锦屏一级水电站左岸开挖高边坡变形监测分析

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡的开挖高度达到530 m,断层发育,岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别重要。对边坡的工程地质条件进行分析,介绍锦屏一级水电站工程左岸边坡的变形监测布置及监测结果。锦屏一级左坝肩边坡采用表面变形观测、浅表变形观测及深部变形观测,由表及里3个层次监测边坡岩体的变形。表面变形监测采用外观变形监测方法;浅部变形监测采用多点位移计,监测深度为0～90 m;深部变形监测采用平洞测距、水准沉降及石墨杆收敛计等监测方法,布置于勘探平洞内,穿越主要断层及深部拉裂缝,最大监测达到260 m。截止2011年5月,边坡浅表最大水平位移106.1 mm,最大垂直下沉位移58.6 mm,主要受边坡开挖及支护控制。深层最大水平变形量为47.48 mm,最大垂直沉降变形为7.2 mm,主要受深部拉裂缝及断层控制。目前位移趋于收敛,最大变形速率小于0.1 mm/d,满足安全控制标准,边坡已趋于稳定。     

锦屏一级水电站坝基无盖重固结灌浆施工工艺探讨

锦屏一级水电站大坝由于基础层混凝土仓面面积大,温控要求严格、间歇期短,固结灌浆施工与坝体混凝土温控存在较大矛盾,主要采取无盖重固结灌浆加有盖重补强固结灌浆及引管的方式进行。主要就无盖重固结灌浆主要存在问题进行了分析和探讨。     

基于地质力学模型试验的锦屏拱坝坝肩加固效果研究

锦屏一级高拱坝最大坝高305 m,是目前在建的世界最高拱坝,其坝址区地质条件复杂,存在断层、蚀变岩脉、层间挤压带、节理裂隙及深部裂缝等各类软弱结构面,坝与地基的整体稳定问题突出。为使坝体达到良好的受力状态,满足拱座的抗滑稳定与变形稳定等要求,工程上采取了大量的加固措施,主要有左坝肩垫座、左右坝肩混凝土网格洞塞置换、刻槽置换、传力洞等。加固处理后,坝肩的整体稳定性以及坝肩坝基的加固效果如何是工程上关心的重要问题。采用两个三维地质力学模型,分别开展了锦屏一级高拱坝在地基未加固和加固两个方案下的坝肩稳定综合法破坏试验研究,对比分析了两个方案下坝与地基的变形分布特性、坝肩坝基失稳的破坏机制和整体稳定安全度。结果表明：坝肩坝基加固处理后,坝体及左、右两岸坝肩变位的对称性得到明显改善,变位量值减小;在相同的超载倍数下,加固方案下两坝肩开裂破坏的范围减小,破坏程度减轻,坝肩破坏失稳的超载系数增大,超载能力得到提高;未加固方案拱坝整体稳定综合法试验安全系数为4.7 ~ 5.0,加固方案下安全系数为5.2 ~ 6.0,安全度得到明显提高。综合分析认为,锦屏拱坝采用以坝肩垫座、混凝土网格置换洞塞、刻槽置换、传力洞等为主的加固方案对坝肩坝基起到了良好的加固效果。     

锦屏一级水电站预应力锚索试验

根据锦屏一级水电站高边坡加固工程需要,在左岸导流洞出口边坡进行了深孔锚索、大吨位锚索、锚型对比等预应力锚索试验,获得了适宜的工艺技术措施及合理的锚固参数,给该工程锚索设计和施工提供了客观依据,对类似预应力锚索工程的试验与施工亦具有重要的参考借鉴作用。     

锦屏一级坝基岩体质量爆破开挖损伤评价

锦屏一级水电站大坝为双曲拱坝,设计坝高305m,拱坝建基岩体以Ⅱ、Ⅲ₁级岩体为主,开挖过程中岩体质量受爆破开挖影响发生程度不等的损伤。为定量评价岩体质量损伤等级,利用开挖爆破检测成果,采用开挖后岩体松弛深度、松弛岩体开挖前后单孔声波衰减率作为岩体质量损伤分级评价的指标,探索一种快速检测、评价岩体质量损伤等级的划分标准,完成坝基开挖后岩体质量损伤的分级分区评价,提出不同损伤等级处理的建议,并评价处理效果。     

