瀑布沟大坝砾石土心墙施工期拱效应监测分析

 施工期高堆石坝心墙内部出现过高的拱效应,容易使蓄水期大坝发生水力劈裂而引起集中渗漏,分析评价高心墙坝施工期拱效应特征,对后期蓄水进度以及后续的国内高心墙坝建设具有指导性意义。以瀑布沟大坝施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合实际变形监测资料,从实际施工过程和现场填筑进度出发,分别分析时间和空间对砾石土心墙施工期拱效应特征,发现施工期拱效应是伴随填筑和固结的发展而逐渐表现出来的,随着填筑高程的增加和时间的推移,拱效应越明显;心墙拱效应最强烈的部位在1/3坝高上下;除了心墙和砂壳两种介质接触面附近,心墙坝轴线处也表现出较强的拱效应。为降低心墙施工期拱效应,填筑过程中上下游坝壳应常洒水,并尽量保持心墙填筑高程略高于坝壳,河谷部位填筑高程略高于岸坡附近。     

某黏土心墙砂砾石坝安全监测及工程性状分析

介绍了某黏土心墙砂砾石坝的安全监测成果。由于主坝左坝肩边坡陡峭,是该工程的重点薄弱部位,特采用TS型位移计和GKD型孔隙水压力仪观测防渗心墙与岸坡混凝土接触部位的变形和渗流状态。监测成果表明,尽管该大坝的边坡满足规范要求,但仍在左坝肩心墙与混凝土垫层接触面出现了较大的变形和渗流异常,因此,认为在进行心墙坝的岸坡坡度设计时,除了应满足规范要求外,确定什么样的边坡可以防止因防渗心墙的不均匀沉降而致产生裂缝应作专门研究,应加强心墙重点部位的渗流观测,在进行黏土心墙坝的有限元计算时,对施工期和蓄水期应分别选用非饱和及饱和两套土性指标。     

深覆盖层上土石坝心墙与防渗墙连接型式研究

深厚覆盖层上建造的土石坝常采用封闭式防渗系统。当心墙坝防渗系统坝体采用沥青混凝土心墙、坝基采用封闭式防渗墙时,心墙混凝土基座、防渗墙与相邻土体之间将产生不均匀沉降,易引起基座混凝土断裂和坝壳及覆盖层土体剪切破坏。针对心墙坝坝体心墙与坝基防渗墙合理的连接型式问题,结合某水库工程,采用非线性有限元法,建立三维有限元模型,分析研究了心墙基座与防渗墙不同连接型式下坝体与坝基的变形和应力。通过坝体和坝基的变形协调分析以及心墙基座和防渗墙的应力分析,推荐了合理的连接型式,即深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝坝基采用封闭式防渗墙时,宜采用心墙基座与防渗墙间预留空隙的连接型式,其空隙大小与坝基覆盖层厚度及其力学特性以及防渗墙弹性模量有关,需经计算分析确定。     

高心墙堆石坝填筑分期分区优化模型

高心墙堆石坝填筑分期分区问题涉及关系复杂的众多因素,包括:计划工期、坝体上坝道路布置、料场开采与存储规划、坝面作业的施工组织方式与作业空间大小、施工机械类型与运行参数以及环境因素等.通过对心墙堆石坝填筑系统的分析,确定了各影响因素对填筑分期分区规划的制约关系,以满足约束条件下的各期填筑强度不均衡度最小为优化目标,建立了堆石坝填筑分期分区优化模型,并提出了一种求解该模型的混合智能优化算法.综合考虑坝面作业方式、坝面空间大小、施工机械等因素的影响,提出了填筑可达强度的概念,作为优化的一个重要指标.以提出的模型和算法为基础,利用Visual C#平台开发了高心墙堆石坝填筑分期优化软件(OSFD-nzd),并成功应用于糯扎渡心墙堆石坝填筑分期规划问题中,获得了较优的分期分区参数.     

粗粒土料的防渗特性

将砾质土料、碎石土料、岩石风化料、人工掺合料等粗料赤作为大型高土石坝的防渗体的填筑已被国内外水利工程广泛应用。这种土料填筑防渗体不仅可以比通常填筑均质坝的细料土料更高的填筑密度和具有更好的抗剪强度等力学性质，而且亦可以取得良好的防渗性能。本由沟水电站、硗碛水电站等工程的实例进行了一些探讨，认为：１．当坝工设计对土料抗剪药度不作特别严格要求时，上坝土普中粗普含量Ｐ５不能超过粗料含量第二特征点＾５Ｐ＾     

WUD400/700型斗轮挖掘机的使用与改进

陕西省石头河水库工程的土石混合高坝,采用机械化施工。其防渗粘土心墙的填筑工程量总计183万米~3压实方,折合自然土方为220万米~3。心墙土方填筑生产线(即土方填筑施工作业流水线)的挖土给土工序,1976年6月至1978年底,由45台铲运机和推土机(下称铲推机群,用符号A表示)机群完成,共     

茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙的力学特性与施工控制

茅坪溪土石坝是三峡工程的重要组成部分,与三峡大坝同属1等1级永久建筑物,该坝的特色是采用了展压式沥青混凝土心墙防渗系统。在大量的试验研究、数值计算和施工技术研究的基础上,综合分析了沥青混凝土心墙所特有的力学性质,提出了严格控制心墙的力学参数变化,从而确保工程质量的施工控制方法。     

糯扎渡心墙堆石坝防渗土料的设计、研究与实践

糯扎渡水电站心墙堆石坝最大坝高261.5 m,心墙防渗料采用天然土料掺入人工级配碎石的掺砾土料。为解决超高心墙堆石坝防渗料的技术难题,在糯扎渡工程设计与实践中针对土料进行了料源勘察、土料特性试验、现场工艺试验、填筑压实质量控制以及安全监测与反馈分析等方面的综合研究,简要介绍了以上几方面所取得的科研设计成果。     

茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙的材料力学特性

茅坪溪土石坝与长江三峡水利枢纽工程同属I等I级永及建筑物，该坝采用了碾压式沥青混凝土心墙防渗系统。通过大量试验研究，严格控制心墙的力学参数，使心墙的变形与坝体的变形协调一致，从而控制了坝体的渗漏，保证了坝体的稳定性。     

复合土工膜应用于堆渣坝防渗设计

某水电工程堆渣坝坝体填筑料主要为建筑物开挖的砂岩风化料,坝体采用复合土工膜斜墙防渗,坝基设防渗帷幕。复合土工膜周边分别嵌入坝踵钢筋混凝土连接板、坝顶防浪墙、溢洪道左导墙内,与防渗帷幕形成封闭的防渗体系。工程建成后从蓄水运行情况看,坝体渗漏量略偏大,土工膜防渗效果有保障。     

高心墙堆石坝填筑标准的试验研究

近期建成的几座高心墙堆石坝的监测资料表明,坝体的分区变形协调性并没有达到设计目标。为此,结合建设中的长河坝300m级心墙堆石坝,开展了坝壳料的室内和现场大型相对密度试验,得到了相应的相对密度指标,并对各分区的填筑标准进行了讨论。结果表明:①由于级配为较好的分形分布、压实性优良,现场堆石区的填筑平均孔隙率达到19%,优于21%的设计指标,但相对密度仅为0.65;②根据规范要求设计的反滤2区、过渡区和堆石区的填筑相对密度在0.96～0.65之间,其压实程度存在明显差异,不易保证坝体各分区的变形协调;③采用与现场压实功能相匹配的室内相对密度试验技术,可解决高心墙坝的反滤料或面板坝的垫层料相对密度大于1的问题;④高坝堆石体的变形控制设计,需要考虑级配效应的影响,宜采用孔隙率和相对密度双控填筑指标。结论可为高堆石坝的设计与建设提供参考。     

不同弯曲段曲率对超高沥青混凝土心墙受力特性影响分析

传统沥青混凝土心墙坝在水平水压力推动下心墙易产生水力劈裂,通过将两端坝肩处心墙向上游起拱,能够减小心墙中的拉应力及拉应力区域面积,避免心墙产生水力劈裂破坏。采用三维有限元数值模拟方法,研究心墙两端不同弯曲段长度对沥青混凝土心墙坝的应力及变形影响。计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,将心墙两端弯曲段曲率分别取为5.0×10^-4、8.27×10^-4、3.0×10^-3,以获得不同弯曲段曲率对沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布的影响规律。结果表明,当心墙两端弯曲段曲率取为3.0×10-3时,改善沥青混凝土心墙的受力特性效果最佳,坝体填料和心墙材料满足强度要求。     

软岩筑沥青混凝土心墙坝的应力变形特性研究

随着沥青混凝土心墙坝的广泛应用和人们对生态环境更高的要求,利用软岩筑沥青混凝土心墙坝的情况将越来越多,该类坝的安全性也越来越受到重视。以西部某工程为例,采用非线性有限元计算方法,开展了软岩筑沥青混凝土心墙坝的应力变形特性研究。分析表明,与硬岩筑坝相比,当采用软岩筑坝时,坝体沉降变形偏大,约占坝高的1.06%,坝体与心墙变形呈明显的不均匀性,但沥青混凝土心墙防渗体发生剪切破坏、挠曲破坏和水力劈裂破坏的可能性不大,因此可认为本工程采用软岩筑沥青混凝土心墙坝是切实可行的。通过计算参数敏感性分析,表明软岩料Duncan E-B模量参数对坝体和心墙变形的影响较为明显,而对其应力影响有限。随着该参数逐渐降低,坝体沉降与不均匀变形进一步增大。据此,建议设计与施工时,应采取严格的变形控制措施,并尽量减少软岩料的变异性。     

