锦屏一级水电站拱坝初期蓄水垂线监测成果分析

根据垂线监测成果,研究了锦屏一级水电站拱坝蓄水期的变形分布特征和发展变化规律,并与类似工程进行对比,分析并评价了锦屏一级水电站拱坝在蓄水期的工作性状。综合分析认为:锦屏一级水电站拱坝垂线监测成果规律性较好,拱坝变形基本处于正常状态,但左岸1 730 m高程以上存在轻微扭转变形。锦屏一级水电站拱坝垂线监测成果对其他特高拱坝垂线监测具有重要的参考价值。     

特高拱坝封拱后温度回升及影响研究

特高拱坝普遍存在封拱后温度回升现象。为清楚认识温度回升的原因、幅度、过程及影响,总结了特高拱坝内部封拱后温度变化情况,采用以后期水冷停水时刻作为起点的混凝土龄期,通过拟合及仿真反馈建立了大坝混凝土后期温升模型。以小湾拱坝为例,采用建立的后期温升模型进行仿真分析,结果显示:(1)后期温度回升主因是混凝土自身发热;(2)小湾拱坝后期温升明显,普遍有6~12℃,上升至最高温度约4~7年,回落至稳定温度约需40年;(3)考虑温度回升时大坝温度荷载与设计温度荷载存在差异,平均温度明显偏高,同时上下游温差减小;(4)后期温度回升使大坝存在整体向上游变形的增量,对坝体各向应力均有影响,坝趾产生拉应力增量,坝踵产生压应力增大,同时内外温差加大,在长期运行过程中可能会带来表面裂缝。     

锦屏一级大坝首次蓄水过程监测成果分析

锦屏一级水电站双曲拱坝是世界已建最高坝,首次蓄水按库水位1 700 m、1 800 m、1 840 m、1 880 m四阶段已成功蓄至正常蓄水位。监测结果表明大坝变形、应力应变、渗流、渗压符合一般规律,量值在设计控制指标范围以内,枢纽工程各建筑物工作性态整体正常;库岸总体安全;水位在1 880 m附近持续1个多月后,各监测数据趋于平稳。     

特高拱坝施工期及蓄水初期变形监控模型

以实测资料为依据,利用多元回归分析法建立了特高拱坝蓄水期特殊安全监控模型,对特高拱坝蓄水期间的各关键影响因素进行定量分析,以此为特高拱坝蓄水期工作性态安全评价提供技术支持。     

溪洛渡特高拱坝初蓄期应力应变监测资料分析

溪洛渡拱坝最大坝高接近300 m,国内外可借鉴的经验相对较少,建设和初次蓄水运行过程中的工作性态一直备受关注。根据溪洛渡拱坝内埋设的应变计组实测资料(截至2014年10月5日),计算拱坝在初次蓄水阶段的应力状态,分析其发展过程,并和有限元仿真计算结果相对比,为评估大坝运行的安全性提供依据。监测资料分析结果表明,拱坝应力发展过程和应力分布符合一般认识规律,库水位抬升至正常蓄水位后,坝踵和坝趾仍都处于受压状态,拱坝在初蓄期工作性态正常。     

锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。     

构皮滩水电站初期蓄水拱坝工作性态分析

水库初期蓄水是挡水建筑物运行的重要阶段,此时建筑物的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。对构皮滩拱坝初期蓄水工作性态进行了初步分析和评述,主要内容包括坝体变形、坝体应力应变、坝基渗流、坝体温度场等。初期蓄水后,构皮滩拱坝坝体变位规律良好,符合混凝土双曲拱坝变形特性,实测变形量较小,坝体应力分布符合双曲拱坝低水位运行特征,大坝混凝土自生体积变形多表现为膨胀型,应变量不大,坝基渗流控制效果好,扬压力小于设计值,渗漏量较小,温控措施合理有效。     

溪洛渡拱坝初期不同特征水位工作性态分析与安全评价

基于溪洛渡拱坝初期蓄水期540 m、560 m、580 m、600 m四个不同特征水位坝体各类监测资料的分析,借助三维有限元商业软件对大坝施工形象面貌、蓄水进度计划进行仿真模拟及数值分析计算,对蓄水期拱坝工作性态进行反馈分析、预测及安全评价,进而为拱坝运行期蓄水提供决策参考。数值模拟及反馈分析计算表明:不同特征水位阶段下,坝体及坝基变位合理、变形协调,坝体应力处于设计可控范围之内,灌后横缝均处于压缩状态,其变位、应力分布均符合拱坝整体受力特性。初步判断:溪洛渡拱坝在库水位初次蓄至正常蓄水位600 m高程的各阶段安全可靠受控,处于正常工作状态。     

碾压混凝土拱坝温度场仿真分析

依据碾压混凝土坝的材料特性，采用三维有限元浮动网格法对某碾压混凝土拱坝施工期至运行期温度场进行了全过程仿真分析。分析中考虑了混凝土的绝热温升随龄期的变化和分层浇筑、夏季停工及蓄水对坝体温度场的影响。计算成果给出了温度场分布及其随时间变化规律，为某碾压混凝土拱坝的设计和施工中采取相应的温控措施提供了参考。     

