台阶溢流坝的三维水力特性数值模拟

本文简单介绍了台阶式消能工在国内外的应用和发展前景,并以太湖水库工程为例,通过流体仿真软件对该工程的台阶式溢流坝和光滑溢流坝进行数值仿真,对比研究两种溢流坝体形的消能效果、压强场和速度场等.结果表明,台阶式溢流坝的消能主要集中在台阶上,相对于光滑溢洪道,因其减小对下游的冲刷而降低了工程投资.     

贵州省王二河水库面板堆石坝设计

贵州省王二河水库面板堆石坝坝基开挖后 ,右岸坡和溢洪道地质条件极度变坏。为保证趾板的稳定和防渗可靠性 ,将趾板基准线向上游作偏折布置 ,重新调整右岸坝轴线 ,使坝体A ,B两区置于较好的地基上 ,把强溶蚀灰岩地基调整至坝体C区。对F12 断层采取增加上游连接板、下游防渗板和截水墙延长渗径方法处理 ,并加强基础固结灌浆和帷幕灌浆。坝轴线偏转导致钢筋混凝土面板不在同一平面内 ,通过仿真计算 ,局部修正了面板的分缝宽度以适应其安全变形的需要     

Seismic response of concrete gravity dam reinforced with FRP sheets on dam surface

This paper aims at exploring the effects of anti-seismic reinforcement with the fiber-reinforced polymer （FRP） material bonded to the dam surface in dam engineering. Time-history analysis was performed to simulate the seismic failure process of a gravity dam that was assumed to be reinforced at the locations of slope discontinuity at the downstream surface, part of the upstream face, and the dam heel. A damage model considering the influence of concrete heterogeneity was used to model the nonlinearity of concrete. A bond-slip model was applied to the interface between FRP and concrete, and the reinforcement mechanism was analyzed through the bond stress and the stress in FRP. The results of the crack pattern, displacement, and acceleration of the reinforced dam were compared with those of the original one. It is shown that FRP, as a reinforcement material, postpones the occurrence of cracks and slows the crack propagation, and that cracks emanating from the upstream surface and downstream surface are not connected, meaning that the reinforced dam can retain water-impounding function when subjected to the earthquake. Anti-seismic reinforcement with FRP is therefore beneficial to improving the seismic resistant capability of concrete dams.     

积石峡面板堆石坝复杂渗流场有限元精细模拟

运用自主研发的三维渗流有限元可视化分析软件GWSS,对积石峡面板堆石坝的坝体（包括面板、过渡层、排水层、堆石料等）、坝基、防渗帷幕以及泄洪洞和底孔排沙洞等结构进行了精细建模。在此基础上采用求解有自由面的改进截止负压法、隧洞子结构法和求解大型稀疏矩阵的预处理共轭梯度算法对积石峡面板堆石坝复杂渗流场进行了数值模拟。重点研究了面板和防渗帷幕联合作用下渗流场分布特征和防渗效果,以及泄洪洞和底孔排沙洞对大坝渗流场的影响等。计算结果表明,在正常运行条件下,面板结合防渗帷幕能够起到很好的防渗作用,坝体内自由面较低,左岸底孔排沙洞和泄洪洞也起到了很好的排水作用,大大降低了左岸山体的地下水位,有利于大坝和岸坡的稳定。     

碾压混凝土坝采用台阶式溢洪道消能初探

台阶式溢洪道在国外许多碾压混凝土坝上得到采用，本文通过试验，分析了台阶式溢洪道的消能特性，单宽流量与消能率的关系，以及台阶面坡度对消能率的影响，以便探讨在我国碾压混凝土坝上应用台阶式溢洪道的前景。     

台阶坝面消能水气两相流数值模拟

 采用VOF法模拟自由表面,用非结构网格来处理复杂的边界形状,并根据边界形式进行适当的分区,利用k-ε气液两相流模拟光面和台阶溢流面的流场,得到了溢流面的流场、水面线以及消能率等相关水力参数。数值模拟试验结果表明,台阶溢流坝面水流紊动掺气充分,消能率较高,并与物理模型试验结果进行对比分析,二者吻合良好。     

淤地坝坝面过水试验研究

作者提出应用土工膜衬护,直接在淤地坝坝面设置溢洪道的坝面过水技术方案,并以宋家沟试验淤地坝为依托工程,进行了现场大型试验.试验研究了平底式与阶梯式两种过水方案.试验结果表明：同等条件下,平底式方案末端最高流速达10.7m/s,而阶梯式方案则为3.1m/s,说明阶梯式方案具有较好的消能作用;在上述流速下,两种方案的结构整体稳定,说明土工膜的铺设结构形式与固定方法是合适的;从耐磨抗冲刷性能看,土工膜抗碎石的耐磨性尚待进一步研究;从施工难度、土工膜用量和成本等方面比较,平底方案具有较大的优越性.     

