双江口水电站特高心墙堆石坝建设关键技术研究

双江口水电站300 m级心墙堆石坝是世界在建的第一高坝,在可研阶段开展了坝基覆盖层及筑坝材料特性、防渗土料改性、坝体结构型式及分区方案、抗震安全评价及抗震措施、智能大坝管控系统等一系列关键技术研究,取得了丰富的研究成果。而随着工程建设的推进和技术的不断发展,还需在河床覆盖层建基条件、坝体结构分区及坝料特性、特高土石坝长期变形特性、高海拔冬季土料冻融规律及大坝防渗土料施工措施、特高坝安全监测等方面的关键技术进行深入研究,以保证工程的科学建设。     

新疆大石峡特高土石坝设计安全控制指标研究

通过类比分析特高土石坝的经验与教训,结合大石峡已开展和正在开展的科研试验成果,文章从总体变形、坝体变形协调、渗流安全、地震震陷安全、结构和材料耐久性等稳定安全和结构安全2方面研究分析,提出了大石峡250m级特高土石坝设计安全控制指标,不仅有利于指导大石峡特高土石坝安全建设和运行管理,同时为补充完善特高坝设计的规范条文提供参考。     

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。     

土石坝自动化安全监测技术

技术简介：该技术是软件、硬件与工程技术相结合的系统化成果．用于土石坝自动化安全监测。主要性能指标：①现场总线式结构和智能化仪表组成自动化观测采集系统。②土石坝安全监测分析评价系统的主要功能包括：坝体浸润线分析、坝体渗流场分析、渗流相关及相关过程分析、渗透系统反演分析、渗流因子分析、滞后时间分析、外部变形分析、变形漏测模型分析、坝体裂缝分析与标准化整编支持等功能。     

大坝安全诊断与加固技术

分析大坝安全诊断技术现状和发展趋势,介绍混凝土坝结构补强加固、混凝土老化加固和土石坝坝体与坝基防渗、坝体变形加固技术及应用等方面最新成果和发展方向。     

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。     

某特高心墙堆石坝防渗砾石土料级配改良现场试验

针对某特高砾石土心墙堆石坝天然防渗土料粗粒含量偏高、细粒及黏粒含量偏低的缺陷，设计了级配筛分改良工艺。现场开展了大量级配改良试验，获得大量试验数据，通过分析成品土料获得率、对比天然土料与改良后成品土料级配，证明了筛分改良工艺对该工程防渗土料的级配缺陷改良效果是显著的，经过改良后的土料可以满足300m级特高土石坝设计要求。     

瀑布沟高心墙土石坝渗流分析

在深覆盖层地基上修建高土石坝,其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题.防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位.根据瀑布沟土石坝防渗体系的结构特点,利用有限元方法对瀑布沟土石坝进行了渗流分析.结果表明:坝体渗流与应力变形计算时,副防渗墙按40％承担水头较为合适;连接部位的渗透坡降是非均匀变化的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的坡降最大.研究结论可以为类似工程提供参考和借鉴.     

基于ANSYS计算下水库土石坝渗流场与应力变形场特性分析研究

针对水库土石坝开展渗流场与应力变形场计算,利用ANSYS软件建立坝体模型,并针对坝体6个特征部位分别进行计算,获得了稳定与非稳定渗流场、应力变形场特性。稳定渗流工况下,坝体内各特征部位结构均在防渗结构措施后,出现一定浸润线下移、水头降低等现象,即坝体防渗效果显著。非稳定渗流工况下,坝体内部不产生显著非稳定渗流活动,非稳定渗流仅在防渗结构系统内部出现,防渗结构对水位突降或突升亦具有良好的防渗效果,防渗墙内渗流稳定,渗透压力以285.8～332.3kPa为主。研究了稳定、非稳定渗流工况下,应力场与位移场各特征值参数最大值均在安全合理区间内,非稳定渗流下应力场与位移场与稳定渗流工况下类似或一致,坝体安全稳定性良好。论文为研究坝体在稳定与非稳定渗流下安全稳定性及渗流场特性提供一定参考。     

考虑坝体-地基接触效应的特高心墙堆石坝结构安全性研究

传统的土石坝结构计算分析中通常忽略坝体与基岩之间的摩擦滑动变形, 这与实际情况不符,坝体-地基接触摩擦效应对于修建在狭窄陡峻河谷区的特高坝表现尤为明显。采用三维有限元方法对修建在狭窄河谷区特高心墙堆石坝结构安全性进行了研究,研究中考虑了坝体-地基摩擦接触效应,模拟了水库蓄水、坝料湿化、流变等多因素共同作用下坝体结构力学行为以及坝体-地基接触位移演化过程。基于倾度法对坝体运行过程中可能的裂缝扩展区域进行了预测。研究得出:对于狭窄河谷上特高土石坝,坝体与地基的相对滑移较大,计算中应予以考虑。研究结论可为峡谷区特高心墙堆石坝设计提供技术依据。     

