锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。     

我国特高拱坝的建设成就与技术发展综述

结合二滩、溪洛渡、锦屏一级、大岗山、小湾等一系列特高拱坝的建设实践,总结了我国特高拱坝的建设成就,阐述了我国特高拱坝建设关键技术的研究进展,包括建基面的研究与确定、体形优化设计、应力分析与强度设计、拱座抗滑稳定、整体稳定、抗震设计、混凝土材料、混凝土温控防裂、基础处理、施工技术等10个方面的内容。认为我国混凝土拱坝建设技术已处于国际领先水平,指出我国特高拱坝建设需深化研究的4个问题,即特高拱坝安全评价体系建设、特高拱坝风险设计、特高拱坝抗震研究以及特高拱坝安全运行健康诊断技术研究。     

杨房沟高拱坝建基面嵌深优化的分析与评价

高拱坝建基面嵌深方面尚未形成具有普适性的评价体系,以杨房沟拱坝建基面嵌深的定量分析与评价为目标,在常规拱坝变形受力分析的基础上,使用三维非线性有限元(TFINE程序)对杨房沟拱坝的可行性研究阶段和施工图阶段的两种建基面嵌深方案进行坝体关键参数、位移、应力和拱端推力的变形应力对比分析。采用塑性屈服区、不平衡力和余能范数评价坝体的整体稳定性和坝踵开裂风险,并基于多重网格法进行坝肩抗滑稳定分析。结果表明,杨房沟拱坝施工图阶段的建基面外移方案较可行性研究方案整体上改善了坝体的变形应力、稳定性和安全度等指标,具有良好的经济效益。研究成果论证了杨房沟拱坝施工图阶段建基面优化设计方案的合理性,同时也可为其他类似工程优化设计的安全分析与综合评价的量化分析提供参考。     

自重与初次蓄水对特高拱坝应力的影响

以小湾拱坝为例,对不同自重施加方式及初次蓄水条件下大坝的应力进行了三维数值仿真分析。对不同施工方案的应力对比研究结果表明,自重施加方式、封拱灌浆过程及初次蓄水均对坝体应力分布有较大影响,自重全部由梁承担过小地估计了坝体上游拉应力,而整体施加自重、水压时,计算得到的拉应力偏大,从计算精度考虑,小湾拱坝应力计算按10次以上的分期浇筑、分期封拱及分期蓄水过程模拟为宜。     

考虑非饱和渗流的谷幅变形对高拱坝影响分析

蓄水初期谷幅变形对拱坝当前工作性态和长期安全状况的影响是坝工界和学术界面临的新课题。针对我国锦屏一级拱坝蓄水期间出现的谷幅收缩问题,基于非饱和渗流分析理论,采用非线性有限元数值分析方法,通过对裂隙岩体吸湿曲线进行敏感性分析,研究了非饱和渗流过程中的谷幅变形规律,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:在非饱和渗流场作用下,两岸边坡向河谷中心变形,且上游比下游的谷幅变形值大。随着水位的升高,谷幅变形值不断增大,当渗流场达到饱和时谷幅收缩值最大。在非饱和渗流过程中坝体位移和应力的分布规律基本保持不变,但随水位的升高坝体最大顺河向位移和最大主压应力略有减小,最大主拉应力略有增加。谷幅收缩对坝体产生挤压作用,导致坝体最大顺河向位移减小,最大主拉应力由坝踵向坝肩上游侧转移,下游面高压应力区向拱冠梁中部扩展,且饱和渗流场对拱坝位移和应力的影响比非饱和渗流场明显,但渗流场作用的谷幅变形对坝体位移和应力的改变有限,不会影响坝体的整体稳定性。     

特高拱坝施工及初次蓄水期变形回归模型研究

针对特高拱坝施工及初次蓄水期间的变形特点,在传统模型基础上,增加了初次蓄水坝高因子、初蓄温度因子和初蓄渗流因子,建立了施工及初次蓄水作用下的大坝变形回归模型。通过对某高拱坝初次蓄水期间大坝回归分析可知,新模型拟合精度高,各测点相关系数均在0.99以上。水压分量、温度分量、坝高分量、初蓄及时效分量变化趋势以及在整个径向位移中所占比例符合实际规律,考虑了施工及初次蓄水期间坝体上升、外界温度影响、坝体自身温度变化、初次蓄水及渗流作用、时效等影响,反映了初蓄期间坝体的变形特性。总之,新的大坝变形回归模型能够较好地反映施工及初次蓄水期的各种影响因素,便于分析施工及初次蓄水期坝体的工作性态。     

复杂地质条件下锦屏一级高拱坝坝趾加固措施研究

通过对锦屏一级特高拱坝的地质条件和受力特点的分析,结合基于变形加固理论的三维弹塑性有限元整体变形稳定分析成果,提出了该拱坝坝趾的加固措施设计方案,论证了其加固措施方案的合理性。通过对锦屏一级拱坝坝趾的加固措施研究,希望为类似复杂地质条件下高拱坝的坝趾锚固设计提供参考。     

