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。     

锦屏一级拱坝基础处理效果的有限元分析

锦屏一级拱坝坝区地质条件复杂，主要地质缺陷有f5、f8、f13和f14断层，深部裂缝，层间挤压带，煌斑岩脉及变形拉裂岩体等。在可研设计中，对这些缺陷采用了多种基础处理措施，以改善拱坝应力和受力状态。本文采用三维有限元方法，分析了各种处理措施的效果。     

考虑黏弹性滞后效应的拱坝位移监控组合模型

位移监控模型需要对拱坝变形性态兼具良好的解释和预测能力。水压-滞后-周期性温度-时效四因子HHST(Hydraulic,Hysteretic,Seasonal and Time)模型能够合理地解释锦屏一级拱坝的黏弹性滞后变形性态。为进一步提升该模型的预测精度,使用支持向量机(SVM)建立有限元计算所得拱坝黏弹性滞后位移与其因果因子之间的隐式关系,再将其融入到HHST模型中,进而基于多元线性回归建立拱坝位移的组合监控模型。以锦屏一级拱坝为例,减少输入因子数的组合模型的预测精度明显高于直接以HHST模型中18个因子作为输入的单一模型;SVM对滞后水压位移分量的预测精度明显高于基于约束最小二乘法的线性回归模型,采用2种滞后水压分量所建组合模型对拱坝变形性态具有相近的解释能力,而采用SVM滞后水压分量建立的组合模型可有效地提高拱坝位移的预测精度,多测点均方误差(MSE)平均降低21.67%,决定系数R²整体提高0.07%。     

锦屏一级高拱坝施工关键技术

锦屏一级水电站大坝为目前世界最高拱坝,是我国总体设计和施工难度最大的高拱坝工程,其施工中解决了复杂地质条件高边坡施工、高拱坝混凝土骨料选择与供应、高拱坝混凝土高强度快速施工与温度控制、复杂地基处理施工等关键技术难题,保证了大坝的顺利建成,推动了我国高拱坝建设技术进步。     

锦屏一级高拱坝物理模型试验研究

采用地质力学物理模型试验方法,以锦屏一级水电站大坝为对象,研究高拱坝、地基和库水相互作用下大坝和山体发生变形和开裂破坏的全过程,为复杂条件下高拱坝的失效破坏机理和安全度评估的研究提供试验依据。试验结果表明：大坝基础经过处理后,在正常工况下,拱冠梁顶部最大位移为87.0 mm,坝体位移呈线性变化;超载3.5倍设计荷载以前,坝体和坝肩的位移变化比较稳定,断层的相对位移较小;3.5倍设计荷载以后进入塑性状态;超载到5.5倍设计荷载时,坝体上有许多测点的位移变化发生突变,且有裂缝出现;继续增大到7.0倍设计荷载时,坝体、坝肩附近岩体上都出现了较大裂缝,岩体各断层的相对位移较大,但从整体上看,大坝仍具有一定承载能力;7.0倍设计荷载以后,坝肩附近山体位移变化率增大,裂缝进一步发展,断层的相对位移变化率明显增加;当超载到8.0倍设计荷载时,坝体和基础整体破坏较严重。     

锦屏一级水电站高拱坝施工中的技术创新

锦屏一级水电站高拱坝施工具有施工工期紧、场地狭窄、施工项目多、气候条件复杂、质量安全环保要求高等特点,施工难度极大.为解决工程施工中的难题,葛洲坝集团在多个方面进行了技术创新.简要介绍了工程施工中在环境保护、大坝快速施工、温控防裂、施工管理等方面的创新.     

锦屏一级高拱坝温控特点与对策

本文从体型结构、材料参数、施工技术等方面阐述了锦屏一级高拱坝的温控特点,指出锦屏一级高拱坝底宽长、混凝土后期温度回升大、施工中通水冷却温降速度快、垫座约束复杂等因素都会对混凝土温控产生不利影响。基于仿真分析结果,本文提出了相应的对策,对于垫座和大坝基础约束区要严格控制最高温度,对于大坝非约束区要做好温降过程中空间梯度和时间梯度的控制。     

锦屏一级水电站高拱坝混凝土快速施工技术

锦屏一级水电站大坝为世界第一高拱坝,坝顶高程1 885 m。施工中采用了多项先进技术,工程质量和建设速度在国内同类工程中处于领先地位,施工中也创造了一些先进的施工技术,对这些技术作了初步的介绍。     

大岗山水电站运行初期拱坝工作性态分析

大岗山水电站自2014年底导流洞下闸蓄水以来,拱坝在正常水位下运行1 a多,其工作性态对验证建筑物是否满足设计要求及指导后期运行具有重要意义。笔者对该拱坝运行初期工作性态进行了初步分析,主要内容包括坝体变形、横缝增开度、坝体应力应变、坝体温度场、基础渗流等。历经2个汛期,大岗山水电站库水位在死水位与正常蓄水位之间往复变化,大坝呈现出良好工作状态,坝体变位规律良好,应力分布正常,实测坝体混凝土温升符合一般规律,坝基及两岸渗控系统运行良好,扬压力小于设计值。     

坝基加固后锦屏一级高拱坝应力变形计算分析

锦屏一级高拱坝坝址地质条件复杂,其基础加固处理工程巨大,主要包括:左岸混凝土垫座置换、左岸传力硐、左岸f5、f8、煌斑岩脉混凝土网格置换,右岸f13、f14断层混凝土网格置换.文中采用非线性有限元分析方法,对坝基加固后锦屏一级水电站坝体在多种工况下的应力变形特性进行了计算分析.给出了坝体蓄水期的应力位移分布及超载、降强对位移的影响结果,表明蓄水期坝体总体变形规律比加固前明显改善,坝踵拉应力减小.加固后坝体与坝基安全储备能力提高,可以满足设计要求.     