浆砌石重力拱坝溢流面滑模设计与施工

后河水库大坝为浆砌石重力拱坝,溢流面分堰顶曲线段,堰面和直线段和反弧段三部分。在施工中溢流面直线段到堰顶尾部曲线段采用牵引式滑模施工方案,滑模全长20.8m,高1.0m,实施后简化了施工工序,降低材料消耗及施工劳动强度,加快了施工进度,节约46.4%的工日,克服原施工方案易出现漏浆、蜂窝、麻面等混凝土质量通病,混凝土浇筑及外观质量得到有力保证。同时在解决异形坝块轨道的布置、模板率可调、抹面平台简化和卷扬机钢丝绳夹角自动调节等方面进行了尝试,积累了经验。     

小石口水库坝肩式溢洪道的设计优化

为了解决溢洪道开挖量大、工程造价高、结构变形复杂、出口消能工对下游地基条件要求高等难题,小石口水库混凝土面板堆石坝采用了坝肩式溢洪道。与传统布置模式相比,坝肩式溢洪道具有枢纽结构布置紧凑,工程规模小、造价低等优点。与在堆石体上直接设置溢洪道相比,坝肩式溢洪道地基稳定可靠,可以避免复杂的结构变形问题,并允许通过较大的单宽流量。因此,在地形和岩石条件许可的情况下,坝肩式溢洪道布置型式值得推广。     

堆石坝面板配筋方式的作用分析

以有限元数值分析为手段,以堆石坝面板在施工期和蓄水期的应力变形为研究对象,对混凝土面板的配筋方式进行了分析,对传统的面板中部单层配筋方式提出了质疑。将混凝土处理成低抗拉材料,钢筋看成理想弹塑性材料,坝体看成完全弹性材料,对3种不同工况下面板的挠度、荷载以及破坏情况进行了对比分析。分析结果表明,在面板未发生破坏之前,配筋率的大小并不改变面板的刚度,配筋只在面板产生破坏之后才发挥作用。鉴于堆石坝面板弯曲方向的不确定性,推荐在工程中采用双层配筋方式。     

土卡河水电站泄洪消能设计

云南土卡河水电站是一个中型水电工程,拦河坝为碾压混凝土重力坝。在参考国内中型水电站的泄洪消能设计经验后,结合土卡河的洪水、地质条件、尾水条件及枢纽布置特点,在施工详图阶段,对枢纽的泄洪消能方式进行了优化,采取了台阶式溢流坝面加平尾墩及戽式消力池方案,水工模型试验表明该方案是合理的。     

台阶溢流坝过流掺气减蚀问题的研究

根据大朝山水电站表孔减压模型试验资料,结合原型观测有关资料,对台阶溢流坝掺气减蚀问题进行了分析研究。结果表明,利用表孔宽尾墩+台阶面的过流形式,可以解决台阶面大单宽过流掺气减蚀问题,台阶面水流近底掺气浓度最小在5%以上。高坝试验结果还表明,坝高增加20 m,台阶面水流掺气浓度沿程分布规律不变,即该掺气减蚀方法应用范围可推广至坝高131.0 m的台阶溢流坝。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。     

梨园水电站大坝面板表面接缝止水及质量控制

面板表面接缝止水是面板混凝土防渗的关键,影响到大坝蓄水后的安全稳定。以梨园水电站为例,结合现场实际情况,对面板周边缝、垂直缝和坝顶缝止水结构进行了优化,以确保面板混凝土质量满足结构安全及使用功能。后期质量分析结果表明,面板表面接缝止水质量满足设计要求,对同类型的混凝土表面止水施工有一定的借鉴和参考意义。     

