高土石坝抗震关键技术研究

高土石坝抗震关键技术研究“八五”攻关专题，是结合瀑布沟、小浪底、吉林台、紫坪铺、大柳树等５座２００ｍ级高土石坝工程进行的。内容涉及多种坝料及地基土的动力工程性质及其测试技术研究，高土石坝动力分析方法及抗震工程措施的研究，经过参与单位的努力，已取得了若干重要进展。     

高土石坝地震安全评价及抗震设计思考

介绍了国内外几座典型土石坝的震害表现,并对这些土石坝,特别是紫坪铺混凝土面板堆石坝的震害原因进行了详细分析.结果表明,地震导致的坝体附加变形以及坝体不同部位变形的不均匀和不协调是土石坝发生震害的主要原因,土石坝的各类不同材料的接触带以及河谷地形突变处是发生震害的主要部位,在大坝设计施工时需特别予以关注.最后,对高土石坝安全评价和抗震设计方法提出了若干建议,并特别指出,考虑到地震的随机性和高土石坝安全的绝对重要性,有必要研究高土石坝的极限抗震能力.     

高土石坝的抗震性能研究

采用剪切楔法和反应谱法,分别在不考虑土石坝材料的非线性和考虑土石坝材料的非线性的情况下,计算了土石坝的各阶自振频率。研究表明,考虑材料的非线性,将会降低高土石坝的自振周期;两种情况下计算的土石坝在地震作用下的沿坝高方向的加速度分布规律,除坝顶位置外基本相同。     

基于性能的高土石坝抗震风险分析

在总结世界各国大坝抗震设防标准的基础上,建立了基于性能的高土石坝抗震风险分析模型。根据大坝地震危险性分析,确定了基于性能的地震动输入标准及地震峰值加速度的概率分布形式,建立地震作用下高土石坝常见破损模式(坝坡稳定和永久变形)的结构易损性模型;结合震后损失建议了高土石坝抗震风险评价矩阵。     

新疆高土石坝抗震措施研究综述

文章以新疆吉林台一级水电站混凝土面板坝为例,分析了面板坝的抗震设计及其在经历“8·9精河”地震后的运行情况,又结合国内外高土石坝在地震荷载作用下常见的几种破坏形式,总结了新疆高土石坝工程的抗震措施,使得今后新疆高土石坝遭遇强震时坝体不至于产生严重破坏,经修复后仍能正常运行,为新疆高土石坝的抗震设计和工程建设提供参考借鉴。     

高土石坝中接触问题研究进展

从试验研究、本构模型和数值模拟3个方面对国内外高土石坝接触问题的主要研究成果及不足之处进行简要总结和回顾,简要分析了高土石坝接触问题研究中应重点关注的问题。在此基础上,建议今后对高土石坝接触问题研究应注重高应力循环荷载作用下的试验研究、整体离心模型试验研究、渗透破坏试验研究及基于直接约束的接触力学分析方法。     

高土石坝复合加筋抗震加固技术开发与应用

针对高土石坝的抗震安全这一我国西部强震区水电开发中的重要问题,在总结以往高土石坝抗震措施优缺点的基础上,同时吸收柔性加筋材料(土工格栅)和刚性加筋材料(钢筋)在高土石坝抗震加固方面的优点,开发了一种高土石坝复合加筋抗震加固技术,并阐明了高土石坝复合加筋抗震加固技术的开发背景、结构形式及技术特点。通过大型振动台模型对比试验验证复合加筋抗震措施的有效性和可靠性,结果表明:与未加筋模型坝比较,复合加筋抗震加固技术能降低坝体地震永久变形,有效抑制坝顶堆石松动,具有一定的减震与隔震作用。该复合加筋抗震加固技术已在坝高295 m高的两河口心墙堆石坝抗震设计中得到应用。     

高土石坝心墙水力破坏机制研究进展

心墙是高土石坝防渗体系的关键部位,在高库水压力的作用下,心墙可能产生水力破坏从而造成过量渗漏乃至溃坝的严重后果。预防心墙水力破坏的关键在于揭示心墙中初始渗漏通道的产生机理和条件。水力劈裂曾被广泛认为是心墙中初始渗漏通道的产生原因,简要回顾了土石坝黏土心墙水力劈裂研究的进展,讨论了水力劈裂理论在解释土石坝黏土心墙水力破坏机制方面的不足。近年来,在心墙压实黏土的剪切渗流特性研究方面取得了新进展,发现严重超固结的压实黏土在剪切后会形成高渗透性剪切带的试验事实。在此基础上提出了高土石坝黏土心墙水力破坏的剪切渗透弱面机制。触发剪切渗漏弱面的应力条件较传统水力劈裂判别的应力条件更容易满足,并且预测的渗漏位置更符合工程实际,因此在实际工程设计中应更重视高渗透性剪切带的评价和处置。     

高土石坝建筑材料研究

阐述了研究大型混凝土面板堆石坝建筑材料特性的公认原理,并根据断裂力学理论提出了一种新的方法。强调了需要实施重要的试验计划,以评估大型堆石坝坝体填筑材料的主要特性。基于利用颗粒破裂的尺寸效应,提出了试验步骤,可选定适当尺寸的试件进行试验,根据试验结果,确立用于大坝的级配堆石的特性。     

