振冲碎石桩在厚覆盖层坝基处理中的应用研究

在水利工程建设中,厚覆盖层坝基处理对保证大坝的安全性与可靠性具有重要意义。文章以辽宁省河湾水电站为例,结合大坝设计资料和特殊地质条件,提出利用振冲碎石桩处理厚覆盖层混凝土防渗墙风化料坝地基的方案。数值模拟结果显示,该方案可以显著降低大坝坝体和防渗墙的应力和位移变形,有利于大坝的安全稳定,建议在工程设计中采用。     

振冲碎石桩在水电站厚覆盖层坝基 处理中的应用研究

水利工程建设中,厚覆盖层坝基处理对保证大坝的安全性与可靠性具有重要意义。文章以辽宁省河湾水电站为例,结合大坝设计资料和特殊地质条件,提出了利用振冲碎石桩处理厚覆盖层混凝土防渗墙风化料坝地基的方案。数值模拟结果显示,该方案可以显著降低大坝坝体和防渗墙的应力和位移变形,有利于大坝的安全稳定,建议在工程设计中采用。     

源口水库大坝除险加固设计

源口水库大坝除险加固采用坝坡填筑料置换,解决上游坝坡在水位骤降期的坝坡稳定问题;在粘土心墙中设置混凝土防渗墙,提高坝体的渗透可靠性,为降低坝内混凝土防渗墙的拉应力,墙体采用低弹模混凝土;大坝除险加固施工期水库仍能蓄水发挥效益.介绍了该大坝除险加固设计中的技术处理与经验总结.     

沥青混凝土心墙风化料坝长期稳定性分析研究

在各种荷载和环境因素的长期作用下，风化料坝体堆石随时间逐渐发生变形，过大的变形影响大坝安全稳定。为研究沥青混凝土心墙风化料坝在运行期较长时间的坝体稳定性问题，依托工程实例中叶水库沥青混凝土心墙风化料坝，基于三维流变分析Burgers模型，模拟大坝在蓄水后运行期10 a的流变过程，计算流变位移及应力变化。结果表明：竖向最大流变位移为25.37 mm,发生在河床段坝顶；水平向最大流变位移为9.48 mm,发生在左岸坝肩坝顶位置；大主应力极值、小主应力极值相比初次蓄水期增加7.75%、3.79%。坝体流变位移在前3 a增加较快，进入第3～10 a后，流变位移增量逐渐趋于稳定。综上，中叶水库大坝在运行期的10 a内流变变形较小，应力增加较小，沥青混凝土心墙风化料坝的流变规律与堆石坝流变规律基本一致，同时说明大坝是安全稳定的。     

堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究

某高心墙堆石坝的心墙发生渗漏后,设计人员考虑在心墙内沿坝轴线方向增设一道塑性混凝土防渗墙进行防渗加固。对加固后的坝体及防渗墙进行了三维有限元计算,分析实际加固施工和蓄水过程中坝体及防渗墙的应力应变特性以及墙体与相邻土料的变形协调情况。计算结果表明,水位变化使防渗墙产生顺河向水平挠度,是引起坝体及防渗墙变形的主要原因,但对坝体的应力影响不大;坝轴线中部的防渗墙是薄弱环节,设计时应加强其抗弯性能;防渗墙与相邻心墙土料的相对位移值在允许范围内。     

瀑布沟高土石坝三维非线性有限元分析

对瀑布沟水电站心墙土石坝进行了三维非线性有限元计算分析,以深入了解高土石坝坝体和基础防渗墙在施工期和蓄水期的应力、变形分布规律。散粒材料均采用邓肯E-ν模型,混凝土采用线弹性模型,接触面采用Goodman单元,并在计算中考虑了上游坝壳、过渡料和反滤料等因水库蓄水而产生的湿化变形。计算结果表明:大坝的应力和变形分布规律基本合理,大坝最大沉降均发生在水库满蓄期,心墙内没有出现拉应力,在心墙、防渗墙、墙顶廊道的接头部位设置的高塑性黏土区改善了大坝的应力状况,使得剪切破坏区大大减小,达到了控制该部位应力与变形的目的。     

深厚覆盖层基础均质坝应力变形非线性有限元分析

针对某拟建的位于深厚覆盖层基础上的均质坝,建立了可考虑地基混凝土防渗墙及软弱地基对坝体应力变形影响的有限元计算模型,基于邓肯E—B材料本构模型,采用中点增量法,对该坝施工期和蓄水期的应力变形进行了二维非线性有限元分析计算,获得了不同时期坝体及坝基应力变形的分布与变化规律。     

