心墙堆石坝水力劈裂可靠性分析方法及应用

首先利用水力劈裂判断准则,构造心墙水力劈裂功能函数;然后根据坝体材料物理参数的概率分布类型,采用几何法计算心墙水力劈裂可靠指标,得出心墙发生水力劈裂的概率。实例分析结果表明,蓄水初期,心墙上游面中部发生水力劈裂的概率较顶部和底部大;随着心墙材料的泊松比、密度变异性的增加,心墙发生劈裂破坏的概率也相应增加;弹性模量对心墙水力劈裂影响程度较小;降低蓄水速度可以降低心墙发生水力劈裂的概率。     

土石坝沥青混凝土心墙水力劈裂研究

针对土石坝沥青混凝土心墙的工作特点,采用室内试验以及数值模拟试验结合的手段对沥青混凝土水力劈裂的发生机理、产生原因进行了研究,结果表明,后期变形导致的孔隙率的增大使得沥青混凝土试样局部区域出现较大的渗透性,在颗粒骨架与水压力相互作用过程中此局部区域失效破坏,形成初始的水力劈裂裂缝。同时发现裂缝周边存在很大的水力梯度,这被众多学者认为是发生水力劈裂的必要条件。进而分析了冶勒沥青混凝土心墙坝初次蓄水的原位观测资料,资料表明沥青混凝土心墙与过渡料之间存在着较大的相对不均匀位移,这使得心墙局部区域竖直压力骤减甚至出现拉应力,它是诱导沥青混凝土发生水力劈裂的重要条件。     

土石坝带裂缝黏土心墙破坏机理试验研究

针对土石坝黏土心墙破坏机理的实际特点和物理机制,根据实际工程中黏土心墙所处的应力状态和应力路径的变化,设计了带裂缝黏土心墙的破坏机理试验,探究了裂缝宽度、水压力及反滤层对黏土心墙水力劈裂破坏的影响。结果表明,宽度较小的裂缝在浸水后会闭合,而宽度较大的裂缝则有可能成为土样水力劈裂破坏的通道;一定大小的水压力和加载速率是水力劈裂发生的必要条件;反滤层对于预防水力劈裂破坏的发生具有积极的作用。试验结果对黏土心墙坝体设计有一定的参考价值。     

基于孔压内聚力模型的心墙水力劈裂数值模拟

在心墙坝建设过程中,水力劈裂是一个亟待解决的关键问题。采用考虑孔隙水压力的内聚力模型对水力劈裂进行数值模拟,研究了水力劈裂的形成机理。该方法不仅模拟了水力劈裂流固耦合效应,而且能够直观地跟踪裂缝从萌生到最终形成贯穿性裂缝的全过程。通过对计算结果的分析可以得出:劈裂水压力值随着竖向应力的增大而线性增加;高水力梯度和裂缝与周边介质的水压力差是心墙水力劈裂裂缝萌生与扩展的两个重要原因;水力劈裂破坏的力学机理以拉伸破坏为主。此外,随着初始裂缝长度的增大,形成水力劈裂所需水压力值逐渐减小。     

沥青混凝土心墙抗水力劈裂可靠度分析

沥青混凝土心墙抗水力劈裂是高心墙堆石坝的关键技术问题,其可靠度计算在国内尚属空白,本文提出了非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度分析方法,构建了沥青混凝土心墙抗水力劈裂的功能函数,以目前亚洲最高的沥青混凝土心墙堆石坝--冶勒为例,根据非线性有限元对各随机变量波动的计算结果,并应用JC法计算了其结构可靠度指标.结果表明,沥青混凝土心墙β值为5～7,总体水平满足规范要求β低值区主要分布在沥青混凝土心墙中下部,其成果与传统方法计算出的安全系数以及沥青混凝土心墙温度监测分析结果一致,心墙无破坏.该方法计算效率高,实用性强,成果合理、可信,具有借鉴推广应用价值.     

