角木塘水电站消能措施优化研究

以角木塘水电站的泄水建筑物（溢流堰和消力池）为研究对象,对原设计尺寸下溢流堰发生严重淹没水跃、消力池消能效率低下的问题,采用水工模型试验观测流态、测量流速、水深等特征值,计算水流收缩断面处的佛氏数和消力池的消能效率。据此提出修改泄水建筑物体型、调整消力池长度和增设辅助消能工等优化措施,从而提高了泄水建筑物的消能效率     

基于刚性块体系统的岩质边坡稳定性下限法研究

块状岩质边坡由岩块和结构面两部分组成,而且结构面的存在以及结构面的强度控制着岩体的强度和稳定性;将塑性极限分析下限法理论、块体离散技术以及数学规划手段结合起来,研究块状岩质边坡的稳定性。首先将边坡离散成为刚性块体系统+结构面的组合体,考虑岩块体与结构面的综合作用,然后基于塑性极限分析的下限定理,建立以边坡稳定安全系数为目标函数且同时满足平衡条件、屈服条件和边界条件的塑性极限分析下限法数学规划模型,进而提出了相应的求解策略并编制了计算程序。最后对4个经典算例进行了分析,得到了严格的下限解,并将计算结果与其他方法的结果进行了比较,验证了方法和程序的正确性。     

非饱和非稳定渗流作用下边坡稳定的有限元塑性极限分析下限法

常规的土坡稳定性分析方法主要是基于饱和土理论和稳定渗流情况,难以反映降雨作用和水位骤降对边坡稳定的影响,而实际上相当一部分坡体失稳是由于非饱和非稳定渗流引起的。基于Bishop提出的非饱和土有效应力原理以及Fredlund双应力强度理论,将任意时刻的水压力当做体积力考虑到平衡方程中,用基于有效应力的方式建立满足平衡条件、间断条件、应力边界条件以及屈服条件下考虑非饱和非稳定渗流作用的下限法非线性规划模型,并且编制了相应的程序。通过对降雨入渗和库水骤降的边坡数值算例的分析,验证了所提方法的正确性,对非饱和非稳定渗流作用下土坡失稳的规律有了进一步的认识。     

狭窄河道垂直交角泄洪洞水舌落点控制试验研究

曼转河水库泄洪洞下泄流量较大、水流落差大、出口位置处河道狭窄,且原设计中泄洪洞轴线与河道交角近乎垂直、挑距大、水舌落点处水垫层厚度小,冲刷山体严重.针对此工程特点,水工模型试验中分别采用高低坎加大消能、缩短无压段长度、控制闸门开度3种措施控制挑射水流落点,使其归入主河道,减轻了对对岸山体的冲刷,控制水舌落点效果较明显.     

渐扩式折坡消力池的水力特性试验研究

以出山店水库枢纽工程南灌溉洞为例,针对原设计方案折坡等宽式消力池中存在水跃不稳定、流速分布不均及消能率低的问题,提出了完全渐扩式折坡消力池的修改方案,并通过物理模型试验研究了两种不同消力池方案的水力特性。结果表明,修改方案能增大消力池进口的弗劳德数,可明显改善原方案中流态流速分布不均、水跃不稳定问题,且能较大地提高消能率。     

有无分水墙对莲花寺水库消力池消能效果的影响

为研究分水墙对莲花寺水库消力池消能效果的影响,利用水工模型试验,研究有无分水墙时消力池内的水力特性和消能率。结果表明,分水墙阻碍了水流的横向扩散,不仅导致水流的临底流速偏大,且使消力池对水流的能量削减不足,在海漫段仍保持较大流速。取消分水墙能加剧水流在横向上的碰撞摩擦,显著提高了消能率,减小了消力池的临底流速,有利于消力池的正常运行。研究成果为消力池中分水墙的设置提供了参考。     

窄缝式消能工在多洞联合泄洪中的应用研究

长河坝水电站为典型的高水头、大泄量的电站,多洞联合泄流,采用挑流消能方式,此类工程对下游河道的消能防冲具有很高的要求。为解决初始阶段水工模型试验挑流消能不充分、水舌空间流态较差的现象,结合工程实际和以往经验,以大比尺水工模型试验为手段,比较了2#泄洪洞在等宽和窄缝挑坎两种形式下单独泄洪和联合泄洪的消能防冲效果,进一步验证了窄缝挑坎和扩散挑坎的有机结合在多洞联合泄洪过程中所体现的优越之处。本文的研究成果对同类型的消能防冲设计有一定的借鉴意义。     

湖南镇水电站水工模型试验研究

湖南镇水电站扩容后,优选闸门开启组合及评估新水力边界条件下局部冲刷对电站枢纽安全的影响,是电站运行面临的新课题。本文以水工模型试验为手段观测了不同的闸门开启组合下的水舌扩散状态及其对下游电站的影响、泄洪对工程扩建前后下游河道的冲刷状况,以此制定了最优的闸门开启组合、对扩建后大坝受冲刷影响的安全性进行评估,并提出了工程保护措施。这些成果为水电站安全运行提供了科学依据。     

钢筋混凝土管内衬钢管的抗外压稳定计算分析

对影响带有加劲环的内衬钢管的稳定因素作了讨论。结合王家厂水库南涵管加固工程 ,应用Misses公式和壳体理论有限元方法对钢筋混凝土管内衬钢管的压屈稳定 (简称稳定 )进行了计算分析 ,所得结果为南涵管加固工程的设计提供了依据。     

拱坝可靠度分析

为了用可靠度方法进行拱坝安全分析,作者用所提出的弹塑性拱梁分载法进行了超越弹性范围的计算,并按照拱坝的两种破坏模式提出了拱坝的正常使用极限和承载能力极限状态方程。这样,就可用有关变量的统计参数对拱坝坝体结构进行正常使用和承载能力的可靠度分析。此项分析计算与仍在采用的拱坝坝体应力计算之间有一定的连续性,便于在工程界推广。用拱坝弹塑性计算与概率计算相结合的方法来进行综合分析,可以解出此复杂结构体系的系统可靠度。