三峡工程二期深水围堰工程性状反分析研究

三峡工程二期围堰是深水与复杂环境中土石坝工程建设的典范,设计阶段曾进行过大量研究,运行阶段进行了全过程监测,拆除时进行了调查和试验分析,发现围堰的实际性状与原来的研究成果存在一定的差异。在综合分析相关资料的基础上,以防渗墙的应力变形监测成果为基础,采用非线性有限元法对三峡工程二期深水围堰的实际工程性状进行了反分析,对防渗墙与堰体的相互作用采用基于多点约束的接触迭代算法模拟,得到了围堰各填料的参数。研究结果表明:对水下抛填料,应根据抛填的初始密度分层确定其变形参数;水下抛填砂砾石与风化砂对防渗墙的变形影响较大;上游侧堰体与防渗墙脱开的原因在于防渗墙上下游侧水位的升降;防渗墙侧的泥皮决定了接触面的力学特性并可改善墙体的应力状态,应力变形分析应考虑泥皮的影响;基于多点约束的接触算法能准确模拟防渗墙与堰体的相互作用,接触摩擦服从库仑定律;防渗墙顶与墙顶处堰体间发生冲切时,实际情况介于变形体间的接触与完全的未接触两种状态之间。     

三峡工程二期围堰运行后的性状分析

三峡工程二期围堰安全运行4 a 后于2002 年拆除。在拆除过程中,对堰体和防渗墙进行了调查、取样和相关参数的测试;对风化砂堰体密度、防渗墙材料的工程特性、防渗墙与周边堰体的相互作用模式进行了分析和讨论。     

三峡二期围堰风化砂推填过程的模型研究

三峡二期围堰堰体材料参数是影响防渗墙变形的主要因素 ,其中风化砂的密度和级配变化对确定材料参数有直接影响 ,本文以三峡二期围堰为背景 ,通过量纲分析 ,实验模拟了围堰的推填过程 ,结果表明 ,风化砂在坡面上的滑动速度非常缓慢 ,在推填过程中发生的自然筛分不利于围堰的后期排水固结 ,此外振动还可导致水中砂体的自然休止角下降。     

围堰防渗墙与复合土工膜联接型式离心模型试验研究

防渗墙上接复合土工膜是围堰常用的防渗体系,联接部位的有效性是决定防渗成败的关键.以某围堰工程为原型开展离心模型试验,通过监测复合土工膜在堰体与防渗墙变形过程中的应变,揭示复合土工膜的受力性状和联接部位的破坏机理.结果表明一定上覆荷载作用下,复合土工膜与堰体之间的摩阻力超过其所承受的拉伸力,导致预留伸缩节不能发挥作用;复合土工膜下部风化砂的固结变形使之与刚性防渗墙之间产生较大的差异沉降,以及防渗墙与上游堰体的水平脱离,此两种变形不协调均可导致与防渗墙联接的复合土工膜因受拉而破坏.基于此,提出了防渗墙与复合土工膜联接型式的改进方法,使联接部位的复合土工膜不承受拉应力,通过离心模型试验验证其合理性和可行性,为指导围堰防渗体系的设计和施工提供了可靠的试验依据.     

拉哇水电站上游围堰渗流与应力变形动态耦合仿真分析

深厚低渗透土层天然地基上的土石围堰基础中,常常需要采用碎石桩等处理措施缩短固结排水距离,以控制堰基超孔隙水压力的累计幅度,加速其消散速度,从而减小堰基的变形,提高防渗体系的结构安全性和堰基的抗滑稳定性。基于拉哇水电站上游围堰设计论证和优化的需要,发展了围堰填筑和基坑开挖全过程渗流与应力变形耦合的二维和三维有限元仿真方法,并在LinkFEA软件中实现,成功用于拉哇上游围堰的计算分析。主要基于二维模型,介绍了二维模型中考虑三维绕渗效应、耦合计算中水中填筑与开挖边界条件处理、防渗墙与碎石桩施工仿真,二维模型中碎石桩与土复合地基的等效概化、低渗透土层的渗透系数随着压密而变化模拟等方面的方法,进行了拉哇上游围堰从地基初始应力计算、土体填筑与结构物施工、基坑开挖的全过程的渗流与应力变形的耦合计算,并对围堰戗堤填筑完成和堰体填筑完成两个典型时刻堰基的孔隙水压力、位移和土层与桩中的应力情况进行了分析。     