分区填筑标准对高心墙堆石坝坝体变形协调及安全性影响研究

基于分区填筑相对密度指标，研究了某300 m级高心墙堆石坝坝体变形协调及安全性。对大坝进行三维弹塑性固结有限元分析，从坝体变形协调、心墙应力拱效应、水力劈裂和坝顶裂缝等方面评价了大坝安全。结果表明，盲目提高各分区填筑标准并不能使坝体各分区变形协调，而适当降低过渡区填筑相对密度、提高堆石区填筑相对密度，可使坝体变形从心墙到堆石区平稳过渡，同时减弱过渡区对心墙的拱托作用，有利于抗水力劈裂安全。采用Leonards法和有限元应变法判断了坝顶裂缝的开展，认为堆石区填筑相对密度过低是坝顶产生横向裂缝的必要条件。根据计算结果，提出了最有利于大坝安全的理论最优填筑方案，并建议了经济最优方案。     

沥青混凝土心墙抗水力劈裂可靠度

沥青混凝土心墙抗水力劈裂是高心墙堆石坝的关键技术问题，其可靠度计算在国内尚属空白，本文提出了非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度分析方法，构建了沥青混凝土心墙抗水力劈裂的功能函数，以目前亚洲最高的沥青混凝土心墙堆石坝——冶勒为例，根据非线性有限元对各随机变量波动的计算结果，并应用 JC 法计算了其结构可靠度指标。结果表明，沥青混凝土心墙β值为 5～7，总体水平满足规范要求，β低值区主要分布在沥青混凝土心墙中下部，其成果与传统方法计算出的安全系数以及沥青混凝土心墙温度监测分析结果一致，心墙无破坏。该方法计算效率高，实用性强，成果合理、可信，具有借鉴推广应用价值。     

不同应力状态下裂隙岩体水力劈裂试验研究

以水泥砂浆作为类岩石材料,采用水-固-热耦合试验系统、电液伺服万能试验机、动态数据采集分析系统以及自主设计研制的高压水密封装置分别进行了不同注入流量条件以及单轴压应力作用下裂隙岩体水力劈裂试验。研究结果表明:无轴向拉压作用下,注入流量越大,试样劈裂破坏历时越短,越容易发生劈裂破坏,且试样水力劈裂起裂水压与劈裂水压的比值Pini/PIc与注入流量呈线性关系;注入流量不变的情况下,垂直裂缝走向的轴向压应力对试样水力劈裂起抑制作用,平行裂缝走向的轴向压应力较小时(0.1~0.3 MPa)对砂浆试样水力劈裂起抑制作用,较大时(0.4~0.5 MPa)对砂浆试样水力劈裂起促进作用。     

病险土石坝水力劈裂现象的注水试验研究

对病险土石坝坝体注水试验过程中的水力劈裂现象及其原因进行了分析。研究表明,大坝防渗体为低渗透性时,在高水头下的水力劈裂发生的风险相对要大。坝体的应力分布中小主应力3σ不足是引起坝体水力劈裂的主要原因,在1/3~2/3倍坝高处,小主应力和土的抗拉强度之和往往不能抵抗过高的水头压力而引起水力劈裂。坝体钻孔注水试验应尽量控制水头上升速度,并实时监测水头与流量的变化,选择较低的水头进行试验,并采用分级注水,在判断试验结果未发生水力劈裂的情况下,取合理的试验结果的平均值作为最终试验值。     

深厚覆盖层上高心墙堆石坝坝顶开裂特征及原因研究

国内多座深厚覆盖层上兴建的高心墙土石坝坝顶均出现不同程度的开裂,对坝体的长期安全稳定构成威胁,受到业内广泛关注。通过地质雷达、高密度电法等物探技术确定某高心墙堆石坝顶裂缝时空分布情况,根据变形实测资料分析了其变形破坏特征,并结合工程建设情况、结构特征、运行情况等对开裂原因进行分析。结果表明坝顶裂缝产生的根本原因是土体承受的应力超过其抗拉强度或抗剪强度后而发生的破坏,直接原因为坝顶的不均匀沉降,其中水荷载、湿化变形、蓄水速度、坝顶材料特性是坝顶不均匀沉降的关键影响因素。     

垫层浇筑完工后停工时长对坝体温

水利水电混凝土坝工程施工过程中，经常由于基坑开挖、导截流施工、固结灌浆施工及其它不可见因素，导致垫层混凝土浇筑完工后停工数日。针对金安桥碾压混凝土重力坝8号厂房坝段在垫层浇筑完工后停工时长不同的情况下，利用三维有限元分析方法对坝体温度和温度应力进行敏感性分析，结果表明，停工时间越长，对坝体的温控防裂越不利，越容易产生裂缝，从而提出了减少停浇时间甚至不停工，即间歇3d进行施工的建议，而且此方案能缩减工期。     

