深厚覆盖层上高面板坝防渗体系设计研究

初步介绍了目前国内外深厚覆盖层上建造面板堆石坝的发展状况。针对多诺、察汗乌苏、那兰3座在建、已建的坝高超过100m的深厚覆盖层上的面板堆石坝的防渗体系设计情况进行对比研究．总结目前国内深厚覆盖层上高面板堆石坝防渗体系设计方法及关键技术要点以及常用的方案设计研究方法．提出防渗体系设计中应考虑的影响因素。     

国外某深厚覆盖层高土石坝坝基防渗方案设计

国外某高砾石土心墙堆石坝坝基覆盖层深厚、层次结构复杂,基础存在地震液化、抗滑、坝基渗漏等问题。文中针对大坝挡水水头高、坝基材料渗透性强的特点,在设计过程中对单排防渗墙、双排防渗墙、防渗墙结合水平铺盖等防渗形式组合进行了技术比选,最终采用双排防渗墙作为该工程坝基最佳防渗方案。该方案合理且可靠,计算成果可为深厚覆盖层地区的坝基防渗设计提供一定的参考。     

深厚覆盖层上高混凝土闸坝静力特性研究

丹巴水电站坝型为混凝土闸坝,最大坝高42.0 m,闸坝基础河床覆盖层深厚,最大厚度达133 m,为世界上拟建于深厚覆盖层上的最高闸坝工程。通过对闸坝进行静力特性研究,研究了闸基沉降、不均匀变形、闸基稳定等关键技术难题,分析结果表明:采用合适的基础处理方案,闸坝基础沉降与不均匀变形得到有效控制、坝体与基础的应力变形协调性较好、闸底板及防渗墙应力状态较好,可满足工程安全运行的要求。     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝应力变形敏感性分析

以大河沿枢纽工程为依托,采用非线性有限元方法分析深厚覆盖层上沥青心墙坝在典型工况 下的应力变形特性,针对不同覆盖层及防渗墙物理力学参数,进行了沥青混凝土心墙坝应力变形的敏感 性分析。结果表明:两种工况下坝体的应力及竖向沉降分布规律基本相同;覆盖层模量的提高可以有效 的降低坝体及沥青心墙的水平位移及竖向沉降,降低防渗墙及基座的主应力值,但对坝体及沥青心墙的 应力影响较小;防渗墙弹性模量减小能有效降低防渗墙及基座的主应力值,改善防渗墙自身的应力状 态。     

深厚覆盖层坝基防渗墙地震反应规律研究

为探讨深厚覆盖层中坝基防渗墙地震反应规律并评价其抗震安全性,以金平堆石坝为工程背景,在三维非线性静力分析基础上,采用子模型技术对坝基防渗墙进行了地震动力时程分析,坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich动力本构模型,防渗墙与覆盖层的接触关系采用薄层接触单元模拟。计算成果表明：防渗墙上部靠两岸侧动应力反应较大,动静叠加后其应力变形规律相对静力工况变化较小;受深窄河谷及右岸折坡地形影响,竖直向压应力极值并未如一般规律所反映的出现在墙体中下部,而是位于墙身中上部的右岸侧折坡处;在设计地震作用下,防渗墙拉裂状况基本没有恶化,压应力极值增幅仅3.5%。综合来看,设计地震对防渗墙的运行状态影响不大。     

双江口心墙堆石坝深厚覆盖层地基处理研究

双江口心墙堆石坝最大坝高314m,坝址河床覆盖层深厚,坝基存在不均匀沉降变形、抗滑稳定、渗透稳定、砂层透镜体地震液化可能等问题。在勘测设计过程中采取多种方法进行勘探、试验,研究覆盖层工程特性,并通过多方案比较和对关键技术问题的分析研究,针对坝基的不同部位和覆盖层分布特点提出了挖除、保留利用或压重等综合处理措施。     

