砾石土渗透稳定特性试验研究

目前砾石土被广泛地用作高土石坝中的防渗体,国内已建成的187 m高的瀑布沟堆石坝就是用它作心墙的防渗材料。介绍了瀑布沟心墙土料的渗透稳定试验结果,并论述了确定砾石土渗透稳定性能的的主要因素是细粒含量,提出了确定粗、细粒料的区分粒径、计算最优细料含量以及用细料含量判别渗透稳定性的方法。试验结果表明,工程中常以小于5 mm粒径含量不小于35%、小于0.1 mm的粒径含量不小于18%,以判别砾石土能否作为高土石坝防渗体的标准是可行的,无需另外要求小于0.005 mm的粒径含量大于10%。     

高堆石坝砾石土心墙施工期应力监测与分析

对于高堆石坝,施工期心墙内部是否会出现过低的竖向土压力或较高的孔隙水压力对施工期以及蓄水期大坝安全稳定具有重要意义。以施工期砾石土心墙应力监测资料为基础,结合施工进度和过程资料,分别从时间、空间和影响因素分析砾石土心墙施工期竖向土压力和孔隙水压力,以期对土质心墙高堆石坝的设计理论和施工措施的完善具有促进作用。竖向土压力主要和土重度、土柱厚度和拱效应有关,沿坝轴线基本为对称分布;心墙拱效应最强烈的部位大约在1/3坝高处坝轴线附近;存在拱效应的高程土压力呈驼峰状分布,坝轴线附近土压力最小。孔隙水压力主要和竖直土压力、含水率有关。在大坝填筑过程中,应加强心墙土料和上下游坝壳含水率的控制,避免过高孔隙水压力的产生,并降低拱效应的影响。     

深厚覆盖层上高砾石土心墙堆石坝变形监测分析

在深厚覆盖层上建筑的高砾石土心墙堆石坝得到迅猛发展的同时,正确地认识坝体变形规律和合理地数值模拟是不可忽视的问题。堆石坝变形的影响因素多且复杂,监测成果的分析对研究上述问题具有重要意义。以硗碛大坝的监测资料为基础,结合坝体的填筑和蓄水过程,对位于深厚覆盖层上的百米级砾石土心墙堆石坝的变形规律进行了系统分析,并与其坝高、覆盖层深度、河谷宽度等方面都具有相似性的毛尔盖大坝监测资料进行了对比分析。通过分析两座大坝监测结果,对坝体的变形特性进行了规律性总结,对湿化和蠕变作用以及水库填筑和蓄水过程对坝体变形的影响有了一定认识。分析结论可为正确认识以及合理模拟和预测同类坝体的变形特性提供参考和依据。     

高堆石坝心墙渗流特性离心模型试验研究

高土石坝在施工期心墙会产生超静孔隙水压力,且难以有效消散,蓄水后心墙从非稳定渗流状态到稳定渗流状态,因此,渗流特性异常复杂。目前,有限元方法进行渗流计算不能考虑施工期引起的孔隙水压力,因而不能完全了解土石坝的渗流特性。长河坝为砾石土心墙堆石坝,最大坝高为240 m。利用离心模型试验技术,通过分析长河坝施工期和运行期心墙的孔隙水压力的产生和消散变化规律研究大坝心墙的渗流特性。试验结果表明,心墙孔隙水压力经历施工时的增长期、竣工后的消散期、非稳定渗流时的增长期和消散期、稳定渗流时的稳定期5个阶段。心墙高程不同、填筑含水率不同,各阶段的孔隙水压力和历时也不同。心墙位置越高或填筑含水率越大,施工期孔隙水压力系数越大,形成稳定渗流所需时间越短。心墙位置越高或填筑含水率越小,心墙位势越大,非稳定渗流期心墙位势大于稳定渗流期。研究成果对高心墙堆石坝设计和施工具有指导意义。     