基于混凝土多轴强度的高土石围堰防渗墙安全性研究

塑性混凝土材料广泛用于水工建筑物基础的防渗处理中,尤其在高土石围堰防渗墙中得到了较大规模的应用,但其材料试验方法及结构计算中所采用的安全评判标准尚无相应的规程规范。以往常采用土石料的三轴压缩试验方法获取塑性混凝土的变形及强度参数,并采用应力水平衡量围堰塑性混凝土防渗墙的安全性。但应力水平由土体三轴压缩状态引入,其多用于适应莫尔库仑摩擦强度理论的散粒体材料安全状态的评判,对于应力状态复杂的深防渗墙混凝土材料宜通过混凝土强度理论进行安全复核。通过对高土石围堰防渗墙应力状态的分析,引入包含混凝土多轴强度的安全度准则,以白鹤滩大坝上游高土石围堰防渗墙为例,利用三维有限元分析,比较基于应力水平与安全度准则评价防渗墙安全性的差异,表明安全度准则较应力水平能更为灵敏地反映防渗墙安全性态,认为在三轴受压状态下应力水平尚能较好的反映防渗墙的安全状态,但在拉应力较明显的条件下宜采用基于混凝土多轴强度的安全度准则进行复核。     

大渡河某水电站围堰工程中悬挂式防渗墙深度的确定

以稳定渗流有限元分析方法为基础,结合优化设计中的参数敏感性分析方法和目标函数分析方法,将施工工期作为目标函数,将堰体下游出溢处水力坡降和围堰施工时间作为约束条件,进行大渡河某水电站围堰工程中悬挂式防渗墙深度的优化研究。分析了悬挂式防渗墙不同深度计算条件下的施工工期、下游出溢处水力坡降和堰体流量等敏感性因素,进而通过归一化思想得到它们分别与防渗墙深度的关系,再根据约束条件求取悬挂式防渗墙的最优化深度,并给出了优化深度的计算结果图。对悬挂式防渗墙深度的研究,不仅对于工程建设的时效性和安全性是必要的,而且为全面、合理的评价悬挂式防渗墙的功效提供了理论依据。     

贵州乌江思林水电站围堰防渗闭气设计及施工

贵州乌江思林水电站上下游围堰均为土石过水围堰,堰体部位基岩岩溶发育,犬牙交错,堰体存在大量块石架空层,围堰闭气主要采用控制性水泥灌浆和速凝膏浆高压灌浆防渗,辅以高流态混凝土灌注。灵活采用了多种灌浆施工方法和多种灌浆材料,成功完成了上下游围堰这一难度极大的闭气灌浆工程。     

防渗墙的弯矩计算

 在防渗墙设计时,较为关注的是防渗墙内力大小,特别是弯矩。借助有限元数值计算得到的往往是单元应力和节点位移,这就需要利用应力和位移信息间接计算防渗墙的弯矩。通过一防渗墙的计算分析,对上述问题进行探讨。研究结果表明,剪切闭锁对位移计算的影响不大,使用线性实体单元能够得到与二次单元相近的结果。位移计算结果对网格划分也不太敏感,所以防渗墙计算并不一定需要采用高次单元。用应力计算弯矩和用位移计算弯矩对防渗墙来说都是可行的,用应力计算弯矩需要在截面方向划分较多网格。位移计算弯矩需要的网格较少,但在一些情况下会出现振荡,而且对网格划分和单元类型比较敏感。即使得到的位移值很接近,利用位移得到的弯矩仍然会有很大差别。     