我国特高拱坝的建设成就与技术发展综述

结合二滩、溪洛渡、锦屏一级、大岗山、小湾等一系列特高拱坝的建设实践,总结了我国特高拱坝的建设成就,阐述了我国特高拱坝建设关键技术的研究进展,包括建基面的研究与确定、体形优化设计、应力分析与强度设计、拱座抗滑稳定、整体稳定、抗震设计、混凝土材料、混凝土温控防裂、基础处理、施工技术等10个方面的内容。认为我国混凝土拱坝建设技术已处于国际领先水平,指出我国特高拱坝建设需深化研究的4个问题,即特高拱坝安全评价体系建设、特高拱坝风险设计、特高拱坝抗震研究以及特高拱坝安全运行健康诊断技术研究。     

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.     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

混凝土坝全过程多场耦合仿真分析

高坝的工作性态与施工及运行过程密切相关,受到自基础开挖、大坝浇筑、蓄水运行过程中的温度场、渗流场、应力场的不断变化和耦合作用影响。本文介绍了混凝土坝三场耦合作用全过程仿真分析方法,可以模拟基础开挖、大坝浇筑、混凝土水化发热、混凝土硬化、温度控制、接缝灌浆、分期蓄水、环境温度变化等8个过程,开发了温度、渗流、应力三场耦合全过程仿真分析软件SAPTIS。针对小湾、溪洛渡、锦屏等特高坝进行的研究分析表明,采用全过程多场耦合分析方法,可以很好地吻合大坝温度变化、变形过程和应力状态,解释温度回升、横缝开合、库盘下沉等现象和大坝的变形时空特性,预测大坝倒悬超标、局部开裂等风险,为大坝的高质量建设和安全运行提供技术支持。     

碾压混凝土拱坝的铰结拱研究

本文介绍的碾压混凝土铰结拱式拱坝是在拱坝低温区中缝上设置混凝土塞，可以在水压作用下传递拱作用力而不明显增加坝体的应力，且能松弛拱坝运行期坝体混凝土温降引起的拉应力，可不必等待横缝灌浆即可蓄水，从而提前发挥工程效益.“铰结拱”已成功用于高百米以上、软基、高寒的某碾压混凝土拱坝，2000年10月水库已成功蓄水.     

碾压混凝土拱坝的发展

简述碾压混凝土材料的温度特性、变形特性和强度特性 ;介绍国内外碾压混凝土拱坝在结构设计方面的工程实践经验 .根据几座碾压混凝土拱坝温度场、应力场仿真分析的成果 ,分析碾压混凝土拱坝在温度控制方面面临的一些问题 ,讨论碾压混凝土拱坝在施工工艺上存在的某些局限性 .最后从材料性质、结构设计、施工措施等方面探讨碾压混凝土拱坝的发展趋势 .     

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。     

东风水电站枢纽布置及初期蓄水拱坝性态观测分析

东风电站枢纽由双曲抛物线薄拱坝、泄洪系统、地下厂房系统和防渗帷幕系统组成，并建立了原型观测系统。水库蓄水初期对大坝变位、基础变形、渗流渗压、扬压力进行了观测，其成果和大坝设计计算值基本上是吻合的，变形性态和设计预测的性态基本上是一致的，说明大坝的运行状态正常，对个别变形较大和渗压较大的部位，需进一步加强监测。     

碾压混凝土拱坝温度应力场仿真研究

拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,体型较为复杂。针对拱坝易存在的温度裂缝问题,结合碾压混凝土拱坝的施工特点及进度计划,采用三维有限元浮动网格法进行温控仿真研究计算。计算结果表明：在高温月份控制碾压部位坝体混凝土的入仓温度,对不同区域碾压的混凝土进行初期、中期和后期冷却,最大温差和最大应力均可满足拱坝温控设计要求。计算结果为预防坝体混凝土开裂提供了重要理论依据。     

基于质量检测与安全监测数据的补强拱坝弹性模量反馈

针对施工期进行补强加固处理的高拱坝在长期服役后真实材料力学参数是否满足设计要求的问题,本文依托某施工期补强碾压混凝土拱坝工程,首先采用钻孔取芯、大坝弹性波CT及表面波法(SASW)和现场普查相结合的方法进行大坝混凝土质量检测;进而基于变形监测资料对拱坝的实测位移进行定性分析;然后通过建立径向位移统计模型进行定量分析;接着采用正交设计-BP神经网络-数值计算相结合的方法,优化反演坝体和坝基的弹性模量。研究表明:该补强拱坝坝体内部混凝土强度基本在30 MPa以上,反演获得的坝体混凝土弹性模量为30.13～33.30 GPa。虽然该补强大坝拱冠梁处测点变形偏大且存在左、右岸变形不对称的现象,但结合运行期大坝质量检测成果以及参数反演结果,可认为目前补强拱坝运行状态良好,坝体混凝土能满足设计要求。     

材料置换法改善拱坝应力集中的数值模拟

通过体型优化设计可使拱坝坝体以受压为主,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后,由于应力重新分布的作用,使局部区域的拉应力转变为压应力.以某拱坝为例,通过置换拉应力较大区域的混凝土为低弹模混凝土,使坝体以受压为主,充分发挥混凝土抗压强度高的特点,改善坝体的应力状态,提高坝体的强度安全性.采用有限元ANSYS10.0为平台,以坝高100 m的拱坝为计算模型,利用直接耦合法计算拱坝应力,得到拱坝在温升和温降工况下的应力分布状况,主要分析了对坝体拉应力不利的温降工况;采用低弹模混凝土置换坝体拉应力值比较大的区域,使置换区域的拉应力减小约50%,而压应力增加的幅度不明显,可以改善拱坝坝体拉应力集中现象,提高了拱坝的安全性.