水库工程混凝土面板砂砾石坝静力特性研究

为深入研究水库混凝土面板砂砾石坝坝体应力变形特性,以甘肃省民乐县海潮坝水库工程为例,应用有限元软件构建起水库混凝土面板砂砾坝三维模型,并对竣工后蓄水过程中大坝坝体受力变形、面板变形及连接板和防渗墙间接缝沉降变形展开分析探讨。结果表明,无论水库大坝、混凝土面板,还是连接板和防渗墙间接缝,受力变形及沉降均未超出规范许可范围,水库大坝运行基本处于安全稳定状态。     

“635”砂砾石粘土心墙坝蓄水初期上游坝壳浸水变形分析

利用沈珠江院士提出的"南水"双屈服面弹塑性模型和笔者通过试验得出的浸水变形计算经验公式,对"635"砂砾石料心墙坝蓄水初期上游坝壳料变形进行有限元计算,并与大坝实测资料进行对比,结果表明:在计算蓄水初期坝体变形时,考虑上游坝壳料砂砾石料浸水变形特性后,其计算结果与坝体的实际变形相吻合;在坝体设计过程中,能准确预计坝体蓄水初期的变形对合理选择筑坝材料和保证水库蓄水期运行安全至关重要.     

长沙坝水库除险加固关键技术

长沙坝水库大坝为浆砌石拱坝,经过30多年运行,存在诸多安全问题,需进行除险加固。经过对主要技术问题的计算分析,采取锚固、加厚坝体、灌浆等针对性加固措施后,大坝坝体应力满足规范要求。左右岸不对称变形、右坝肩绕坝渗漏问题已得到较好的控制,消力池及左岸危岩体对大坝安全的威胁也已消除。工程恢复蓄水后,经过近4 a的观测,水库各项监测指标正常,除险加固效果明显,工程安全可靠。     

金平水电站沥青混凝土心墙堆石坝设计

金平水电站沥青混凝土心墙堆石坝坝高91.5 m,坝址覆盖层很厚,设计中对坝基进行振冲碎石桩加固,采用一道全封闭混凝土墙防渗.坝坡稳定采用毕肖普法和瑞典圆弧法计算,坝体和坝基的应力和变形采用三维有限元增量法计算.     

振冲法在土坝除险加固工程中的应用研究

用振冲法加固土石坝具有效果可靠、施工方便、工期短等优点。结合云南下口坝水库除险加固工程,对除险加固方案、施工技术、加固效果等进行了系统分析。实践证明：振冲碎石桩起到了抗滑桩、排水砂井和垫层3方面的作用;在淤泥质土层中施工时,需采取碎石固壁、增大孔径等方法确保成柱质量。经振冲法加固后,下口水库大坝土体和坝基土的标贯击数平均提高了38%和50%。     

砂卵砾石地基上的土石坝分区材料研究

云南青山嘴水库主坝为坐落在砂卵砾石地基上的砾石(黏)土心墙石渣坝。针对其筑坝材料的料源组成复杂、地基存在不均匀沉陷及地震液化问题等特点,对坝基砂卵砾石层进行强夯处理,防渗心墙采用砾石土料和黏土料两种防渗土料填筑,坝体采用以砂泥岩为主的夹砂砾岩、砾岩石渣料填筑;防渗心墙反滤层按保护两种心墙料要求设计,心墙下游坝基面按满足与坝体间的过渡关系设置水平反滤层,有效地解决了坝体和坝基的渗透破坏问题,使心墙防渗土料和坝基砂卵砾石层均得到保护,保证了大坝的渗透稳定性。工程于2009年投入运行,实测不同库水位情况下的主坝渗漏量变化和坝体累计沉降量均低于设计值,施工质量良好,运行情况稳定。     

深槽地基土加固方法对防渗墙的影响研究

以龙开口水电站坝基防渗墙工程为例,采用精细化有限元法,针对砂卵石层开挖施工工序,建立防渗墙墙后砂卵石地基在直接开挖、灌浆固结及设置旋喷桩加固三种加固方案下的有限元分析模型,研究不同加固方案下防渗墙变形、内力及应力的变化规律,分析不同开挖方案对防渗墙安全性的影响。分析结果表明:直接开挖方案和灌浆固结方案防渗墙最大变形为0.5~3.7 mm,最大正弯矩为300~1 000 kN·m,最大负弯矩为-2 100~-800 kN·m,最大剪力为800~1 300 kN;设置旋喷桩加固方案防渗墙最大变形为0.2~0.3 mm,最大正弯矩为100~150 kN·m,最大负弯矩为-300~-200 kN·m,最大剪力为300~400 kN。三种方案中直接开挖方案变形最大,最大变形不到防渗墙左侧宽13.6 m的万分之三;加固砂卵石层地基可显著降低防渗墙的变形、内力及应力,显著提高防渗墙的安全性。研究结果为龙开口水电站坝基深槽砂卵石层的开挖加固方案提供了理论基础,在保证防渗墙安全可靠的前提下优化了地基土加固方案的设计。     

深覆盖层上面板堆石坝坝体与覆盖层相互作用研究

针对深覆盖层上的面板堆石坝,采用数值计算的方法分析了坝体、坝基以及面板和防渗墙的应力变形分布规律,并对坝体与覆盖层的相互作用关系进行了分析论证.分析结果表明,尽管覆盖层地基的变形对坝体、面板和防渗墙的应力变形性状有着明显的影响,但通过采取合理的工程措施,深覆盖层上的面板堆石坝采用垂直防渗处理是可行的.     

