形特性关系到大坝能否安全运行。针对向家坝水电工程坝基存在的挤压破碎带问题,通过常规的渗透变形试验方法和改进后的渗透变形试验方法,对左岸坝基破碎岩体渗透变形特性进行了全方位的试验,通过综合分析 3 种不同试验方法得到的试验结果,深入研究了坝基破碎带岩体的渗透变形特性。研究表明左岸坝基破碎岩体受扰动越严重,其临界水力坡降值就越小;在分析引起临界水力坡降差异的本质原因后,提出了坝基破碎带的临界水力坡降合理取值建议。     

挤压带岩体特性及其对重力坝抗滑稳定性的影响

为分析坝基岩体挤压破碎带力学特性及其对重力坝抗滑稳定的影响,根据岩体微观测试、力学试验成果,建立了有限元数值模型,采用强度折减法研究了正常蓄水位条件下的坝体力学特性。研究结果表明,挤压带岩体结构松散,晶体结构以黏土矿物为主,具有很强的亲水性;饱和条件下,挤压带岩体抗剪强度大大低于非饱和条件下的强度;大坝蓄水后,坝基的潜在滑移模式表现为顺挤压带岩体的深层滑动,极限条件下的折减系数为2.37,小于规范要求,采用剪摩法计算时取值3.0。根据以上分析,建议重点对坝基挤压带岩体进行部分开挖置换和固结灌浆处理,同时做好防渗帷幕,降低水对挤压带岩体的弱化作用。     

向家坝水电站大坝基础处理设计

向家坝水电站地质条件复杂,坝基存在以挠曲核部破碎带、挤压破碎带和软弱夹层为代表的地质缺陷。从建基面选择、渗控体系设计、基础灌浆加固处理3个方面论述了坝基处理的设计方法。特别是综合考虑坝基扬压力和坝基渗透稳定性要求,创新性地提出了“可控抽排体系”的设计理念,即对坝基排水孔设置阀门,可在初期蓄水后,根据扬压力监测资料,人为调节排水孔出水量。上述设计理念与方法可供其他坝工地基处理设计参考。     

向家坝水电站坝基岩体钻孔剪切试验研究

向家坝水电站是金沙江流域水利资源梯级开发的最后一级水电站,坝基岩体抗剪强度参数对工程设计、施工等方面有重要意义。向家坝水电站坝基岩体地质条件复杂,并发育有多条软弱夹层,如何快速准确地对岩体抗剪强度参数进行评价至关重要。本文介绍了从美国引进的适用于中软岩-软岩体的新型岩体抗剪强度检测设备,利用工程前期地质勘探钻孔进行岩体剪切试验,可以十分方便快捷地得到岩体抗剪强度参数,并且利用该设备得到的试验数据具有很高的线性相关关系。通过在向家坝水电站坝基岩体中进行的几组钻孔剪切试验,详细介绍了使用该设备得到岩体抗剪强度参数的方法,验证了该设备的工程适用性。