水垫塘反拱形底板体型研究

在射流冲击荷载的作用下，反拱形水垫塘底板主要依靠拱提供的推力来维持其整体和局部的稳定性，在相同安全标准前提下，所需拱端推力与反拱体形有关，本文结合某高拱坝水垫塘反拱形底板稳定性的研究，从反拱的体型，单个板块的尺度等方面，分析了单个板块的局部稳定性的整体稳定性与反拱体型的关系。结果表明，从反拱结构的整体稳定和局部稳定性定两方面考虑，拱圈曲率和板块尺度不宜过大。     

高拱坝分层多股射流水垫塘冲击压强研究

针对表孔采用宽尾墩深孔采用窄缝坎新型消能形式,利用物理模型试验研究表深孔联合泄洪形成的分层多股射流在不同流量比情况下对水垫塘底板的动水冲击压强特性的影响。建立了表深孔流量比对水垫塘底板的动水冲击压强变化的关系,实验证实了上游水股产生的水垫对下游水股冲击压强确实具有减小的作用,水垫塘内流态稳定,消能充分,深孔射流产生的最大冲击压强随着表深孔射流流量比的逐渐增大而减小。该研究可为实际工程中合理确定分层多股射流流量比提供参考依据,为峡谷区高坝工程的坝身泄洪消能布置及水垫塘的抗冲防护和结构稳定性分析提供有力科学依据。     

高拱坝表孔宽尾墩体型优化试验研究

高拱坝表孔溢流坝面短,作用水头低,堰前行进水流具有向心倾向.宽尾墩消能工应用在高拱坝泄洪表孔必须与此特点相适应.本文对宽尾墩应用在高拱坝坝顶泄洪表孔的体型布置进行了试验研究.结果表明,宽尾墩应用在高拱坝表孔时,出口角度不宜采用挑角,而应采用俯角:采用较大的宽尾墩墩尾折角有利于水流的纵向扩散和减小水垫塘底板冲击动压;同时为避免拱坝曲率造成的水流径向集中现象,两边表孔宽尾墩应采用非对称体型设计.优化后表孔水流能够在竖向及纵向充分扩散,空中呈窄而高且长的流态,在水垫塘中横向分区入水明显,不仅使水垫塘底板冲击动压减小和冲击点向下游偏移,而且为高拱坝表深孔水舌相互穿插无碰撞消能,减轻泄洪雾化创造了条件,对狭窄河谷中的高坝工程具有重要的工程应用价值.     

泄洪洞出口体型对挑流消能效果的影响研究

为了宣泄洪水并提高泄洪灵活性,许多大型水利水电工程中布置了岸边泄洪洞,并且大都采用"挑流+水垫塘"的消能型式,因此泄洪洞出口的体型对消能效果有显著影响。本文结合某水电站工程实际,针对不同泄洪洞出口体型方案下的水垫塘消能效果进行了对比研究,分析了各体型方案下的消能效果,从水垫塘底板冲击压强、出水垫塘的水流流速等方面对消能效果进行了评价。并从中选取了最优的体型应用于工程设计,提高了泄洪洞水垫塘的消能效果,这对工程的安全运行十分有益。     

反拱水垫塘底板缝隙中动水压强特性的试验研究

对反拱水垫塘底板缝隙中动水压强的特性进行了详细试验研究,得出缝口动水压强阻尼特性、盲缝和通缝边界条件对动水压强幅值、时域和频域影响,动水压强幅值和谱密度变化规律,从而揭示反拱水垫塘底板稳定机理,说明反拱底板稳定性比平底板优越.     

反拱水垫塘底缝隙中的动力水压强特性的试验研究

对反拱水垫塘底板缝隙中动力水压强的特性进行了详细试验研究，得出缝口动水压强阻尼特性、直缝和通缝边界条件对动水压强幅值、时域和频域影响，动水压强幅值和谱密度变化规律，从而揭示反拱水垫塘底板稳定机理，说明反拱底板稳定机理，说明反应拱底板稳定性比平底板优越。     

高水头、大流量下反拱水垫塘底板块随机振动特性的研究

反拱水垫塘拱圈底板块稳定性是其在高水头和大流量作用下能否安全运用的关键技术之一。以溪洛渡拱坝下游出流条件和反拱水垫塘体型为参考,在拱圈底板块间止水破坏、底板块锚筋失效的极端条件下,对拱圈弹性底板块的振动特性进行了研究,得到拱圈底板块振动位移、速度和加速度幅值的沿程分布规律及其时域特性。研究表明,反拱水垫塘与平底水垫塘最大区别在于拱圈底板块能产生锁定,锁定高度受底板缝厚度控制,控制缝隙宽度对于反拱水垫塘的稳定起至关重要的作用。     

多层水股射流入射水垫塘流场特性的优化分析

研究表深孔上下差动出流,水股分层分散射流在水垫塘的流动特征和各水股射流之间的干扰碰撞特性.选用非定常不可压缩流动的N-S方程和RNG k-ε紊流模型,采用VOF(Volume of Fluid)法结合溪洛渡双曲拱坝水垫塘对不同间距的多层二元射流进入水垫塘后的水流结构进行了数值模拟.通过对时间的迭代,计算和分析了水股间距对水垫塘恒定流场特性的影响,按多股射流入射水垫塘后的流动特征分为四类.给出了水股间距对水垫塘底板的冲击压力的影响规律以及与流场、速度场的关系,发现射流对水垫塘底板的冲击压力特点和速度场的分布特点相对应.研究认为:对于坝身泄洪为分层出流时,在射流入水间距能保证充分发挥上游水股产生的动水垫效应的前提下,应尽量选择较小的射流入水间距,从而减小下游水股对床底的冲击压力.本研究可为水垫塘的优化设计、防护和坝身孔口的合理布局提供参考依据.     