高拱坝基础不对称性及其加固效果研究

高拱坝工程基础地质及地形条件的不对称是威胁拱坝安全的重要问题。以白鹤滩高拱坝作为工程实例,通过地质力学模型试验重点研究基础不对称的高拱坝应力、变形及破坏模式的特点。针对初始方案和改进后方案分别建立三维数值模型,并进行弹塑性有限元超载计算。对比分析两方案坝体变形、坝肩应力分布、局部和整体稳定性等的不同,并结合试验现象,分析和评价针对基础不对称性的改进措施的加固效果及加固机制。结果表明:体形不对称性设计及基础加固的协同作用能有效改善坝体变形对称性、坝肩应力状态和传力效果,并提高拱坝-地基系统的整体稳定性。白鹤滩拱坝不对称性问题的研究对深入高拱坝设计优化和工程加固的认识具有重要意义。     

锦屏一级水电站地下厂区破坏成因分析

锦屏一级水电站地下厂区位于雅砻江右岸一套大理岩地层中,埋深350m,地下厂区洞室在开挖过程中,围岩出现各种变形破坏现象。通过分析破坏现象,总结了破坏现象的规律性:主厂房及主变室破坏现象主要集中在下游边墙顶拱,破坏方式以岩体开裂为主;母线洞及压力管道下平段破坏现象主要集中在顶拱外侧,破坏方式以弯折破坏为主。最后利用数值模拟结果解释了径向应力大于岩体强度是引起锚索超限的原因。     

锦屏一级左岸垫座以下坝基地质缺陷初步评价

锦屏一级左岸垫座以下发育的不良地质单元,不仅破坏其岩体的完整性,而且可能导致建基面抗变形能力的不均匀性,以致对坝基岩体带来不良影响,危及拱坝安全。立足于坝基岩体质量环境,将垫座以下不良地质体划分为内倾顺层构造带,陡倾切层构造带,溶蚀裂隙带等三大综合缺陷类型,并阐述了各类缺陷的性状及其对坝基完整性、均匀性、变形性等方面的控制作用,分析了其典型声波曲线的波速量值及衰减特征。由此,按轻度、中等、强烈三个等级,定性的分区评价了各部位缺陷对坝基岩体的影响程度。着重认为f2断层附近,规模较大、间距较小、波速值低(2500-3500m s-1)的内倾顺层构造带,不仅控制着岩体的抗剪性能,而且对坝基变形分异和基地应力分布存在强烈影响,应对其进行单独处理。     

基于蓄水期反演的锦屏一级拱坝极限承载力分析

锦屏一级拱坝坝高为305 m,是世界上最高的拱坝。但是,其坝基岩性较差,f5、f8等断层在建基面出露,基础严重不对称等地质复杂性给锦屏一级拱坝的极限承载力分析评价带来很多不确定性。基于变形加固理论,使用三维非线性有限元程序TFINE,采用直接法和正倒垂测点监测值反演蓄水期坝体混凝土弹性模量和基础变形模量,并验证反演参数在锦屏一级蓄水期预测和极限承载力分析中的适用性。使用反演参数,对坝体正常运行的应力、位移进行仿真分析;采用屈服区、不平衡力、塑性余能范数、整体稳定性安全系数等指标,基于工程类比法,全面评价锦屏一级拱坝的极限承载力。对比反演参数和设计参数的计算结果,验证了设计参数的可靠度。结果表明,锦屏一级拱坝起裂安全系数K1为2倍超载,极限承载安全系数K3为8倍超载,锦屏一级拱坝具有较高的极限承载力,整体稳定性是有保证的。     

乌东德高拱坝极限抗震能力研究

乌东德水电站是金沙江下游河段上4个水电梯级的最上游梯级,大坝为265 m高的双曲拱坝。采用非线性有限元法,将拱坝坝体-坝基作为一个整体系统,在考虑坝体横缝影响及无限地基辐射阻尼影响基础上,模拟坝肩控制性滑块各滑裂面在地震作用下张开、滑移的非线性力学行为,研究设计与校核地震作用下大坝的抗震性能,探讨大坝-坝基整体系统在强震作用下的抗震潜力。研究结果表明：设计地震条件下,坝体仅在拱端应力集中区域拉应力超过抗拉强度,压应力则均满足强度要求,坝肩块体稳定,大坝-坝基体系的整体安全性可以保证;校核地震条件下,坝体应力值略有增加,能够满足不溃坝的设防要求;以大坝-坝基代表性的位移、变形量变化曲线的拐点作为评价极限抗震能力的标准,可知拱坝-坝基体系的抗震超载安全系数为2.7,相应的基岩水平向峰值加速度0.729g,拱坝-坝基体系抗剪参数强度储备安全系数为2.0,乌东德高拱坝具备较强的极限抗震能力。     

