高土石坝

摘要： 针对高土石坝变形监测时间序列复杂的非线性、非平稳性等特点,提出了一种沉降变形预测的组合方法,可更好兼顾土石坝变形的长期发展趋势和波动特性。利用基于局部加权回归的季节性趋势分解法将变形监测历史数据分为趋势、周期和残差分量;采用长短期记忆神经网络模型分别学习趋势、周期和残差序列趋势特征并预测,汇总各分量预测结果得到大坝位移的预测值。为定量评价和比较预测结果,引入三个评价指标,并将预测结果与季节性差分自回归滑动平均模型、长短时记忆神经网络模型及其组合模型的预测结果进行对比分析。本文联合时序分解和深度学习的组合模型具有更高的预测精度和较好的稳定性,能够较好体现土石坝变形的长期趋势和随水位的波动特性。

摘要： 2022年3月13日,由中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司(以下简称中电建西北院)完成的两项科技成果《高土石坝筑坝材料力学特性与变形控制理论研究及工程实践》及《深厚覆盖层上高面板坝建设与长效性能评估关键技术及实践》通过中国水力发电学会科技成果鉴定。鉴定会由中国水力发电工程学会组织,由陈祖煜院士、张建民院士担任主任委员与副主任委员,机械工业勘察设计研究院有限公司、中国水利水电科学研究院、三峡大学、清华大学、陕西省水利电力勘测设计研究院、黄河上游水电开发有限责任公司等单位的国家勘察大师、省勘察大师、相关专家及项目组人员参加本次鉴定会议。

摘要： 文章以新疆吉林台一级水电站混凝土面板坝为例,分析了面板坝的抗震设计及其在经历“8·9精河”地震后的运行情况,又结合国内外高土石坝在地震荷载作用下常见的几种破坏形式,总结了新疆高土石坝工程的抗震措施,使得今后新疆高土石坝遭遇强震时坝体不至于产生严重破坏,经修复后仍能正常运行,为新疆高土石坝的抗震设计和工程建设提供参考借鉴。

摘要： 为了研究双排防渗墙的间距、深度、渗透系数等因素对防渗效果的影响规律,采用有限元分析软件ABAQUS对瀑布沟砾石土心墙坝双排防渗墙的各种布置方案进行渗流计算和对比分析,得出不同渗透系数组合和墙底帷幕深度组合下的坝基渗流分布规律。结果表明:当防渗墙渗透系数小于10cm/s时,主、副墙渗透系数变化对坝基渗流分布影响不大;当防渗墙渗透系数大于10cm/s时,主、副墙渗透系数比值越大,副墙水头折减和所承受的水力梯度越大,墙间水位越低。当防渗墙下接帷幕未深入新鲜基岩时,主、副墙下帷幕深度比值越大,主墙水头折减和所承受的水力梯度越大,墙间水位越高;当帷幕深度深入新鲜基岩后,继续增大帷幕深度,对坝基渗流分布无明显影响。研究成果可为深厚覆盖层上高土石坝双排防渗墙的布置设计提供有益参考。

摘要： 坝顶开裂是高心墙堆石坝最常见的故障模式之一,其开裂风险与异常状态持续时间密切相关。提出了一种高土石坝坝顶开裂动态风险评估与预警方法,通过变形倾度法进行坝顶异常状态识别,采用指数分布描述坝顶开裂前异常状态持续时间TAS的概率分布,构建坝顶开裂风险评估模型,进而实现坝顶开裂风险的实时分析和基于概率的开裂时间估计,根据观测到的坝顶开裂前异常状态持续时间,对风险模型中的参数λ的概率分布进行贝叶斯估计和更新。通过某高心墙堆石坝的实例研究,验证了该方法的有效性,通过该大坝历年高水位时刻观测到的坝顶开裂情况,对风险模型参数λ进行更新,使其概率分布的离散程度逐步减小,坝顶开裂概率估计的置信区间也随之缩小,通过坝顶开裂时对应开裂概率的统计分析进行大坝开裂时间预测,基于开裂时间估计的置信区间下限发出坝顶开裂预警,结果表明,方法可以较为准确地预测坝顶开裂时间并提前20天以上发出坝顶开裂预警。