考虑参数相关的高心墙堆石坝材料参数反分析

在高心墙堆石坝应力变形控制数值模拟中,除了所采用土体本构模型的误差影响外,材料参数取值是否合理也是影响堆石坝变形预测精度的关键因素之一。传统参数反分析方法未考虑材料参数之间相关性影响,可能导致反分析参数值与材料实际特性不匹配。另外,高心墙堆石坝材料分区较多,模型待反分析参数多,计算量较大。针对邓肯–张E-B模型参数,通过大量室内试验数据统计分析,得到材料的抗剪强度参数φ与φ、切线模量系数K_e与体积模量系数K_b、切线模量指数n与m存在显著相关关系,根据其相关关系确定模型基础反分析参数为φ、R_f、K_e和n。构建了基础反分析参数为自变量,数值计算位移值为因变量的响应面方程,运用改进的遗传算法和已知的参数回归方程求得文中模型待反分析参数最优解。以瀑布沟砾石土心墙堆石坝工程为例,对坝体及覆盖层材料参数进行了反分析。计算结果表明,考虑参数相关的反分析方法得到的材料参数更加符合材料的真实特征,由于减少了待反分析参数个数,使计算效率显著提高,该反分析方法可为类似工程提供参考,具有工程应用价值。     

寒区大坝心墙土料冬季冻融与防控监测

两河口水电站是雅砻江干流规划开发中的中游控制性龙头电站,大坝为300米级砾石土心墙堆石坝。由于地处川西高原气候区,冬季气候寒冷干燥,大坝心墙土料填筑过程中面临着冻融问题的困扰。基于一个完整冬季的现场监测,系统分析了这一寒区大坝心墙建筑过程中砾石土、接触黏土土料温度变化规律、冻融特征与影响因素以及现有保温措施防冻效果。结果表明,无保温措施条件下,砾石土、接触黏土均出现了负温冻结现象,其中砾石土最大冻结深度达20 cm,接触黏土达14 cm,土料冻结持续时间不超过1个昼夜,为短时冻土。土料降温冻结过程以与外界大气对流换热过程为主,受气温、风速条件影响显著,波动范围较大,而升温融化过程以太阳辐射增温过程为主,与有效辐射起始时间密切相关,因此波动范围较小。监测期内,采用三布两膜保温材料覆盖可有效防止心墙土料冻结的发生,有、无保温材料覆盖条件下浅层土料最低温度可相差约5℃。结合监测结果和现场实际,建议将现有心墙防渗土料半幅填筑方式转换为全幅填筑,并研发轻质、憎水保温材料及其快速收放机械设备,以提高填筑作业进度、强化防冻效果。系统完整的现场实测结果,可为未来寒区水电大坝建设提供基础数据和参考。     

瀑布沟水电站库首右岸拉裂变形体成因机制与稳定性分析

瀑布沟水电站大坝为砾石土心墙堆石坝,库首右岸拉裂变形体位于拦河坝右岸坝轴线上游约780 m左右,对岸布置有电站进水口等建筑物。一旦边坡失稳,对大坝等水工建筑物影响重大。拉裂变形体前后缘平面长约400 m,宽约360 m,高差达450 m。根据拉裂体的地形地貌、岩体结构特征、堆积物特征和变形破坏现象,边坡平面上分为两个区,剖面上分为松动带、拉裂变形带和正常岩体三个带。前期设计按照综合考虑各因素后,进行分区和分期支护、整体控制的加固措施,分别完成了一期及二期治理。结合近期监测成果分析,进行了稳定性复核评价,表明Ⅱ区变形稳定,无异常变形的迹象;Ⅰ区松动带出现变形现象。综合分析后建议进行三期支护处理。     

对土坝劈裂灌浆设计与施工中几个问题的认识

水工建筑物的防渗一直是水利水电工程需要解决的重要课题之一。垂直防渗是防渗处理的主要手段,如水库大坝的垂直防渗心墙,在延长渗径、降低渗压水头方面,比水平防渗有效得多。由于具有机械化施工、不占用土地、管理和维护容易的特点,因而垂直防渗技术发展很快,运用很广。劈裂灌浆是在总结国内外土坝灌浆经验的基础上,在灌浆理论、机理和     

深厚覆盖层300m级超高土质心墙坝应力变形特征

目前我国高土心墙堆石坝的设计思想是在总结小浪底这类筑坝经验的基础上建立的,只有200 m级以下的资料可供参考,为此采用数值分析方法对居于心墙坝世界前列的深厚覆盖层300 m级高土心墙堆石坝进行进一步研究,探讨了心墙堆石坝填筑与蓄水的全过程,并分析了坝体、心墙的应力与变形特征.计算结果表明,300 m级高土质心墙堆石坝变形、应力均在可接受的范围内,理论上是可行的.     