Analysis of working behavior of Jinping-I Arch Dam during initial impoundment

To study the stress, deformation, and seepage pressure during the initial impoundment of the Jinping-I Arch Dam, monitoring analysis and numerical calculation were used in a dam behavior analysis that focused on the working behavior of the dam during the late period of the initial impoundment up to the end of November 2014. The numerical calculation was performed based on feedback analysis of the deformation and stress of the arch dam through inversion of the elastic moduli(E) of the dam body and foundation, using a three-dimensional finite element model for the linear elastic material of the arch dam. The main monitoring indices presented insignificant changes in the late period of the initial impoundment, and the results of feedback analysis were consistent with monitoring results. Analysis results also show that the deformations of the dam body and dam foundation were within the design range; the dam stress distributions were normal, with values lower than the design control criteria; and the seepage flows through the dam body and dam foundation were lower than the design drainage capacity of the deep-well pump house, demonstrating that the Jinping-I Arch Dam was in good working condition, and the initial impoundment had been successfully completed. The results of the working behavior analysis of the Jinping-I hydropower project during the initial impoundment can provide references for safe operation of similar projects.     

小湾拱坝蓄水期应力应变性态分析

应用变形法对某高拱坝坝踵应变计组进行了应力计算，采用统计模型分离了影响应力的各个分量，分析了蓄水期前后应力变化规律和主要影响因素，比较了相同水位下应力变化情况，结果表明：坝踵处水压分量是影响应力的主要因素，在水位抬升的过程中，压应力减小，坝踵处应力性态总体正常。     

2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情检验和分析

为对2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情进行检验和分析,本文提出了一个基于损伤力学对高混凝土坝地震损伤破坏过程分析的新方法,可计入残余变形但避免损伤—塑性耦合。由于汶川地震中未能取得坝址的地震动输入记录,为此,采用随机有限断层法,通过邻近台站的加速度记录,对汶川地震中断层破裂模型参数进行校准后,重建了汶川地震中沙牌拱坝坝址的地震动输入加速度时程。为上述计算研发了高性能并行计算程序,在"天河一号"超级计算机上进行了高效运算,并对都经受过强震的沙牌拱坝和美国帕柯依玛拱坝的震情进行了对比分析。计算结果表明,所建议的方法能可靠应用于混凝土坝的地震损伤破坏过程的分析。     

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。     

二滩拱坝基础变形模量变化对坝体应力影响的敏感性分析

本文针对二滩拱坝坝基地质条件,通过基础变形模量变化所引起的坝体应力的变化。研究基础变形模量变化对坝体应力影响的规律,从而为二滩拱坝坝体强度的安全评价提供依据。     

丰乐双曲拱坝加固方案三维有限元仿真分析

丰乐双曲拱坝运行多年后出现了严重裂缝,本文对该坝加固方案坝体的变形和应力进行了三维全过程有限元仿真分析。分时段模拟了地基应力、坝体自重应力、水沙荷载的分级加载,考虑了裂缝的影响、加固钢纤维混凝土及保温材料效果。计算方案能真实模拟加固方案中坝体的实际应力状态。通过加固前后坝体应力对比分析,论证了加固方案的可行性和合理性,并提出了加固方案施工时的一些建议。     

溪洛渡高拱坝坝肩(基)稳定性的三维非线性有限元分析

在细致模拟溪洛渡高拱坝坝址区层间层内错动带空间展布和连通特征的基础上,采用三维非线性有限单元法,定量分析了坝肩岩体变形和超载破坏规律,并用点安全度、超载及综合安全系数评价坝肩岩体稳定性。结果表明:坝肩整体刚度好,承载能力强;坝肩岩体正常蓄水超载安全系数为6.0,综合安全系数为4.8,满足整体抗滑稳定安全要求。     

索溪拱坝坝肩处理优化设计

索溪拱坝两岸坝肩的地质条件非常复杂,修建高薄浆砌石双曲拱坝,存在一些设计和施工难题。着重介绍索溪拱坝的坝肩稳定问题及坝肩处理的优化设计,说明所采用的预应力锚固处理方案是有效的,减小了施工难度和工程量,加快了工程进度。     

三维粘弹塑性位移反分析的可变容差法

本文运用最优化理论，通过构造公差准则函数序列，在近似可行概念的基础上，借用非线性单纯形法，提出了三维粘弹塑性位移反分析的可变容差法，经完善，可望解决三峡大坝施工期大坝安全监测和反设计施工的反馈分析问题。     

MgO微膨胀混凝土的温降补偿在三江拱坝的研究和应用

三江拱坝是以外掺MgO加2条诱导缝的方式,利用一个低温季节建成的第一座拱坝。MgO的膨胀性补偿了混凝土的部分收缩,2条诱导缝张开后释放了多余的温度应力。现已经过一个严冬的考验并已蓄水运行,至今未发现裂缝。实践证明,外掺MgO加少量分缝的方式既简化了施工、节省了投资、加快了施工速度,又保证大坝不出现裂缝。文中介绍该坝的应力仿真分析、MgO掺量和分缝方式的选择过程和研究结果。