水垫塘边墙板块上脉动上举力的量测技术与实验研究

目前，对消力池或水垫塘中底板块的脉动压强研究资料居多，对冲坑底部岩块上的脉动上举力研究资料甚少，而对边墙或边坡岩块上脉动上举力的试验研究至今尚为空缺。笔者介绍了水垫塘边墙板块上脉动上举力的量测技术，并通过某工程在１：１１０比尺水垫塘模型上当坝身泄洪时，对水垫塘边墙板块上的脉动上举力进行实验研究。     

有关溢洪道衬砌板块厚度设计的探讨

脉动上举力是导致消力池或水垫塘底板发生揭底破坏的主要原因之一。在设计溢洪道衬砌板块的厚度时必须考虑脉动压力的作用。该文对脉动上举力的形成进行了理论分析和推导。得出板块所承受的瞬时最大脉动上举力的表达式。并据此给出衬砌板块的设计厚度公式．通过与实验结果等的比较,认为这一结果是合理的。     

在冲坑底部岩块上脉动上举力的实验研究

本文以瞬变流模型为基础，在三峡溢流坝断面模型冲坑底部，详细地量测了不同尺寸岩块上的脉动上举力，获得脉动上举力的统计资料，验证了瞬变流理论的分析成果，为探讨基岩的冲刷机理和水垫塘内混凝土底板块的设计提供了科学依据。     

超短型水垫塘底板块上脉动上举力试验研究

基于瞬变流理论模型，本文在1:110的构皮滩工程超短型水垫塘消能布置的整体模型上，利用测力传感器详细地量测了不同泄流工况下，水垫塘底部不同位置处底板块上的脉动上举力，获得了脉动上举力的统计资料，分析了水垫塘底部不同区底板块的受力特征，为水垫塘底板块的设计与防护提供了科学依据     

白山水电站水垫塘底板块脉动上举力试验研究

在1:35的白山水电站水垫塘消能布置的整体模型上, 利用测力传感器详细地量测了不同泄流工况下, 水垫塘底部不同位置处底板块上的脉动上举力, 获得了脉动上举力的统计资料, 分析了水垫塘底部不同区底板块的受力特征. 模型计算结果与基于瞬变流理论建立的预报公式计算结果十分吻合. 为水垫塘底板块的设计与防护提供了科学依据.     

阿尔塔什水利枢纽水垫塘边坡稳定性试验研究及数值模拟

通过阿尔塔什水利枢纽水工模型试验,分析了其水垫塘护坡在6种工况下的脉动压力、上举力的分布规律。结果发现,护坡受水垫塘横向涡旋影响,使脉动压力作用范围较广,1#表孔、2#表孔、中孔全开泄洪时,随着上游水位的升高,脉压峰值向下游偏移,且峰值逐渐增大,校核水位时脉动压力达到最大;随上游水位的升高,最大上举力总体呈增大趋势,单位面积最大上举力峰值为5.36×9.8 kPa,位于右岸X/L(各测点相对于护坡长度的位置)为0.63位置,且各工况下脉动上举力最大值均出现在X/L为0.63位置。水垫塘边坡衬砌在动水压力作用下存在上浮和倾覆两种主要的破坏形式,通过模型试验与数值模拟结合的方式对两种破坏形式进行分析研究,结果显示,边坡衬砌满足安全要求,不会发生上浮和倾覆破坏。通过模型试验计算分析水垫塘检修工况下的边坡稳定性,结果表明衬砌满足安全要求,不会发生失稳破坏。     

有关溢洪道衬砌板块厚度设计的探讨

脉动上举力是导致消力池或水垫塘底板发生揭底破坏的主要原因之一.在设计溢洪道衬砌板块的厚度时必须考虑脉动压力的作用.该文对脉动上举力的形成进行了理论分析和推导.得出板块所承受的瞬时最大脉动上举力的表达式.并据此给出衬砌板块的设计厚度公式,通过与实验结果等的比较,认为这一结果是合理的.     

高坝联合泄洪消力塘底板上举力分布特性研究

为研究多孔联合泄洪对上举力分布的影响,通过某工程1∶50模型试验对坝后水垫塘底板块上举力大小及分布特性进行了测试,并对多孔联合泄洪和表、深孔单独泄洪时的最大上举力大小和分布进行了比较。经比较分析得出：表深孔联合泄洪情况下表深孔水舌冲击点附近的上举力,与表孔或深孔单独泄洪下相应位置的上举力相比,要明显减小;最大上举力的位置也有所改变,表孔冲击点附近后移,深孔冲击点附近前移。结果表明：表深孔水舌入水后形成大的旋滚相互影响,得不到充分发展,对底板的卷吸作用明显减弱,进而导致相应上举力值明显减小,最大上举力的位置也有所改变。     

软土隧道土压力问题的研究综述

概括了软土隧道衬砌上土压力的研究方法，按其所采用原理不同，将其分为三类，即简化计算的方法、考虑土与衬砌相互作用的计算方法和现场量测及模型试验的方法，总结了迄今为止具有代表性的研究成果，对各种方法的研究思路及存在的问题作了深入细致的分析．在此基础上，提出了今后应从数学模型的描述、模型试验以及现场量测数据的分析等几方面作进一步深入研究，重点应解决如何模拟隧道施工方法和施工过程的问题，并对各类隧道提出简便实用的土压力计算公式，以供衬砌设计之用．     

高坝水垫塘底板上举力特性与预测方法

基于几个高坝水垫塘底板稳定性模型试验研究结果，给出了底板最大上举力经验预测公式以及上举力沿水流方向的分布范围．同时也得出时均上举力与脉动上举力大体上各占50％的结论．文中所述成果可用于类似工程水垫塘底板稳定性的评估．     