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。     

碾压混凝土拱坝三维弹塑性有限元分析

在建立碾压混凝土拱坝等效连续概化模型的基础上 ,采用压扁单元和等效连续概化模型相结合来模拟碾压混凝土坝体的方法 ,运用四参数、Mohr- Coulumb和 Drucker- Parger准则分别模拟坝体、层面和基岩 ,以及用分散式裂缝模型模拟坝体开裂状态。对沙牌碾压混凝土拱坝进行的三维弹塑性有限元分析表明 ,坝肩出现了非层面向的裂缝并危及帷幕灌浆体 ,不利于拱坝正常运行。     

双河拱坝应力分析

介绍了双河拱坝的开裂情况和多种工况下拱坝拱梁分载法的应力分析成果,对双河拱坝的开裂原因和拱坝安全进行了初步分析和评价,并对拱坝的体形设计提出了建议。     

普定碾压混凝土拱坝布置和结构设计

普定碾压混凝土拱坝筑坝新技术研究是国家重点科技攻关项目专题之一。依托这一成果建成的普定碾压混凝拱坝，采用坝身泄洪，整体式坝体结构，不设施工缝，仅在溢洪道两侧各设一诱导缝，以减小施工干扰，限制坝体裂缝，加快施工进度；采用碾压混凝土自身防渗，挡水运行表明坝体无渗水，完全达到设计要求，拱坝基础垫层采用外掺ＭｇＯ常态混凝土，结果垫层混凝土的施工缝一直处于受压状态，避免了裂缝的产生。普定碾压混凝土拱 坝和结     

构皮滩拱坝可靠度的敏感性分析

从构皮滩拱坝结构的极限状态出发推导随机有限元方程,进而编制程序,通过有限元程序分别对水位、渗流、温度、构造裂隙、基岩的弹模变化等对拱坝可靠度进行计算,从而找出对该拱坝可靠度影响的敏感因素。     

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。     

立洲RCC拱坝蓄水过程应力变形特性分析

基于立洲RCC拱坝温度场全过程仿真分析成果,考虑施工期残余应力,分析大坝蓄水过程中在温度荷载、水荷载、渗透压力和自重作用下坝体应力变形特性及发展规律,探寻真实工作状态下与设计荷载作用下大坝应力特性差异,并结合类似工程蓄水监测成果对立洲大坝的蓄水安全情况进行分析和评价。分析结果表明,大坝实际应力、变形性态与传统算法结果相比差异显著,大坝在蓄水过程中处于弹性范围内,工作状态正常。     

小湾特高拱坝首蓄期坝体变形特性分析及评价

针对小湾特高拱坝首次蓄水期坝体变形备受关注的几个焦点问题,运用综合过程线对比、数学建模、数值仿真、数理统计分析等定性和定量方法进行分析,结果表明:小湾大坝坝体蓄水早期向上游方向倾斜(主要与库盘下沉有关),库水位是首蓄期坝体变形的最主要影响因素,坝体时效变形已趋于收敛。通过将数值仿真成果与实测值比较、模型分析与实测值比较、设计预警指标与实测值比较、小湾工程与同类工程实测值比较,认为小湾水电站特高拱坝经受了正常蓄水位工况下的综合考验,尽管变形量值较大,但变形规律总体正常,首蓄期大坝处于安全状态。     

高拱坝短期变形和应力预测预警方法及工程应用

针对高拱坝预测预警能力不足的问题,提出了短时间内基于监测数据和全坝全过程仿真的混合预测模型。在此基础上建立了包含坝体变形和关键部位应力的预警指标体系,能够明确给出各部位变形和应力预警阈值。在小湾拱坝初次蓄水期中的应用结果表明:变形和应力预警指标的阈值设置比较合理,能够对异常情况给出警报,实用且合理有效。研究成果为高拱坝安全运行提供了有效的预测和预警思路。     

恰甫其海粘土心墙坝施工期及蓄水初期监测资料分析

阐述了新疆恰甫其海水库粘土心墙坝在施工期和蓄水初期，粘土心墙和坝壳料的沉降变形规律及特征值，对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价。分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后的渗流变化情况，对粘土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价，并对心墙蓄水前后的土压力进行了定性分析。     

氧化镁混凝土拱坝的宏观变形

在整理三江拱坝等氧化镁混凝土拱坝工程长达十年之原型监测资料的基础上,结合拱坝在库水、空气、地基等边界条件下的实测温度,讨论拱坝的温度场及温度作用。同时,三江拱坝的正倒垂观测资料表明,全坝混凝土外掺氧化镁后使拱坝产生了类似于温升作用的变形效果,在宏观变形上进一步验证氧化镁混凝土的膨胀效应,并从拱坝宏观变形的角度讨论了混凝土外掺氧化镁后的工程意义。     

小湾特高拱坝蓄水初期垂线监测成果分析评价

小湾拱坝是当前我国已进入蓄水阶段的最高坝。主要针对小湾拱坝的垂线监测资料,对蓄水初期的坝体坝基变形进行了分析评价,分析认为小湾拱坝垂线监测规律性好,监测成果对其它特高拱坝垂线监测有着重要参考价值。     

江垭水利枢纽大坝运行监测与安全评估

以江垭大坝（碾压混凝土重力坝）安全监测实测资料为基础,通过对大坝变形、渗流、应力应变和温度的分析,对江垭大坝安全运行进行了综合性评价。由于江垭大坝特殊的地质结构,出现了坝区和坝基抬升的现象,经研究分析和坝区抬升监测,抬升量是有限的,其它运行状态符合一般大坝运行特征。