高土石坝综合抗震措施及其效果的验算

简要回顾了近十年来高土石坝的破坏机理和抗震措施研究方面的成果,指出地震时高土石坝破坏性态及可行的抗震对策,提出了一个综合考虑多种减震措施的高土石坝抗震方案。采用快速拉格朗日差分方法对某高土石坝进行了弹塑性动力反应分析,分别研究了采用抗震措施和不采用抗震措施坝体的永久变形,从而考察本文建议的抗震方案的减震效果,同时研究了地震波的频谱特性以及同时输入水平和竖向地震动对抗震效果的影响。计算结果显示,采用本文建议的抗震方案可以使坝顶区的竖向和水平永久位移降低接近50％;当同时输入水平和竖向地震动时,本文的综合抗震措施减震效果依旧明显。     

高土石坝关键技术研究

为了提高我国２００ｍ级高土石坝的设计和施工水平，电力工业部“八五”国家科技攻关课题针对高堆石坝关键技术、混凝土防渗墙材料及接头型式、防渗墙施工、高土石坝抗震、勘测关键技术和高土石坝施工水力学问题等进行了研究，取得了一些重大研究成果、这些成果对减少工程投资，加快施工进度，保证工程安全有重要意义。     

我国高土石坝筑坝技术的新成就

土石坝是利用当地材料修建的挡水建筑物。由于它可以就地取材,节约水泥、钢材,减少长途运输,适应较差的地质条件,并具有较好的抗震性能,因此修建高土石坝是降低工程造价、缩短工期、加快水电建设的重要措施。为解决高土石坝的筑坝关键技术问题,水电部组织了水利水电科学研究院、昆明勘测设计院、第十四工程局、南京水利科学研究院以及清华     

高土石坝工程的发展前景

一九八五年一月八日至十二日,中国水利学会施工专业委员会在河北省石家庄市召开了“高土石坝工程技术经济分析座谈会”。笔者作为受邀单位代表参加了这次会议。现根据会议发言和座谈讨论情况,以及个人的体会,就高土石坝的发展前景,简述以下四个问题:     

高土石坝内部变形观测

通过硗碛水电站砾质土直心墙土石坝安全监测工作,总结了高土石坝内部变形观测仪器的布置、安装埋设和资料分析处理,为类似工程确保施工质量和工程安全提供了参考资料.     

高土石坝施工计算机模拟

本文介绍了计算机模拟高土石坝坝体施工三大环节（土石调配规划，运输系统坝面模拟系统）的基本方法，建立了相应的数学模型，经对瀑布沟工程模拟计算分析，结果符合工程设计情况，找出了坝体填筑施工的关键制所在，为确定坝体月高峰填筑强度机械配置和施工期限提供了可靠的依据。     

高土石坝施工导流探讨

从国内外实际工程资料出发，结合设计实践，对高土石坝施工导流问题的初步认识，进行归纳阐述，以供讨论     

复杂地震背景下新疆高土石坝抗震设计与应用实践

汶川地震后,国家颁布了新的地震动参数区划图和水电工程抗震设计相关规范。因此,针对新疆山区水库坝址区抗震设计烈度高、地质条件复杂的问题,为了更好的进行新的地震动参数区划、水电相关规范规定下高震区高土石坝的抗震设计和适应新颁地震区划条件下水电规范对老坝抗震复核的要求,结合近年来新疆高土石坝工程实践及国内外土石坝筑坝先进技术和经验,从高地震区动参数选取、坝体结构型式与坝料分区、防渗体结构、坝体压实与沉降变形控制、大坝抗震措施等方面对新疆高土石坝抗震设计和应用实践现状进行了系统总结,提出复杂地震背景下新疆高土石坝建设应遵循"稳、控、防、排"4字抗震设计理念进行抗震措施设计,并对新的地震动参数区划条件、新规程和规范要求下新疆高土石坝抗震安全评价及老坝抗震复核等工作中存在的问题进行了探讨,给出了相应的建议。对新疆土石坝抗震设计和应用实践的总结以及对新的条件和要求下新疆高土石坝抗震安全面临的问题的探讨和建议可为类似环境条件下的坝工建设提供技术借鉴。     

高土石坝试验技术与安全评价理论及应用

我国是世界上高土石坝数量最多的国家,复杂建坝条件和恶劣服役环境下高土石坝建设和长期安全保障面临着严峻的技术挑战。简要介绍了近年来有关坝体粗颗粒料试验技术、坝基覆盖层原位测试技术、高土石坝离心机振动台模型试验技术、高土石坝溃坝离心模型试验技术、高土石坝安全评价以及灾害预测理论等领域的研究成果及推广应用情况。研发了高土石坝粗粒料力学性质试验设备,在深入揭示复杂荷载和变化环境下粗粒料力学性质演化规律及其对高土石坝变形影响机制的基础上,构建了粗粒料本构理论体系;研发了深厚覆盖层力学性质测试技术与分析方法,破解了多年来无法准确测定具有显著结构性深厚砂砾石覆盖层力学性质的技术难题;创建了高土石坝地震破坏灾变与溃坝试验技术与分析方法,用物理模型试验定量预测高土石坝地震残余变形及其发展规律;提出了高土石坝地震安全评价标准和极限抗震能力计算方法。研究成果已成功应用于紫坪铺、水布垭、吉林台、长河坝、糯扎渡、如美、大石峡、阿尔塔什以及马来西亚巴贡水电站等一批高土石坝工程,部分成果纳入相关设计规范与国家和行业标准。