桂林市临桂县宛田乡政府地裂成因初析

992年12月16日,宛田乡政府发生一不规则椭圆形地裂,长90m,宽75m。地裂引起房裂,殃及57家住户,波及建筑物3100多平方米。地裂主要由位于岩溶很发育的D3,石灰岩之上的洪积粉质粘土或卵砾石层中的土粒被水流带走,产生管涌,形成土洞,在1992年大旱地下水位降低时,触发土洞群顶板塌落,土体质点位移变形而引起。      

地质雷达在湖南邵阳金江水库坝体隐患探测中的应用研究

在金江水库坝体隐患探测中,使用地质雷达发现坝体的主要隐患来自坝体基岩的溶洞和因断裂、裂隙等渗漏通道在残坡积土层中所成的土洞。水库水位浸润线标高和残坡积土与基岩接触界面标高较接近,而使此高程的防渗能力更加薄弱,这也是此坝体的隐患之一。同时,根据地质雷达影像特征可探测灌浆工程的灌浆深度和水泥浆扩散半径,提出它可作为水利部门堤坝灌浆工程质量无损检测的一种新的技术手段。     

渭南市涧峪水库安全度汛与科学调度浅析

涧峪水库位于秦岭北麓西涧峪口的中型水利工程,由堆石面板坝、溢洪洞、输水洞、泄洪洞、东涧峪引水洞等组成,坝高81 m,坝顶长196 m,正常蓄水位786.5 m、防洪限制水位781.5 m、校核洪水位789.53 m、总库容1284万m3,滞洪库容314万m3,水库枢纽工程于2007年9月建成蓄水试运行。本文在收集水库设计和实际运行资料的基础上,结合实际运行度汛与调度经验,保证水库安全运行与度汛,兼顾水库上下游防洪保安,分析计算水库流域内的径流与洪水、调节与调洪计算,结合水库设计工况与实际运行经验,展开水库运行的科学调度分析,得出安全可靠、科学有效的调度运行方案,从而指导水库运行管理各项工作的开展,以达到充分发挥水库工程的综合效益的目的。     

土石坝横向裂缝的土工离心机模型试验研究

岸坡突变所产生的不均匀沉降变形常常是导致土石坝心墙发生横向裂缝的主要原因。使用糯扎渡高心墙堆石坝心墙混合土料进行了模拟心墙发生横向裂缝的土工离心机模型试验。试验中再现了由于岸坡坡度变化导致坝顶发生横向裂缝的现象。采用工程中常用的3种裂缝分析方法：倾度法、Leonards法和有限元应力法对试验结果进行了分析。结果表明,前两种方法仅在测点较多时才是适用的,而有限元应力法对土石坝心墙横向裂缝问题更为有效。     

砾石土料的湿化变形试验技术难点与解决方法

砾石土心墙料的大尺寸样品湿化变形试验难度极大,这主要是砾石土料的性质决定了其饱和固结排水困难、样品难以达到饱和状态、试验周期太长。从试验技术、测试方法等方面进行攻关,分析试验成果出现偏差的原因并修正,针对砾石土湿化变形离散性大、存在应力饱和问题,进行了艰难地研究探索。通过对湿化试验过程中的体变修正、进水量修正、饱和度实时计算、成果离散性处理等关键细节的严格把控,最终成功地完成了典型砾石土料的湿化变形试验,获得了规律性较好的砾石土心墙料湿化变形成果。试验过程中出现的异于常规的现象,如围压施加过程中三轴压力室的整体向上变形、高应力状态下没有湿化变形量等,通过试验数据分析和理论分析,最终都得到了合理的解释,加深了对砾石土心墙料土工试验技术和砾石土料湿化变形的认识。     

