三峡船闸高边坡设计实践中几个问题的再认识

根据前期设计论证,三峡船闸上部边坡开挖达到基本自稳,辅以排水及锚固,下部为直立坡与薄混凝土衬砌闸墙相结合.在施工过程中,遇到如何控制边坡开挖形态与闸室结构型式,中隔墩岩体保留与利用,坡面块体,排水隧洞的完整性,锚索的结构型式及钢绞线的强度利用系数等一系列问题.这些问题在施工过程中进行了分析.并通过动态设计方法,得到了较好的解决.     

Estimating the excavation disturbed zone in the permanent shiplock slopes of the Three Gorges Project, China

The stability and deformation of the permanent shiplock slopes are among the key issues in the design and construction of the Three Gorges Project. The permanent shiplock slopes, formed by deeply and steeply cutting into weathered and fresh granites, are 1607 m in length and 50–170 m in height. The disturbed zone in the permanent cut slopes induced by excavation is therefore one of the most important aspects in slope stability and deformation evaluation. A comprehensive investigation including non-linear finite element analysis, in-situ testing, instrumentation and monitoring, back analysis and rock mass quality rating has been carried out for the identification and evaluation of the excavation disturbed zone in the permanent cut slopes. The results of the investigation confirmed the existence of such an excavation disturbed zone in the permanent cut slopes. This zone is characterized by a considerable weakening in the mechanical properties of the rock mass. From the cut surface to the deeper region of the permanent cut slopes, the excavation disturbed zone can be further divided into a damaged zone, an affected zone and a slightly affected zone according to the extent of weakening in the rock mass. The damaged zone and the affected zone have thicknesses of 5–10 m and 10–20 m, respectively. The exact pattern of the excavation disturbed zone is variable in different parts of the permanent cut slopes and are generally similar to that of the plastic zones estimated by using the non-linear finite element analysis. The present investigation has provided both factual data and insights for the stability and deformation evaluation of the permanent shiplock slopes. The approach and methodology developed in the paper can be used to assess similar excavation disturbed zones in other large cut slopes.     

三峡船闸的主要技术特色

三峡船闸是目前世界上总设计水头最高、总体建设规模最大的船闸.在复杂的环境条件下施工,遇到许多技术难题,尚无现成的实践经验可循.通过大量的研究,在船闸总体布置主体结构及其输水系统、高陡边坡加固、超大型人字门及其启闭机、监控系统等方面作出了多项创新,并对其技术特色作了介绍.     

三峡工程永久船闸区地下水腐蚀性评价分析

长江水利委员会在三峡水利枢纽初步设计勘察阶段对三峡工程坝址区地下水的腐蚀性进行了明确的评价,即除少数泉水外,绝大多数地下水对砼不具有腐蚀性。2000年1月,永久船闸南北两侧共14条排水洞内出现Ca质析出物和红棕色Fe质析出物后,人们一方面质疑初勘阶段关于地下水对砼腐蚀性评价的准确性,怀疑地下水对砼可能具有腐蚀性;另一方面想弄清地下水对保证船闸高边坡稳定至关重要的锚索、锚杆是否具有腐蚀性等,以便设计决定是否需采取措施及采取何种措施,以确保永久船闸高边坡稳定。为此,对地下水腐蚀性进行了专题研究。通过对地下水的各种可能补给源以及不同空间位置的地下水的对比、分析和研究,并结合前期勘察阶段地下水化学试验成果,对永久船闸区地下水的腐蚀性进行了评价。     

船闸运调系统模型的建立

船闸实现基于C／S的运调系统,不仅是船闸现代化管理的需要,而且能够极大程度地提高船闸的工作效率。本文主要应用关系数据库理论分析了系统的用户需求,运用E—R图设计了该系统的数据库,保证了数据库的冗余度和完整性;应用面向对象的理论用UML建模语言分别建立了系统的用例图、类图、顺序图。     

船闸输水阀门后底突扩廊道流态特性分析

高水头船闸输水反弧门开启过程中，阀门后廊道内产生非恒定分离回流与旋涡运动，容易发生水流空化。本文通过二维数值计算，给出了反弧门后底突扩后廊道内流态随阀门开度的变化，分析了小开度平稳变化型、大开度剧烈振荡型与满开度准恒定型三种不同流态的特征与发生、发展机理，比较、分析了阀门后廊道底部突扩体型与顶部渐扩体型水动力特性的异同。     

三峡船闸关键水力学问题研究

三峡船闸工程规模、设计水头、水位变幅和水力指标都达到或超过了国内外已建船闸的最高水平,对船闸输水系统和输水阀门工作带来了极大的挑战.从三峡工程可行性论证阶段起至船闸完建,进行的水力学专题研究,解决了一系列关键技术问题,为船闸设计和施工提供了科学依据.     

裕溪一线船闸扩容改造工程总平面布置分析

通过对裕溪一线船闸扩容改造工程建设规模及平面布置制约和影响因素的分析,预测各水平年过闸货运量及船舶通过量,明确工程的建设规模、闸位布置和总体布置方案。建立二维水动力数学模型,在多种工况下模拟裕溪节制闸和船闸上游引航道及口门区通航水流条件,并据此调整闸门上游口门区及连接段局部线路走向,提出疏浚两个反弯段北侧、扩大过水断面、降低流速等保证航行安全的对策措施。经综合分析确定的船闸建设规模、闸位布置和总平面布置较好地协调了多方矛盾,原址重建方案可行。     

基于MIKE21模型的灵璧船闸对新汴河洪水影响分析

为研究船闸对主河道洪水的影响,探究船闸的分流作用,以新汴河及灵璧船闸为研究对象,运用MIKE21对研究区进行网格有限差分、参数率定得到水动力模型,将洪水演进过程进行二维模拟计算。模拟结果表明,在三种不同洪水频率以及船闸建成以后,主河道节制闸上、下游监测点水位下降值在0.106 m以内;而流速变化最大值达0.168 m/s,水位和流速均有较大变化幅度。同时,水流流向和流速在新汴河节制闸和船闸闸墩处发生改变,存在水流的阻滞效应和绕流现象,可能会对过水建筑物及大堤造成冲刷,需要配置闸口处导流设施以及加固堤防。在船闸工程建成后的几种洪水条件下,水流水位和流态变化响应明显,船闸工程对新汴河主河道行洪产生了一定影响,可为下游水文站点提供补偿资料。     

三峡永久船闸衬砌式闸墙墙后排水系统设计

三峡永久船闸闸室墙采用钢筋混凝土薄衬砌墙结构，可使船闸的混凝土量和造价大幅度地减少。而保证船闸衬砌安全的最有效、最经济的手段，是在设置结构锚杆的同时设置墙后排水系统降低渗水压力。经过综合研究，得出以排水管组成的“井”字形排水网方案排水效果最好。