大朝山水电站碾压混凝土设计和施工的几个特点

大朝山水电站碾压混凝土掺合料采用型PT掺合料；拦河坝为全断面碾压混凝土，河床坝段的碾压混凝土采用斜层平推铺筑法施工，大坝上游为全断面碾压混凝土双曲拱围堰，下游为碾压混凝土护面的土石过水围堰，溢流坝面为碾压混凝土台阶式溢流面，其中拱围进退堰和土石过水围堰已经过三个汛期的过流考验，现场的各种检测资料证明，大坝碾压混凝土质量优良，大朝山水电站的实践证明，碾压混凝土在水利水电工程建设中有极其广泛的前景。     

三峡大坝泄洪坝段布置与结构设计

三峡大坝泄洪坝段总长４８３ｍ，最大坝高１８３ｍ，为混凝土重力坝，共布置有３层６７个泄洪孔，其中表孔２２个，深孔２３个，导流底孔２２个，表孔，深孔为永久泄洪设备，枢纽最大泄洪能力达１０２５００ｍ＾３／ｓ。泄洪坝段３层大孔口，坝体布置，结构复杂，坝基采用了封闭抽水排水措施，以减小扬压力，大坝横缝高程１１０ｍ以下的进行接缝灌浆，以增强大坝整体性和改善孔口应力；深孔有压段采用钢板衬护，以改善孔口的抗磨蚀性     

芹山水电站混凝土面板堆石坝设计

芹山水电站混凝土面板堆石坝最大坝高122m,坝址处河谷狭窄,地质条件良好。大坝总填筑方量约248万m3,旁侧式溢洪道,开挖石方近60万m3,大部分可用于上坝;坝体填筑分区:垫层区、过渡区、主堆石区及次堆石区;面板混凝土设计采用28d龄期,其强度等级为C25,抗渗等级S12,抗冻等级D100,单层钢筋布置在面板的中间;趾板:河床段趾板,基岩面为水平,岸坡段趾板为C型布置;三道止水,将中部止水带提到表面,采用波浪形橡胶止水带;面板共设28条垂直缝,底部设一道铜片止水,缝顶填充塑料,缝面涂刷乳化沥青。     

台阶式溢流坝的消能设计与试验

由于台阶式溢流坝坝面台阶的存在,使下泄水流在台阶之间形成横轴旋滚,并与坝面主流发生强烈掺气作用,使水流紊动加剧、掺气增强,大大减少了下泄水流的能量,改善了坝址处的水利条件,使坝下游的消能设施得已简化.结合光明水电站水工模型试验,对消能率进行了研究,结果表明:影响台阶坝面消能率的主要因素为台阶坝高、台阶的突出高度、台阶坝的坡度和单宽流量.同时推导出消能率的计算公式.该公式可为相关设计提供参考.     

混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构型式研究

针对目前特高面板堆石坝存在的面板挠曲变形大、面板缝易拉开、底部面板不能检修等突出问题,提出了一种适用于特高面板堆石坝的新型坝体结构型式——混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构。重点分析了施工期、蓄水期及蓄水期发生地震时,新型复式结构混凝土重力坝的高度、上下游坡比、趾板布置等体型参数变化对大坝结构应力变形及面板挠度等指标的影响,为新型结构型式体型的选择提供参考。优选的新型复式结构型式与常规堆石坝结构的计算结果对比分析表明,复式结构除周边缝张开变位及施工期面板应力大于常规面板坝外,其他指标均占据优势,且周边缝张开变位完全在相应规范及止水结构允许变形范围内,并具有较高的安全裕度。新型挡水结构可缩短混凝土面板长度,改善面板受力状态,减少面板挠曲变形,并有效提升面板堆石坝坝踵及趾板部位的可维修性。     

混凝土坝坝体堵漏补强灌浆

某水库混凝土坝在初期运用中，坝体渗量锭远超过设计允许值，经专家咨询分析，渗漏的主要原因是由于施工时质量控制不严在混凝土坝体内形成了渗漏通道，故决定在混凝土坝内进行补强灌浆处理，以形成一道阻水帷幕，封堵渗漏通道。实施中，主要利用排水孔进行灌浆和自溢流堰顶钻孔进行补强灌浆，施工单位克服了重重困难，保证施工质量，处理效果良好，渗满足设计要求，３年来大坝运行正常。