超高沥青混凝土心墙高应力水平的降低措施研究

随着沥青混凝土心墙堆石坝的快速发展,超高沥青混凝土心墙堆石坝建设迎来了前所未有的机遇,但随着坝高的增加,心墙的安全挑战也变得异常突出。基于应力水平的定义,提出降低超高沥青混凝土心墙高应力水平的措施,依托心墙应力水平的敏感性研究,推算了独立满足和综合满足心墙屈服剪切破坏控制标准的心墙材料强度参数（最敏感材料参数）取值范围。研究表明,心墙应力水平随坝高和河谷岸坡坡比的增加而显著增大;心墙破坏比 、黏聚力 和内摩擦角 属于高敏感性参数;增大心墙破坏比 、黏聚力 和内摩擦角 能够显著地降低心墙应力水平;推荐适宜建设超高沥青混凝土心墙堆石坝的心墙破坏比 、黏聚力 和内摩擦角 取值范围： 0.8、 0.4 MPa和 31.5°（坝高 200 m）,且随坝高的增长梯度按5%/25 m、15%/25 m和5%/25 m进行调整。     

高压喷射灌浆防渗技术在水库大坝基础处理中的应用

高压喷射灌浆防渗技术是国内正在推广的一种新型防渗技术,适用范围较广。阜康市红山水库始建于70年代,当时未对坝基11.5~4.2m厚漂卵砾石层进行防渗处理。本次除险加固对坝基采用了高压喷射灌浆防渗处理,经检测防渗质量满足相关规范要求。高压喷射灌浆技术在漂卵砾石层中的成功应用,对该项技术的推广具有参考价值。     

坝基高压喷射灌浆防渗技术应用

为解决弓上水库坝基渗漏问题, 采用高压喷射灌浆技术处理坝基,进行了钻孔深83 m、穿越粘土心墙、控制造孔斜率等一系列研究,革新了造孔工艺,改进了高喷设备及工艺,扩大了高喷应用范围.     

小浪底大坝防渗土料质量指标及现场质量控制

黄河小浪底水利枢纽是黄河治理与开发的重要枢纽工程.根据坝址区地质条件,大坝采用了有内铺盖的壤土斜心墙堆石坝,防渗土料的施工质量控制对大坝的质量和安全运行具有重大意义.对大坝防渗土料的质量指标、现场质量控制进行了分析总结.     

广西来宾凤凰变电站土洞塌陷形成机理及其治理

凤凰变电站位于广西来宾市北部凤凰工业园规划区,占地面积约170 m×160 m。场地属岩溶残丘缓坡地貌,并为土层覆盖。勘察时钻探、物探均未发现土洞等不良地质现象,但在之后的施工期间却产生了十余处土洞塌陷,土洞塌陷密度6.81个/hm2,塌陷总面积489 m2。这类土洞不仅形成速度快,而且形成滞后于勘察工作,很容易造成评价上的遗漏从而引发工程事故。本文从场地岩土结构、水文气象和工程活动等方面阐述了土洞的形成机理,认为场平清除表层粉质黏土,暴露地下峰林及松散岩土,使降雨集中入渗侵蚀,是塌陷形成的原因。根据变电站土洞塌陷机理,提出了增加截水和排水沟、硬化场地等切断水动力条件的预防措施,并对浅层塌陷区采用了毛石混凝土换填、深层塌陷区采用了静压固结灌浆加固的综合治理方法,治理取得了预定的效果。      

瀑布沟水电站砾石土心墙初次蓄水期原位钻孔渗流试验研究

目前,通常采用原型监测的方法了解土石坝运行期渗流情况,但对稳定期渗流研究较多,而未有在土石坝初次蓄水期原位钻孔渗流试验相关研究。瀑布沟水电站大坝由于788.00 m高程以上心墙较薄且早期未布置监测仪器,前期监测显示大坝可能存在抗渗薄弱区域,在初次蓄水期于心墙0+131及0+434断面进行了原位钻孔渗流试验。通过对试验成果分析并与监测成果相比较,得出大坝心墙0+131、0+434断面部分高程存在渗透薄弱带。试验结果表明,通过精心组织设计施工,进行蓄水期心墙原位钻孔渗流试验是可行且有意义的。建议对反滤层保护下的裂缝土体抗渗强度进行评价,加强心墙防渗安全监测以及时掌握心墙运行状况。其试验研究可以为其他砾石土心墙坝的设计、施工、运行期的安全提供参考。