大渡河沙湾水电站右岸山体防渗施工

大渡河沙湾电站一期围堰工程防渗体系由混凝土防渗墙和右岸山体组成,本文介绍了右岸山体防渗施工技术。右岸山体设计帷幕灌浆,上下游堰体基岩帷幕灌浆与防渗墙搭接,先开挖灌浆平洞,再采用帷幕灌浆法,对地质缺陷部位进行有效的防渗处理,确保了基坑施工安全和顺利地进行。     

覆盖层上面板堆石坝趾板与基础连接方式的研究

采用三维弹塑性有限元分析,对那兰水电站混凝土面板堆石坝趾板与基础的两种连接方式——刚性连接与柔性连接进行了比选及技术论证。不同连接方式下的坝体应力与变形计算结果表明:两种连接方式对坝体、坝基及混凝土面板的应力与变形影响很小;但对防渗墙和趾板的变形有较大影响,刚性连接下防渗墙与趾板的变形要小于柔性连接情况;两种连接方式下防渗墙和趾板的应力总体上没有很显著的差异,都在其应力允许范围内;两种连接方式下,面板周边缝变位差别较大,采用刚性连接方式时,面板周边缝有较大沉陷,甚至超过一般止水构件所能承受的变形能力。综合对比两种连接方式下的坝体应力、变形计算结果,建议采用柔性连接方式连接趾板与基础。     

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.     

滇中引水工程超深圆形基坑施工变形和内力监测结果分析

以滇中引水龙泉倒虹吸盾构接收井77.3m超深圆形基坑工程为例,介绍了超深基坑监测布置方案,并基于监测数据研究圆形基坑受力变形规律。研究结果表明：①基坑开挖引起圆筒状地连墙逐渐变成沿一个方向拉长、而另一方向缩短的椭圆筒形状,朝向基坑内、外侧的变形值较小,远低于目前规范中对一级基坑的变形量要求;②圆形超深基坑开挖过程中,位于地连墙外侧的环向钢筋以受压为主,内侧的环向钢筋局部出现拉应力,而竖向钢筋既有部分受拉,也有部分受压,主要受圆筒结构空间变形影响所致;③墙体所受弯矩较小,最大弯矩仅为-390kN·m,出现在开挖至40m深度时;④地表变形以隆起为主,地连墙与土体之间并未发生有效滑移,土体卸荷作用使得坑底土体带动地连墙以及周边土体发生隆起;⑤基坑周围水位下降幅度很小,说明本工程地连墙采用铣接头能较好地保证圆形围护结构的完整性,具有良好的隔水效果。     

支撑刚度及预加轴力对基坑变形和内力的影响

本文结合平行换乘车站深基坑工程 ,分析了支撑刚度和预加轴力对新站基坑和既有车站共用连续墙变形和内力的影响。增大支撑刚度 ,可以减小墙身位移 ,引起连续墙正弯矩减小 ,负弯矩增大。但达到一定的量级后 ,对墙体的变形和弯矩的影响很小。增大支撑预加轴力可以有效的控制连续墙的变形 ,减小墙身负弯矩。支撑刚度和预加轴力的变化对基坑开挖面以下墙体变形和内力的影响较小     

深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础沉降分析

在城市繁华地区进行基坑工程施工,需要重点考虑施工过程对周边环境的影响。论文以深圳某地铁基坑工程为例,模拟了深基坑内降水条件下的基坑开挖过程,分析了地铁车站深基坑开挖及降水引起的邻近浅基础建筑物沉降及支撑结构的变形。研究表明,基坑降水对周边建筑物的沉降有重要的影响,其影响在浅层土开挖时尤为显著,随着开挖深度的增加,降水产生的作用逐渐减弱。另外,降水的影响范围远大于土体开挖卸荷本身。连续墙嵌固在中风化岩中的方案与连续墙嵌固在微风化岩中的方案相比,邻近建筑物平均沉降有大幅增加,差异沉降也有小幅增加。同时,连续墙的底部侧向变形大幅增长。本研究对基坑开挖过程中邻近建筑物的保护有指导意义。     

