玉龙喀什水利枢纽工程高趾墩混凝土面板堆石坝渗控设计及三维渗流分析

玉龙混凝土面板堆石坝位于狭窄河谷,并且坝址河床砂卵砾石层渗透性强,抗渗稳定性差。该工程采用帷幕灌浆、高趾墩、混凝土面板组成坝体防渗系统,最大坝高230.5m,这种混合式超高面板堆石坝在国内外已属罕见。按照规范要求对堆石坝料进行分区、及坝基进行处理并采用,再通过进行三维渗流有限元计算,全面、完整地掌握大坝各分区渗流场状况。结果表明:校核水位渗流场水头分布规律合理,总水头等值线在面板、趾板、高趾墙、帷幕等处较为密集,上游水头由这些部位承担,渗控系统起到了很好的防渗效果。表明此次对坝料分区、及坝基处理较为合理,混凝土面板、垫层料、花岗岩爆破料最大渗透坡降均小于破坏水力坡降,设置帷幕可以使两坝肩渗漏量很小,绕坝渗流并不明显,受到右岸单薄山梁影响,右岸渗漏量最大但也满足渗漏要求,表明这种混合式防渗系统的防渗效果明显。依此,为今后类似工程提供借鉴。     

溧阳抽水蓄能电站上水库面板堆石坝设计及优化

溧阳抽水蓄能电站上水库面板堆石坝坝基地形条件和料源复杂,大坝不均匀变形问题突出。在遵循常规高面板堆石坝设计思路的基础上,重点解决面板堆石坝和上水库回填库底的变形控制,以及大坝的渗流控制、环境保护及景观协调等问题,最终选定了合适的面板堆石坝结构体形、坝体材料分区和坝料填筑参数等,为大坝安全、稳定运行奠定了基础。     

概论高混凝土面板堆石坝设计新理念

文章阐述了我国高混凝土面板堆石坝安全布置、趾板、混凝土面板以及坝基的处理,在分析了高混凝土面板堆石坝工作性状及其影响因素的基础上,进一步论述了高混凝土面板堆石坝的设计理念。其主要体现在要保证大坝变形安全,在坝体分区设计、筑坝材料选择、开挖料利用、坝体填筑标准和形象建设、面板填筑与坝体填筑两者在时间与空间上的关系等,设计施工理念中变形协调原则极为重要。     

轴向分区面板坝分区模量影响分析

轴向分区面板坝设计中，通过沿坝轴线方向将坝壳分为岸坡区、侧分区和中央区，依次填筑不同模量的材料，形成沿坝轴线方向的梯度模量来缩减坝壳的三维聚心变形、减小轴向位移，提高坝体变形协调性进而解决高面板坝挤压破坏问题。以锅浪跷面板坝工程为依托，通过数值计算模拟，对比研究了36种模量梯度组合的轴向分区面板坝的面板挤压破坏参考指标，分析轴向分区设计效果和分区模量对坝体及面板应力变形的影响。根据面板挤压破坏原理，以蓄水期面板的挠度和轴向压应力、面板最大挠度附近高程轴向位移及压应力、坝体的沉降和轴向位移为挤压破坏参考指标。结果显示，50%梯度方案与常规面板堆石坝相比，坝体向左右岸的轴向位移分别减小12.76%和14.73%，沉降减小14.42%，面板挠度减小15.28%，轴向压应力减小11.35%。研究为解决高面板坝的面板挤压破坏问题提供了新思路。     

深冲积层上高面板堆石坝运行期渗流特性仿真研究

渗流控制是深冲积层上修建高面板堆石坝需要研究的关键技术问题,以某高面板堆石坝工程为对象,考虑坝体结构、渗控体系、深冲积层以及基岩分布等要素,建立三维有限元计算模型,然后采用改进节点虚流量法,进行正常运行期的坝区三维渗流特性仿真计算与分析。结果表明,混凝土面板、趾板、防渗墙及灌浆帷幕形成的空间封闭防渗体系能够有效控制坝区渗漏,保证坝体及坝基的渗透稳定,但尽管如此,深冲积层的坝基和地质条件复杂的两岸坝肩的渗流控制难度较大,对防渗墙和灌浆帷幕的要求较高,在大坝渗控设计和施工时予以重点关注。     