高土石坝建设的若干应用基础研究问题

筑坝材料的静、动力工程特性与土石坝静力和地震动力分析及评价方法研究是岩土力学的重要内容，岩土力学随土石坝建设的发展而发展。本文总结了高土石坝建设发展的一些新情况和新趋势，提出了若干需要重点研究的应用基础问题，包括：覆盖层工程力学特性研究；粗粒料工程力学特性试验模拟方法研究；复杂高应力下筑坝材料的变形和强度特性研究；土石坝堆石料长期变形问题研究；覆盖层与上部建筑物相互作用的数值分析方法研究；高土石坝综合评价方法和评价标准研究；覆盖层处理技术研究；高土石坝抗震研究等。     

基于免疫遗传算法的堆石坝流变反演分析

过大的堆石坝流变变形有可能会引起坝体结构破坏,影响坝体的正常运行。为保障大坝安全运行,需要控制大坝坝体变形,而合理的坝体土料参数选择是计算模拟大坝变形的先决条件。结合瀑布沟水电站心墙堆石坝的施工、运行监测资料以及室内三轴试验成果,采用基于免疫遗传算法(IGA)的参数反演方法,反演分析堆石坝材料流变参数。根据反演分析结果进行堆石坝有限元分析,计算结果与实际监测值较为吻合,表明该算法具有较高的可靠性,对大坝变形的预测与控制有重要意义。     

谷幅变形对拱坝工程安全影响案例分析及有关启示

为充分认识谷幅变形对拱坝的安全影响,收集了国内外受到谷幅变形收缩影响的拱坝案例,分析并讨论了拱坝的运行情况和应对谷幅变形的措施.综合这些工程案例,建议高拱坝工程建设应尽早开展谷幅变形相关监测,对出现的谷幅变形需开展相关机理研究,同时应结合大坝安全监测资料,采用多种方法分析谷幅变形对拱坝的安全影响,并可采取提高水库最低运...     

三板溪面板堆石坝坝体变形控制

对面板堆石坝而言，坝体变形控制是设计和施工的首要问题。三板溪水电站主、副坝均为面板堆石坝。主坝最大坝高185.5m，建于峡谷河段，筑坝材料为超硬岩及强风化料，岩性复杂，填筑工期短；副坝最大坝高92．1m，上下游均为贴坡坝型，坝基地形特殊，以上条件对控制坝体变形均不利。在设计中，从坝基开挖处理、坝料选配、坝体分区、填筑要求、施工程序和进度安排等方面均采取了措施，以减少这些不利影响，保证大坝安全运行。     

潘口面板坝施工及蓄水初期安全监测成果分析

为了解潘口水电站面板堆石坝在施工期及蓄水初期的工作性态,分别进行了大坝外部位移、坝体内部位移、面板应力应变、渗流等项目的监测。监测成果分析表明,大坝沉降、内部位移、周边缝的变形等相比于同级别其他面板堆石坝的实测值均略偏小。大坝变形符合堆石坝的一般规律,蓄水后无明显突变和异常。初步判断,大坝的工作状态是正常、安全的。     

峡谷地区200m级高面板堆石坝筑坝技术研究及应用

针对已建的2座200 m级高面板堆石坝出现的坝体变形大、面板裂缝多、渗漏量偏大等问题,结合洪家渡坝河谷狭窄且不对称的特点,开展了筑坝技术研究,取得了坝体变形控制集成技术、接缝止水新结构和新材料、堆石碾压和检测新工艺3、10 m高陡坝肩窄趾板新结构、安全监测新技术等一系列技术成果。大坝经4年蓄水运行考验,坝体变形小,面板裂缝少,渗漏量不大,应用效果良好。     

特高拱坝结构性态诊断与监控方法述评

我国已建、在建多座特高拱坝工程,这些工程往往面临着高水头、高边坡和复杂地质条件等特殊服役环境,其设计、施工及安全监控等技术指标突破了现行规范适用范围和以往的工程认知。与一般大坝相比,特高拱坝工程复杂程度高,结构的力学行为具有独特特征,工程建设和运行安全控制要求更为严格。论述了坝体体型工程经验性评价参数、地质力学模型试验、数值模拟仿真分析等特高拱坝结构性态诊断关键技术,以及施工质量控制、温控防裂、跟踪监测反馈等安全监控技术;在此基础上,指出了特高拱坝长效服役健康诊断与安全控制的前沿热点问题,包括时空演化特征挖掘方法、服役风险率实时诊断模型、结构安全动态控制模式、智能感知与超前预警技术等。研究可指导特高拱坝的建设和运行管理。     

大坝数字监控的作用和设想

建议把数字仿真与仪器观测联合起来,以创建安全监控新平台——混凝土坝数字监控。传统的大坝安全监控依靠人工巡视和仪器观测,但混凝土坝应力场十分复杂,仪器观测实际不能给出混凝土的应力场和安全系数。在人工巡视和仪器监控之外,增加数字监控,利用反分析和全坝全过程仿真分析,施工期可给出当时温度场和应力场,并可预报以后的温度场和应力场,如发现问题可及时采取对策,运行期可充分反映施工过程及运行中各项因素的影响,对大坝进行比较符合实际的安全评估,通过反分析,仪器观测资料在数字监控中也得到了充分利用。在目前的条件下,利用一台微机每周上机一次即可完成全部计算,运用方便,所费不多,效益显著。