软基黏土心墙堆石坝三维有限元沉降变形计算

团结水库大坝是位于软基的黏土心墙堆石坝,所面临变形控制难等设计难点,结合黏土心墙堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出软基抗变形工程措施。采用三维有限元软件建立了坝体、坝基的有限元计算模型,坝壳料的静力学本构采用了邓肯张非线性弹性E-B模型,计算分析了坝体竣工期与正常蓄水位时的变形量。结果表明：坝体在竣工期、正常运行期变形规律合理,黏土心墙不会发生水力劈裂。     

深厚砂砾石覆盖层坝基渗控方案与瞬态坝坡稳定研究

为减少修筑在深厚砂砾石覆盖层上土石坝的渗流损失，提高大坝的安全稳定性，针对某深厚砂砾石覆盖层心墙土石坝，提出一种“库盘水平铺盖+坝基砼垂直防渗墙”空间正交组合渗流控制体系。利用Geo-studio软件耦合Seep/w和Slope/w模块进行坝基渗流方案模拟，基于饱和-非饱和渗流理论研究库水位骤降速率对坝坡瞬态抗滑稳定性的影响。通过对比渗流稳定性态约束条件和经济技术条件，提出坝基渗控最优方案。研究表明，“库盘水平铺盖+坝基垂直砼防渗墙”空间正交组合渗流控制体系在技术经济方面优势显著，可为类似坝基条件下土石坝渗流控制和安全调度运行提供一定的技术参考。     

深厚覆盖层特性变化对沥青混凝土心墙坝动力反应影响研究

在我国西部强震区修建的沥青混凝土心墙坝大多建于深厚覆盖层上,深厚覆盖层的存在明显改变了覆盖层底部传入到坝体的地震动特性。考虑了覆盖层厚度、土体动力特性参数和土层结构型式等因素的变化,建立二维有限元计算模型,基于一致输入方法分析了覆盖层对沥青心墙坝动力反应的影响规律。结果表明：沥青心墙顶部加速度放大系数并非随覆盖层厚度增加而逐渐增大,而是存在一个临界厚度,超过此厚度时,加速度放大系数有所降低;同一厚度下覆盖层土体动剪切模量增加,则沥青心墙顶部加速度放大系数增大,随着饱和程度的增加,其加速度放大系数先增大后减小;覆盖层土体软弱细砂层的耗能作用使得覆盖层顶部加速度放大系数降低率达31.7%。     

分布承压黏土隔水层的坝基深厚覆盖层防渗研究

MRKQT水利枢纽工程坝址处河谷宽度1 450m,覆盖层最大厚度206m,既有自上而下结构逐渐密实、多点分布透镜体状砂层、粉土层的整体性,又有中部分布两层连续隔水层及对应承压含水层的独特典型特征。从坝基防渗处理底部隔水层选择入手,分析隔水层(1)以下覆盖层覆盖层渗漏可控性和安全性;又从施工期、运行期不破坏隔水层(1)现状整体性为前提,拟定3组较常用的覆盖层防渗处理方案进行计算分析,初选防渗墙全封闭方案及防渗墙采用柔性材料。     

基于深厚覆盖层的面板堆石坝沉降变形规律分析

本文依托河口村水库工程安全监测项目,通过坝基、坝体沉降变形监测资料分析,系统地研究深厚覆盖层面板堆石坝沉降变形变化规律。成果表明:(1)坝基和坝体沉降填筑期随填筑高度增加而增大,静置期随时间增加而增大,整体呈先增加而后减小直至趋于零的趋势;(2)坝基和坝体沉降趋稳,主要受坝基地质情况和坝体填筑高程影响;(3)堆石坝沉降整体与坝型呈不对称分布,其最大沉降量约占坝高的0.72%,符合一般土石坝沉降变形规律。监测成果为保证大坝填料、混凝土面板施工以及评价大坝安全性状提供科学依据,亦可为类似工程提供借鉴和参考。     