长河坝坝基廊道应力变形特性研究

深厚覆盖层上的长河坝心墙堆石坝坝高 240 m ,坝基防渗墙采用顶部设置灌浆廊道的方式与坝体心墙相连接,廊道受力条件复杂,已有类似工程出现廊道破坏导致漏水的现象。采用基于子模型法的三维非线性有限元对该部位结构进行重点研究,以薄层单元模拟各种接触面,坝体材料及覆盖层采用 Duncan 双曲线 <> E -<>μ 模型,考虑大坝实际填筑施工过程和水库蓄水过程,对坝基廊道与防渗墙的应力变形状况进行分析。计算结果表明,由于在河床段沿坝轴线均不设横缝,廊道横河向正应力值较大,且极值出现在左右岸 1/4 跨的位置;廊道底板顺河向拉应力较大,将导致底板产生纵向裂缝;廊道与两岸灌浆平洞的结构缝三向变形形态复杂,止水设计困难。应对廊道的结构型式进行调整以及采取一定的工程措施以保障防渗系统的安全性。     

基坑开挖过程中TJ-1模拟月壤变形特性的试验研究

采用空心圆柱扭剪仪对TJ-1模拟月壤试样进行基坑开挖应力路径的试验模拟,以研究地球重力场环境下TJ-1模拟月壤在地基开挖过程中的变形及非共轴特性。试验结果表明：应力路径对TJ-1模拟月壤的变形影响显著;开挖过程中坑底及连续墙外侧模拟月壤因变形过大而破坏,坑底位置土体受连续墙挤压的影响发生明显的剪缩现象;连续墙内外土体明显的非共轴现象是开挖所致偏应力、应力主轴转幅及旋转速率耦合作用的结果,且上述因素在不同位置影响程度也不相同,坑底位置以应力主轴的转幅及旋转速率的影响为主,基坑外侧则是偏应力比、转幅及旋转速率共同作用的结果。     

某深基坑开挖的三维有限元模拟与分析

对上海市轨道交通6号线Ⅶ标车站基坑工程进行了三维有限元分析与模拟。根据工程实际建立计算模型,并把计算结果和实测数据进行比较,证实了考虑围护结构和土体共同作用的有限元分析是合理的。具体分析了影响墙体和土体变形的因素,计算结果表明,围护结构的刚度、土体的参数对墙体水平变形有很大影响,温差较大时在围护结构上产生的附加变形和支撑次应力不容忽视。     

深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物影响分析

地铁车站深基坑施工常导致周边建筑物变形过大。基于现场监测数据，研究深厚软弱土层地铁车站深基坑施工对既有建筑物的影响，分析地下连续墙水平变形、土体水平位移和建筑物变形规律。结果表明，地下连续墙水平位移和土体深层水平位移变形曲线呈“鱼腹状”；端头井处墙体和土体水平位移大于标准段；地表变形曲线呈“漏斗状”；地下连续墙施工对建筑物竖向位移影响较小；距离基坑较近处，建筑物变形表现为沉降，距离基坑较远处，建筑物变形表现为隆起，既有建筑物主要表现为向基坑内侧倾斜。     

某钢厂热轧带钢漩流池圆形基坑监测分析

根据某钢厂一个圆形深基坑工程的监测实例,对圆形基坑开挖过程中地下连续墙侧向位移、土压力、孔隙水压力、地下连续墙钢筋应力、底板钢筋应力等的变化规律进行了分析.本工程中地下连续墙实测变形呈悬臂结构变形特征,与工程设计中常用的弹性地基梁比拟法所得结果存在较大差异.从设计方法中对圆形围护结构"拱效应"的模拟,内衬作用的发挥以及地下连续墙槽段接头泥浆的影响等方面对此进行了深入分析,可为同类工程的设计、施工和监测提供借鉴.