三河口水利枢纽表孔泄洪消能方式研究

三河口水利枢纽为碾压混凝土拱坝设计,主要泄水建筑物是三孔泄洪表孔和二孔泄洪底孔,均采用挑流方式消能。为减轻对坝脚及下游河床的冲刷,在坝下游设置水垫塘。原方案时,表孔的泄流集中,导致水垫塘内的冲击压力较大,对水垫塘的安全运行不利。经过试验研究,最后选定的方案能最大限度的使水流分散,水垫塘内的流态及压力分布明显改善。     

多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟

水垫塘三维流场的研究是深入研究消能机理的基础 ,多股水平淹没射流水垫塘作为一种新的消力池型式 ,其水垫塘内水流流态特征是研究者最为关心的问题之一 ,本文对向家坝多股水平淹没射流水垫塘的三维流场进行了数值模拟 ,将计算的消力池底板压强及流速与实测结果进行了对比 ,计算值与实测值吻合较好 ,计算的消力池内三维流场与实验中观察到的流态及理论分析结果吻合很好 ,结合流场特性分析了试验和计算中发现的中孔射流冲击点比表孔射流冲击点更远的原因 ,分析了中孔之间不存在稳定的、明显的、贯穿的“马蹄涡”及其原因。     

水垫塘反拱底板稳定性的块体弹簧元分析

本文首次建立用于分析水垫塘反拱底板稳定的块体弹簧元的数学模型 ,并编制了相应的计算程序 ,结合黄河拉西瓦工程分析了反拱底板的稳定性 ,计算结果与试验结果吻合较好。该方法较好地模拟了反拱底板的受力特征和失稳机理 ,计算结果可靠且精度较高 ,对工程设计有较高的参考和实用价值。     

拱与梁产生裂缝后的失效角

拱或梁内出现裂缝后，我们设存在一个失效角α，在失效角α范围内，应力为零，在α范围以外，应力不受影响，平截面假设仍然成立。本文提出了两个计算失效角α的方法。     

水垫塘透水底板上举力试验研究

基于模型试验,本文研究了水垫塘透水底板的水动力特性。结果表明,与不透水底板相比,透水底板可以显著地减小上举力,从而可以提高底板的稳定性。文中阐述的开孔率k、孔径D等对水动力荷载影响的成果,可为水垫塘透水底板的设计提供参考。     

石门拱坝坝基某些渗流问题分析

石门拱坝已有２０余年渗流的观测实际资料,８＃～１２＃坝段基础未设灌浆帷幕,出现了一些特殊渗流现象,形成了一个渗流通道,和１＃～７＃坝段坝基渗水显然不一样,扬压力增大,与原设计想法迥然不同。     

对数螺旋线与对数螺旋型拱坝研究

介绍了对数螺旋线的相关知识,及其在自然界中尤其是在水利工程中的运用。在分析对数螺旋型拱坝的基础上,给出黄河拉西瓦对数螺旋双曲拱坝体型优化的实例,结果表明：拱圈线型采用对数螺旋线型的坝体较其他二次曲线（单心圆、多心圆、抛物线、椭圆、双曲线）的拱坝在节省工程量,改善坝体应力分布及坝肩稳定性等方面都有较大的优势与潜力。     

不利结构面对高拱坝整体稳定影响及加固分析

坝肩稳定是高拱坝长期安全稳定最重要的问题之一,针对坝肩不利结构面的合理加固对保障高拱坝整体稳定至关重要。在复杂地基条件下,高拱坝整体稳定经常面临不利结构面的潜在影响,如坝肩抗力体内的滑块稳定性、断层及软弱带引起拱端变形、传力不协调等。结合实际工程,基于地质力学模型试验和三维非线性有限元成果,本文就坝肩不利结构面加固前后对高拱坝整体稳定影响进行分析,并总结了高拱坝四类典型不利结构面分布条件下的加固措施。研究成果可为类似工程整体稳定与加固分析提供参考。     

高海拔地区气压环境对高速水流水舌挑距的影响

我国西部高海拔地区低气压环境对高坝建设中高速水流的水力学特性研究提出了新的挑战。高速水流水舌挑距是影响水垫塘及岸坡安全性的关键技术指标。本文采用计算流体动力学分析方法研究环境气压对水舌挑距的影响程度,建立低气压环境下水舌抛射距离的理论估算公式,为高海拔地区高速水流水舌挑距的分析提供参考。研究表明,环境气压越低,水舌挑距越远;环境气压每下降10 kPa,挑距基本呈增大约1.5%的趋势。为避免由于未考虑低气压影响水舌挑距预测偏小而导致的岸坡或水垫塘安全风险,建议在高山峡谷区水垫塘紧凑布置时应充分考虑低气压对水舌挑距的影响。     

拱坝设计研究工作中的一个新问题

拱坝地基的主动变形影响过去很少被拱坝设计与研究人员所注意,本文作者列举了国内外若干拱坝波破损的事例,指出这些破损不能用已知的常规拱坝分析因素来解释,并以流溪河拱坝实测变形资料的反分析成果为例说明拱坝地基主动变形对拱坝运行的重大影响,文章认为些一现象揭示了拱坝设计研究工作的一个新方向。