防渗土样的分散性与渗透变形试验研究

通过碎块、双比重计、针孔、孔隙水可溶盐及交换性钠百分比等5种方法的土样分散性试验和渗透变形试验,对拟建的青海班多土石坝防渗心墙土样进行分散性鉴定及渗透稳定性试验研究。研究结果表明,虽然土样具有强分散性,但在合适的反滤料保护下,分散性土样仍具有较高的抗渗性能,裂缝土体也不会发生流失;在做好反滤层设计的前提下,用分散性土样作为防渗心墙的填筑土样是可行的。     

防渗土样的分散性与渗透变形试验研究

 通过碎块、双比重计、针孔、孔隙水可溶盐及交换性钠百分比等5种方法的土样分散性试验和渗透变形试验，对拟建的青海班多土石坝防渗心墙土样进行分散性鉴定及渗透稳定性试验研究。研究结果表明，虽然土样具有强分散性，但在合适的反滤料保护下，分散性土样仍具有较高的抗渗性能，裂缝土体也不会发生流失；在做好反滤层设计的前提下，用分散性土样作为防渗心墙的填筑土样是可行的。     

高压摆喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用

本文通过结合狮山水库除险加固工程实例,针对该工程心墙具有弱~中等透水性,填筑质量不能满足土石坝防渗体质量要求,提出采取高压摆喷灌浆施工技术处理,为同类水库病险问题提供参考实例。     

奴尔水库大坝GPS智能碾压管理系统的应用

结合奴尔水库碾压式沥青混凝土心墙坝的施工特点和技术要求,介绍了GPS实时监控系统在坝体填筑中的主要功能、原理以及应用。工程实践证明,该系统具有精度高、全天候、全方位、实时监测控制等特点,有力地保证了坝体填筑施工质量,对提高大坝质量控制具有十分重要的创新和指导意义。     

沥青心墙坝力学性能试验与结构响应仿真研究进展

沥青混凝土心墙坝作为一种刚发展不久的新坝型,其沥青混凝土心墙因具有良好的防渗性能和变形适应能力以及裂缝自愈能力,受到国内外坝工界的广泛关注。随着筑坝技术的进步,沥青混凝土心墙坝正在朝着极端复杂环境下的高坝方向发展,同时面临着更多的筑坝技术难题。高寒区的沥青混凝土心墙破坏机理复杂,影响因素众多,其力学机理研究对水库大坝安全运行以及流域综合治理具有重要意义。因此从沥青混凝土心墙料的试验研究、有限元结构响应分析以及水力劈裂等方面,对当前该领域国内外研究现状进行了综述和总结,同时对复杂条件下的水工沥青混凝土心墙机理方面存在的不足和研究趋势进行了分析与展望,以期为复杂条件下坝工研究提供一定借鉴和参考。     

300 m级高土石心墙坝流变特性研究

300 m级高土石心墙坝的流变特性对预判坝体竣工后长期变形及沉降具有重要的意义,对于研究防渗心墙能否适应坝体长期变形并正常工作亦至关重要。依托314 m高的双江口土石心墙坝工程,使用大型高压三轴仪对上、下游堆石料进行了流变特性试验研究,研究表明当最终的应力状态一致时,堆石料的流变按照分级加载和按照单级加载得到的流变曲线随着时间的发展差异性逐渐减小,最后基本趋于一致。在试验基础上,依据流变经验模型,得出了流变分析参数,并采用三维有限元法分析了300 m级土石心墙坝的流变特征。数值分析表明流变速率对坝体工后沉降幅度影响显著,由于试验中的流变速率较之现场坝料的实际流变情况明显偏快,因此流变速率的确定还有必要依据已建工程的反分析进行修正。     

瀑布沟堆石坝砾石土心墙施工期孔隙水压力特征与分析

 土石坝施工期孔隙水压力长消过程十分复杂,以瀑布沟心墙监测资料为基础,分析施工期砾石土心墙的孔隙水压力特征及其形成机制,并与小浪底坝和鲁布革坝监测资料进行对比分析。研究结果表明：瀑布沟心墙施工期孔隙水压力长消主要有4种模式,即滞后响应型、即时响应型I、即时响应型II、不响应型;即时响应型II是最主要的长消模式;渗压计响应滞后的实质是渗压计周围土料从非饱和状态过渡到饱和状态的过程;渗透系数是影响渗压计是否滞后的决定性因素;即时响应型I长消模式是心墙局部含水量偏高的结果,施工过程中应尽量使心墙含水量均匀,避免产生即时响应型I长消模式;填筑速率对滞后响应型和即时响应型II孔隙水压力的长消影响显著,而对即时响应型I孔隙水压力长消影响不显著。因此,设计和研究砾石土心墙坝应高度重视砾石土的不均质性。