土坝在水库水位下降期的滑坡机理

采用有限元法模拟土坝在水库水位下降过程中的瞬态渗流，在此基础上采用极限平衡法计算土坝临水坡的稳定性。通过时均质土坝和心墙土坝的时比研究，揭示了坝体土料性质、水位降落过程线特征与土坝孔隙水压力之间的关系及其在坝坡失稳时所起的作用。研究结果还表明：基于稳定渗流分析的坝坡稳定分析不能考虑孔隙水压力、渗流动水压力的变化及其时坝坡稳定性的影响，因而不能准确评估水库水位下降条件下土坝临水坡的稳定性。     

三门滩水电站枢纽布置及水工设计特点

该文对三门滩水电站枢纽布置及水工建筑物设计的若干特点进行了介绍,即:电站布置形式;坝轴线定位;引水渠布置;前池设计;厂房布置;闸坝设计。并进行了方案比较,各方面设计新颖独特。尤其是闸坝设计,采用了空腹填渣重力坝、框格填渣坝、升卧式闸门、双坎短池式戽消能工,别具一格     

宁夏引黄灌区暗管排水工程外包料应用效果分析

在对宁夏引黄灌区暗管排水工程建设中外包料应用效果实地调查基础上,系统分析了灌区不同形式外包料透水、淤堵情况,结合室内透水试验,对暗管排水外包料透水性与防淤堵的效果进行综合评价,提出适合灌区特定自然条件的暗管排水适宜的透水、保土、防淤堵的外包料形式。为灌区暗管排水工程建设提供技术依据。     

桐柏电站下库坝蓄水初期监测资料

初蓄期是水工建筑物首次承担水荷载，各方面物理力学性能首次经受工作条件考验的重要时期。由于水工建筑物在此之前未经过水荷载的作用，所以初蓄期作为水工建筑物在正常工作条件下的适应期，其各方面性能不能处于全面受控状态，因而水工建筑物的初蓄期属于事故发生高概率时期。为了掌握初蓄期水荷载作用对大坝等水工建筑物的影响，布置合理的安全监测设施非常必要且具有重要意义。通过对桐柏电站下库面板堆石坝蓄水初期所取得的部分监测资料进行整理分析，揭示了面板堆石坝蓄水后在坝体变形、渗流和面板接缝变形等方面的一般规律，对其它类似工程具有一定的参考意义。     

冲击波机理在边墙设计中的应用

在水工建筑物设计中,建筑物两端需要专门的边墙结构,随着坝高不断加高，以前的水工建筑物教材给出的经验公式已不能满足高坝且高速水流的边墙设计。为此从水流冲击波的生成机理出发，研究水流侧边水流流态，重点对水流负冲击波中的连续波和不连续波进行了讨论,得出了不同边墙转角时的水力特性公式，进而得到更适合水流流态的边墙设计型式。     

爆破溃副坝的流量过程线计算方法及其应用

在考虑特定水库的入流、库容特性及阻力、泄洪特性的基础上 ,按照水量平衡与输沙平衡原理 ,提出副坝逐渐溃决的流量过程线的 1种新的计算方法 ,该方法被用于某水库安全问题的研究 ,结果表明该方法是切实可行的。     

飞来峡18#坝段坝顶水平位移安全

飞来峡水利枢纽是以防洪为主的大型水利工程，利用观测资料建立数学模型并确定安全监控指标，对于工程安全运行及防洪调度具有重要意义。叙述了混合模型建立的基本原理和方法。运用弹塑性理论，采用平面有限元计算模拟了蓄水过程，分析研究了飞来峡大坝18#坝段坝顶水平位移在各种可能水位组合情况下的变化规律，建立了坝顶水平位移与上下游水位的确定性关系模型，利用实测资料建立了该坝段坝顶水平位移的混合模型。经检验，模型质量较好。利用混合模型拟定了安全监控指标，并据此反演了该坝段混凝土弹性模量。所建立的安全监控指标和反演的坝体弹性模量可为枢纽工程安全运行及防洪调度提供重要依据。     

土质边坡稳定安全系数影响因素的

土质边坡稳定安全系数的计算值主要与采用的简化计算方法和土工参数有关。采用正交试验法计算分析了不同的计算方法、材料参数、水位及其相关荷载、地震作用等对边坡安全系数计算值的影响，进而对设计中的计算方法和材料参数提出了一些有益的建议，并提出了在工程运行管理中应尽量避免低水位或水位骤降情况的意见，为土石坝类工程的设计与运行管理提供了重要参考。