盾构压力隧洞双层衬砌的力学模型研究

本文以我国规划设计中的南水北调中线穿黄隧洞为工程背景，对双层衬砌的结构计算方法进行研究。文中根据管片施工后外部水土压力达到稳定时间长短的不同，提出了衬砌受力的两种叠加模型；根据内外衬砌接合面结构形式的不同，建立了三种双层衬砌相互作用模型；根据上述模型编制了有限元计算程序，对穿黄隧洞双层衬砌的结构内力进行了计算，并对不同模型计算结果的差别进行了对比。计算结果表明：对于盾构开挖的双层衬砌水工压力隧洞，通常使用的由外管片单独承担全部外水土压力的假定是一种偏于危险的设计方法，设计中应增强内外衬砌接合面的结构联结，以便形成有效的受力整体。     

南水北调中线工程渠道设计中SDM防渗保温材料摩擦特性试验分析

南水北调中线工程渠道设计中拟选用SDM材料(防渗保温双重功能材料)作为保温防冻衬砌结构来防治混凝土衬砌基土冻胀破坏．为了计算渠道边坡的稳定性，通过室内摩擦试验测得了SDM材料与基土、混凝土之间的摩擦特性参数．对SDM材料的性能以及其与基土、混凝土之间的摩擦特性试验方法进行了简述，并对其摩擦特性试验成果进行汇总和分析．     

进水口渐变段钢衬结构的分析及设计准则

水电站进水口渐变段钢衬结构在外水压力作用下,往往会发生大的变形屈曲破坏。为此,对某水电站进水口渐变段钢衬结构,进行了在外水压力作用下结构刚度及强度的分析,提出了渐变段钢衬结构分析的刚度及强度设计准则。同时指出,渐变段钢衬结构分析问题不属于结构稳定性问题,而属于结构刚度和强度问题。     

考虑隧洞充水过程的衬砌裂缝宽度计算

分析压力隧洞实际充水过程中的衬砌工作性态,给出稳定渗流状态下的裂缝宽度方程以及考虑充水过程的衬砌裂缝宽度计算方法,以此大体反映钢筋应力(sσ)和裂缝宽度(2a)的发展史,认为其最大值与充水过程有关,其长期稳定值与过程无关。实例计算表明:稳定渗流、衬砌、围岩分开工作状态下的最大钢筋应力σs′及2a值与不透水衬砌常用公式的计算值相比差别很大,而两者联合工作时差别不大。     

沥青混凝土面板防渗工程中的几个问题

针对沥青混凝土面板防渗技术在国内水利水电工程应用中所关心的问题，例如：沥青混凝土面板机械化施工、沥青混凝土面板斜面稳定性、沥青混凝土面板低温抗冻断、沥青混凝土环保等进行了分析研究，并对沥青混凝土面板防渗技术的应用前景予以展望．     

穿黄隧洞预应力双层复合衬砌结构受力特性研究

结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段（联合承载）、有垫层衬砌段（独立承载）2 种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉 , 以及内水压力施加（充水）的实际过程,研究管片之间以及内外衬之间的缝隙状态和传力机理。研究结果显示：即使内、外衬处于完全张开状态,无垫层模型的预应力荷载也可以通过插筋传递到外衬,表明插筋是实现内外衬砌联合承载的重要结构措施;有垫层模型内外衬砌具有独立承载特性。计算与试验成果对比显示,无论是结构变形、缝隙开度还是衬砌应力,两者规律一致、数值接近,其研究成果可供类似工程参考借鉴。     

盾构法隧洞的平面非线性有限元分析

针对盾构施工法的特点,提出一种简化的平面有限 元模拟方法,编制了相应的计算程序。该方法能够模拟盾构施工过程中的开挖,外层衬砌装 配、支护,内、外层衬砌共同承担水压力等整个过程。通过对某过河隧道工程实例的计算分 析,得出衬砌受力变形的基本特征,为盾构法隧道的衬砌设计提供参考。     

压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件

提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力rσ(ra)的表达式,并通过算例分析它的特性,结果表明,rσ(ra)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力pa的增大由压变拉,但rσ(ra)+pa却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式,该式若满足,衬砌将脱开围岩独立工作,钢筋应力和裂缝宽度将大幅度减小。算例计算结果表明,若衬砌和围岩之间的黏结强度较小,裂缝衬砌很容易脱开围岩独立工作。     

寒区流冰撞击输水隧洞的数值模拟分析

位于西北寒区的长距离输水工程在流冰期输水过程中,不同流速和不同碰撞角度的流冰对输水隧洞衬砌会形成不同程度的撞击作用,导致输水隧洞衬砌产生破损,因此为了研究该地区流冰对输水隧洞的撞击作用,采用了理论分析结合数值模拟的方法。研究结果表明:当流冰速度一定时,随着流冰与隧洞衬砌碰撞角度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的非线性(多项式)关系;当碰撞角度一定时,随着流冰速度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的线性关系;综合不同组合工况还可以发现流冰速度对隧洞衬砌的影响作用要强于碰撞角度对其的影响作用,且碰撞角度对隧洞衬砌所受的撞击力及隧洞碰撞区位移的影响较为不明显。     

Physico-mechanical characteristics and mechanism of concrete leaching in cracked zone of reinforced-concrete penstock linings at the Sayano-Shushenskaya HPP

Results are presented for investigations of strength and deformation characteristics of the monolithic concrete and concrete in the cracked zone of the linings, the temperature_moisture-content regime of the linings, and the condition of the reinforcement. The causes and mechanism of leaching of cement stone from the concrete in the cracked zones are outlined; and, recommendations are given for diminishing the negative effect of the leaching. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel‘stvo, No. 7, July 2008, pp. 17–25.