深覆盖层上心墙堆石坝动力分析中库水影响研究

应用有限元方法对深覆盖层地基和岩石地基上的堆石坝分别进行及及和忽略运水压力的动力分析，探讨了针对堆石坝而异于混凝土坝与库水相互作用的一些规律，并对此作出物理成因解释，较系统地研究了动水压力对深覆盖层地基上的心墙堆石坝动力应的影响。     

水工抗震规范中高土石坝动态分布系数的探讨

我国的土石坝的建设规模和难度越来越大,水工建筑物抗震规范的动态分布系数分布图已经不能完全满足设计要求。论文以世界同类型中最高的双江口心墙堆石坝为例,利用有限元动力分析方法,分析了坝体的加速度反应及其分布规律,并与振动台模型试验结果进行了类比。在此基础上探讨了规范的动态分布系数分布图存在的问题。研究表明,尽管试验得到的模型坝加速度反应大于原形坝计算值,但两者的加速度反应的基本分布规律基本一致。建议对高土石坝的动态分布系数分布进行系统的分析论证,考虑不同坝高、不同部位、不同工况、不同坝型下的加速度放大倍数,以给出更为安全合理的动态分布系数图,指导工程实践。     

近断层脉冲型地震动对深厚覆盖层上高土石坝动力响应的影响研究

近年来,近断层地震动引起了工程界的密切关注,水工方面的相关研究主要集中在混凝土重力坝,对高土石坝的研究甚少,尤其是近断层脉冲型地震动的影响尚不明确。因此,结合我国西部强震区一些已建和拟建在深厚覆盖层上的高土石坝,开展脉冲型地震动对高土石坝抗震安全的影响研究是十分必要的。采用弹塑性本构模型进行有限元计算,对比分析脉冲型与非脉冲型地震动作用下大坝的动力响应。结果发现,脉冲型地震动对深厚覆盖层上高土石坝的加速度响应有一定影响,并使坝体在极短的持时内产生较大的坝体变形,不利于大坝安全。因此,建议在强震区、深厚覆盖层上修建高土石坝时,将近断层脉冲型地震动作用下的大坝抗震安全评价作为一个关键环节。     

深覆盖层沥青混凝土心墙坝及防渗墙动力特性分析

本文采用了有效的地震输入方式和等效粘弹性奉构模型，对深覆盖层（147．95m）沥青混凝土心墙土石坝进行了有限元动态特性分析，研究了强震区深覆盖层问题中坝体及防渗墙的应力和变形。分析结果表明：坝体在地震作用下不会出现严重地震破坏，但不能排除坝体发生局部裂缝的可能性；防渗墙存在应力集中区，应对这些区域进行局部加固。     

覆盖层上高面板堆石坝的极限抗震能力

针对地震作用下面板坝的非线性动力反应,为了准确评估大坝的极限抗震能力,从坝坡抗震稳定性、坝体震后残余变形、坝基覆盖层液化和面板接缝变形等方面探讨面板坝的地震破坏计算方法和评价标准。采用三维有限元法,对某覆盖层上高135 m的混凝土面板堆石坝进行极限抗震能力计算,结合多角度综合分析表明,大坝的极限抗震能力约为0.52g~0.54g,大坝具有较强的抗震能力。     

高土石坝地震动态分布系数研究

与低坝相比,高土石坝受地基刚性的约束减弱,坝体的自振周期延长。在坝体地震反应中,高阶自振周期容易与地震卓越周期迂合,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同。现行《DL5073—1997水工建筑物抗震设计规范》对土石坝动态分布系数的规定适合于150m以下的土石坝,已不能适应高土石坝建设的发展需要。因此,利用反应谱法,研究了高土石坝地震动态分布系数,得到了随着坝高的增加,振型数目、高阶周期与地震卓越周期的迂合几率以及加速度分布的变化规律,最终给出了坝高大于150m的土石坝的切速度分布。     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10^-6,对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。