小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析

针对小湾拱坝坝基开挖中出现的卸荷松弛问题,采用三维非线性有限元法对卸荷松弛效应进行了评价。通过松弛方案与未松弛方案计算,对小湾拱坝的应力和位移、屈服区分布以及坝基浅部关键截面的抗剪安全度、点安全度等方面进行了比较分析。研究结果表明,建基面地基松弛后,主要影响低高程局部区域的变形和应力,对拱坝整体变形和应力分布的影响很小;地基松弛后,拱冠梁建基面（953 m高程）坝踵处第一主应力有所增大,坝趾处第三主应力有所减小;拱冠处梁的作用减弱,拱冠梁处距坝踵20 m范围的点安全系数也略有降低;原设计方案在未松弛情况下基本可以满足《混凝土拱坝设计规范》关于建基面抗剪（断）安全系数的要求;坝基松弛后,抗剪（断）安全系数降低明显,与规范规定的要求相差较大,需采取适当的工程措施。该研究成果已为设计决策提供了依据。     

蓄水后土石坝应力变形有效应力算法

水库蓄水后,土石坝应力变形较之施工填筑阶段更为复杂,其计算方法可分为总应力算法和有效应力算法。总应力算法简便直观,将心墙作为一个大单元仅宏观上符合总应力加面力的组合,而在微观上对于心墙具体单元而言却不符合;有效应力算法是采用有效应力加渗流力的组合,再考虑浸润线以下坝壳和心墙每个单元受到的浮托力及湿化变形引起的等效结点力（等效荷载）,因此,不论是在宏观上,还是微观上,有效应力算法将更趋于合理,没有总应力算法所存在的缺陷。     

堤坝截渗墙应力与变形计算方法探讨

根据截渗墙的工程特性和受力特点,对截渗墙力学分析的有限元方法进行了研究,在传统的土石坝有限元计算方法的基础上,提出了一种改进算法,通过算例表明,改进的计算方法有效地克服了原计算方法的一些缺点,更好地模拟了实际施工情况。     

地基变形模量对碾压混凝土拱坝应力分布的影响

以贵州省鱼简河水利工程为背景, 在拟定坝址区地质模型和边界条件的基础上, 建立拱坝与地基相互作用的三维数学力学模型, 应用ANSYS软件研究不同变形模量对拱坝应力分布的影响.结果表明: (1) 最大主应力主要分布于坝底部位及软弱夹层附近; (2) 中间软层变形模量的大小对拱端与拱冠应力影响较大; 中间软弱层变形模量小于0.5 GPa时, 其应力差异较大; (3) 当地基为3种材料时, 最大拉压应力不是位于中间软弱层的顶部, 而是位于距离软弱层顶约10~15 m的位置, 这一结论对拱坝优化设计与坝基处理提供很好的理论依据.      

拱坝WES堰流量系数的验证分析

结合拱坝的水工模型试验,对小桥墩的设置、出口堰宽的变化等因素对拱坝WES堰流量系数的影响进行了对比试验和分析,并得出了相应的结论。     

软基上堤坝加宽工程性能有限元分析

为适应坝内水位升高变化及提高防洪标准、对堤坝进行加宽改造,新加宽部分会引发堤坝的工后不均匀沉降和地基侧向位移、对其稳定性产生影响。采用有限元方法,分析了加宽宽度、地基处理、土工格栅性能及铺设方式对加宽堤坝工程性能的影响。由计算结果可见通过上述方法可提高加宽堤坝的稳定性、减小工后沉降和侧向位移。相应结论可供类似工程参考。     

双江口土石坝心墙拱效应分析

对双江口心墙堆石坝的三种设计断面进行三维有限元计算,研究了三种不同材料分区情况下心墙的应力拱效应,分析心墙和坝壳的弹性模量、泊松比对拱效应的影响;定义了一个能表征心墙应力拱效应强弱的参数-拱效应系数。并对不同坝体范围内统计的拱效应系数进行了定量比较。结果表明,三种设计断面的拱效应相近;大坝心墙的应力拱效应在两端坝肩、3/4坝高及心墙底部比较显著。     

张家湾水库大坝的渗流和稳定分析

以张家湾水库大坝为例,运用有限单元法对除险加固后均质土坝的渗流进行分析计算,同时运用瑞典圆弧滑动法和简化Bishop法对均质土坝的坝体稳定进行分析计算,在此基础上对水库大坝进行了渗流安全评价和稳定安全评价.