土工膜修复浆砌石重力坝渗漏的效果分析

针对某病险浆砌石重力坝坝体和坝基渗漏问题,提出了坝面布设土工膜联合坝基帷幕补强的渗漏修复方案,采用有限元法,对大坝开展多工况下渗流场计算,得到了大坝等水头线分布、浸润线高度、渗透坡降及渗流量,重点对土工膜和帷幕的防渗效果进行了论证分析。结果表明,大坝上游面土工膜削减水头显著,膜后坝体浸润线位置低,坝体渗流量小;坝基补强后的帷幕亦有较好的防渗效果,有效限制了坝基渗漏,帷幕渗透坡降小于允许坡降。采用土工膜联合帷幕补强修复浆砌石坝体渗漏是合理可行的。     

面板堆石坝坝体渗流监测资料分析

结合两个混凝土面板堆石坝渗流监测实例,分析了坝体渗漏机理、坝体渗漏量与坝体内水力坡度的关系,总结了蓄水后该坝型内部渗流的基本情况,并对坝后渗流量影响因素进行了说明.     

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。     

积石峡水电站面板堆石坝坝体变形控制措施

在积石峡水电站面板堆石坝施工中,从断面设计、坝料分区、坝料选用、压实密度、填筑顺序、预留沉降、止水设施和渗流控制等方面对坝体进行了变形控制。监测结果表明,施工期的坝体变形控制效果显著,达到了坝体安全运行的目的。     

土工膜面板软岩堆石高坝设计

老挝南欧江六级水电站挡水建筑物为土工膜面板堆石坝,该坝为目前世界上最高的土工膜面板堆石坝,也是软岩填筑比例最大的面板堆石坝。坝体设计以现场碾压试验和室内试验进行的板岩堆石料物理力学特性研究为基础,进行坝体分区设计和调整,提出合理的坝料碾压填筑标准,结合土工膜柔性防渗体系设计,系统的建立土工膜面板软岩堆石高坝设计流程。经应力变形和渗流计算分析,坝体分区设计合理。蓄水后,监测数据表明坝体各项指标正常,坝体变形在允许范围内,土工膜防渗效果良好。     

黑河金盆水库坝区三维渗控效应评价与材料参数敏感性分析

渗流控制是土石坝工程建设面临的关键问题之一,渗流分析是实现渗控效应评价和渗控优化设计的主要途径。针对黑河金盆水库工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立包含主(副)坝、坝基、库盆和左岸单薄山梁的三维渗流计算模型。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式方法,对黑河金盆水库坝区进行长期稳定渗流精细模拟。基于实测结果与数值计算成果的对比分析,论证了Signorini型变分不等式方法在土石坝枢纽渗流分析中的有效性和正确性。基于数值计算结果深入分析了坝区的渗控效应及渗透稳定性,研究了渗控效应对黏土心墙、帷幕、山岩材料渗透参数的敏感性。结果表明:黑河金盆水库坝区各分区渗流量和各关键部位的最大水力坡降均在安全稳定范围内,工程渗控措施效果显著;坝区渗控效应对防渗帷幕以及山体材料渗透系数的变化较为敏感,坝体内部总水头及关键部位水力坡降随黏土心墙渗透系数的增加而增加。研究成果对土石坝坝区整体渗流分析及渗控优化设计具有借鉴意义。     

斜卡水电站面板堆石坝三维渗流计算分析

采用有限元法,对斜卡水电站面板堆石坝进行了三维渗流计算分析,讨论了面板、防渗墙出现裂缝及帷幕灌浆劣化、帷幕减薄对三维渗流场分布和渗流量的影响。计算结果表明,由于斜卡坝址覆盖层深厚(45~100 m),加之基岩渗透性强,防渗墙和帷幕上下游水头差大,正常运行方案渗流量可达0.642 m3/s。面板和防渗墙出现裂缝对大坝整体渗流场影响较小,而通过坝面和防渗墙的流量显著增大;帷幕劣化或变薄使坝基渗流量明显增加。加厚帷幕和减小其渗透系数是加强防渗效果的有效措施。     