振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论,探究其改良加固的可行性,对易贡大滑坡残存的天然堰塞体进行取样,设计了不同频率的室内振冲模型试验,研究了振冲法对堰塞体材料的加固效果和密实机理。模型试验采用砂雨法制样,综合测试了振冲后地基的孔压累计消散规律、土压力发展规律,加固效果和复振效应等。试验结果表明:在振冲器的贯入过程中,松散堰塞料中的土压力和超静孔压迅速上升,在振冲器的上拔和分段留振作用下,堰塞料的超静孔压表现为小幅上升和消散、逐渐稳定的总体趋势。随着振冲次数的增加(2～3次复振后),堰塞料地基的土压力逐渐稳定,超静孔压峰值逐渐下降并趋于稳定。因此振冲对松散堰塞体材料的加固效果明显,振冲后堰塞体材料的锥尖阻力大幅提升,但堰塞料密实后,进一步提高复振次数不能有效改善加固效果。满足易贡堰塞体材料的振冲设计方案为:采用125 Hz频率进行4～5次振冲,或采用150 Hz频率进行2～3次振冲。研究结果可为堰塞坝料地基的振冲加固提供理论依据。     

渡口坝坝肩采空区置换措施及加固效果研究

梅溪河渡口坝坝址处贯通于坝基砂岩中的煤层采空区是影响拱坝坝肩稳定的突出问题。为确定采空区开挖置换混凝土的深度,采用有限元分析方法,取正常蓄水位+温降时采空区置换50 m、80 m1、00 m和无置换的情况,对渡口坝坝体及基岩应力应变特性进行了计算分析,给出了各自的应力和位移分布,并开展相应处理方案的超载稳定计算分析。对比分析表明,坝肩煤层采空区对坝肩变位和应力分布影响显著,必需采取置换措施。与无置换时相关数据进行对比,置换深度达到80 m时,坝体蓄水期总体变形规律明显改善,上游坝面拉应力极值显著减小,坝体与坝基超载能力提高,满足设计要求。     

土石坝离心模型试验研究

以能量原理说明了土石坝应力变形问题，即变形场与渗流场耦合作用问题离心模拟相似的有效性，并由此得出相似判据Ｃσ＝１，Ｃε＝１和Ｃｔ＝１Ｃ＾１ｌ＝ｎ＾２，还引述了务坪水库心墙堆石坝的离心模型试验成果，该坝最大坝高５３ｍ，建筑在湖积软土层上，坝基处理采用振冲法。     

土石坝超深混凝土防渗墙变形与受力分析

我国病险土石坝已开始应用超过60 m的超深混凝土防渗墙进行加固。受库水变化和帮坡加载等作用、基岩嵌固条件及墙体材料性能等影响,防渗墙受力复杂多变。结合花凉亭水库大坝除险加固工程,采用Biot固结理论和南水双屈服面弹塑性模型,对混凝土防渗墙在坝体内的变形与受力情况进行三维仿真分析。成果表明:坝体混凝土防渗墙受老坝帮坡加固和库水上升的影响较小;超深混凝土防渗墙建议适当提高抗压强度、降低弹性模量,以满足其受力和耐久性要求;对于非直线型大坝拐弯处的混凝土防渗墙,底部墙体应力会增大,可考虑增设钢筋等措施。研究成果可为超深混凝土防渗墙的设计提供借鉴。     

平原水库坝下放水兼放空涵洞沉降变形分析

坝下涵洞是平原水库大坝中重要建筑物,其应力变形特性关系到涵洞的工作性状,同时也直接影响大坝的安全。本文采用不同的土体本构模型,利用三维非线性有限元数值计算方法对某平原水库大坝及坝下涵洞的应力变形进行了研究,并对涵洞下地基砾质土换填料及坝基土材料特性对涵洞沉降变形的影响进行了分析。根据计算分析结果,得出坝体应力变形的数值和分布符合常规土石坝的应力变形分布规律,涵管底部采用换填土料对控制涵管的沉降变形起到了较为明显的作用,涵管下部基础土体的材料特性对涵管的沉降变形仍有一定程度的影响,坝体的断面设计及设计中所采用的处理方案是可行的等结论,进一步检验了设计的合理性。