三峡右岸地下电站引水隧洞开挖控制爆破技术研究

三峡右岸上游大坝帷幕作为防止地下渗漏的一道屏障，对于三峡水库的作用极其重要，在地下电站引水隧洞开挖爆破施工过程中，保证这道屏障不出现裂缝，确保不形成渗水通道，也是一个极其复杂的难题。地下电站引水隧洞爆破开挖与三峡工程上游大坝帷幕最小距离为3．78m，爆破难度高，为此，针对不同部位，探讨了多分序、控制爆破最大单段药量、预设爆破隔震带和爆破隔震孔等多种控制措施，以确保上游大坝帷幕安全。     

横泉水库坝基处理帷幕灌浆施工

横泉水库坝基基岩岩性主要为Ar3c混合片麻岩,风化程度高,透水性强。为减小基岩渗透性,设计要求对大坝防渗墙下基岩进行帷幕灌浆。文中重点对横泉水库左坝肩坝基防渗墙下基岩段帷幕灌浆的施工方法及灌浆效果进行了介绍。     

纳子峡面板砂砾石坝渗流性态三维有限元分析

根据纳子峡水电站工程坝址区地形地质条件,建立了坝址区三维渗流有限元模型,计算分析了正常蓄水、设计洪水和校核洪水3种工况下坝体及坝基的稳定渗流场,获得了坝体和坝基的位势分布、坝体各分区的渗透坡降及渗透流量等。计算结果表明,在各种工况下坝体及坝基的渗流场符合一般规律,混凝土面板及防渗帷幕等组成的防渗系统可消减水头84%以上,其作用明显;混凝土面板及坝基防渗帷幕的渗透坡降较大,垫层、砂砾料区等的渗透坡降很小,坝体各分区的渗透坡降均小于材料的容许渗透坡降,大坝防渗排水系统的设计在技术上是合理的。     

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。     

Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional (3D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam (CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.     

水布垭面板堆石坝渗流场分析和分区材料允许比降设计指标研究

 采用饱和非饱和非稳定渗流模型对水布垭面板堆石坝在正常运行、面板局部缺损和面板失效等工况下的渗流场进行了较全面的模拟计算,分析了大坝各分区的水头和比降的分布,确定了垫层、过渡区和主堆石区可能出现的最大比降。这种最大比降对坝体渗透稳定性具有控制意义。据此提出了分区材料允许比降设计指标的建议值,为评价面板堆石坝分区之间水力过渡合理性和渗透稳定性提供了依据。     

水库库区渗漏的三维数值模拟及处理措施影响分析

某拟建的大型水库左岸分布深厚的第四系砂卵砾石层,几乎全部覆盖。本文采用三维有限元法对该库区进行渗流状态模拟分析,了解库区的渗流、渗漏状况,对影响渗漏的因素做敏感性分析。结果表明,形成稳定渗流场后,水库的年渗漏量约为2 000万~3 000万m3,坝下游河谷左岸表面有超过允许水力坡降的区域存在,宜采取反滤处理措施;砂卵砾石层渗透系数、左坝肩帷幕灌浆长度与水库渗漏量分别呈正、反比例关系,封闭式帷幕的渗透系数对水库渗漏影响显著;在库区做尽可能长的帷幕灌浆,对于减少水库渗漏、降低下游溢出水力坡降均有益,其最优长度需结合经济指标、工期等因素综合衡量。     

丙烯酸盐在细微裂隙防渗帷幕灌浆中的应用

两河口水电站为砾石土直心墙堆石坝,最大坝高295 m,岩性为砂板岩.大坝底层灌浆平洞帷幕水泥灌浆完成检查合格后仍有微渗水现象,鉴于大坝底层灌浆帷幕长期承受300 m以上超高水头运行且蓄水后渗水处理难度大等特点,采用丙烯酸盐材料对细微裂隙进行化学灌浆,防渗帷幕效果明显,保证了蓄水和大坝长期安全运行.