摘要： 针对软弱夹层受震液化对深厚覆盖层场地振动特性的改变以及其上高土石坝的地震响应影响开展研究.将含有软弱夹层的深厚覆盖层场地简化为三质点体系,推导了软弱夹层液化后的场地卓越周期计算公式,进而分析了液化层特征量对场地卓越周期及场地反应谱的影响规律;应用剪切楔法研究了软弱夹层液化对深厚覆盖层上土石坝坝顶加速度放大系数的影响规律.结果表明:夹层发生液化使得场地卓越周期增大,增大程度与夹层液化程度、上覆层与液化层厚度比λ1、液化层与下卧层厚度比λ2密切相关;液化使得场地类别至少增加一类;液化后场地反应谱呈现短周期减震、长周期加震现象,加震减震的分界线一般在0.61?0.88 s范围内,反应谱平台段加宽;液化使得覆盖层上高土石坝坝顶加速度放大系数明显增大,放大作用随着软弱夹层液化程度的增加呈现下降的趋势,在夹层较厚且重度液化时,液化现象对覆盖层上高土石坝动力响应反而有消弱作用.

摘要： 将风险概率理念引入高土石坝坝坡抗震稳定性分析中,提出了同时考虑筑坝料参数和地震不确定性的高土石坝坝坡地震失稳风险评估方法.将基于概率烈度的地震动作为拟静力法分析的输入,以考虑地震的不确定性;然后,采用蒙特卡罗法结合高斯过程响应面考虑筑坝料参数的不确定性,综合确定坝坡的地震失稳概率.最后,计算了紫坪铺混凝土面板堆石坝在设计基准期内的坝坡地震失稳概率.提出的方法可为高土石坝坝坡地震失稳风险评估提供参考.

摘要： 高心墙堆石坝心墙防渗料多采用砾石土,当砾石土的粗粒含量(指质量分数,下同)超过50％时,渗透系数很可能超过规范要求,不利于坝体渗透稳定.通过对粗粒含量超标单元赋予不同的渗透系数,采用三维有限元法分析了心墙局部砾石土粗粒含量超标时对坝体渗流的影响.结果表明:心墙局部砾石土粗粒含量超标对坝体的渗流场分布和单宽渗流量影响都较小,对心墙内渗透坡降影响较大,最大渗透坡降都出现在未超标单元处.对于超标区域在中下部的情况,当超标单元粗粒含量小于55％时,渗透坡降最大增幅为36.4％;超标单元粗粒含量大于55％时,最大渗透坡降显著增大,且会超过允许坡降,不利于坝体渗透稳定.因此,在实际工程中应结合砾石土料的级配和细粒含量情况,做好下游反滤层的设计,并严格控制砾石土的施工压实度,以保证坝体安全.

摘要： 高土石坝堆石料在高应力状态下,其抗剪强度呈现显著的非线性特性.为了有效评价非线性抗剪强度指标对坝坡稳定性的影响.本文发展了三维坝坡有限元动力稳定时程分析的高效计算方法,并与广义概率密度演化方法(GPDEM)相结合,建立了三维坝坡动力稳定可靠性评价方法.

摘要： 高心墙堆石坝在心墙和岸坡混凝土垫层间常设有一层接触黏土。这层接触黏土在缓解心墙与混凝土之间较大的不协调变形的同时还应具有较强的抗渗能力。接触面附近土体在高水头作用下产生大剪切变形,处于复杂的应力、变形和渗流状态。工程界普遍对此处是否更容易发生渗透破坏抱有疑问。接触面剪切-渗流试验的结果显示,在土体与结构之间发生较大剪切错动的情况下,渗透性呈现减小的趋势,但对其机理尚不清楚。本文在Biot固结理论的基础上,结合剪切渗透系数模型反映物理状态和变形对渗流场的影响,利用接触面单元反映试验中不同部件之间的接触关系,建立多体-多场耦合分析方法,对接触面剪切-渗流试验进行了数值模拟。通过分析计算结果,揭示了在接触面剪切-渗流的过程中,土体内部的应力-变形和孔隙比的演化过程以及渗透特性的内在机理。

摘要： 本文通过文献调研,总结了国内外利用软岩修建高土石坝的技术经验,着重对国内软岩筑坝技术的新进展进行总结.目前,国内在200m级的高混凝土面板坝、200～300m级的高土质心墙坝及100m级的沥青混凝土防渗和土工膜防渗土石坝的修建中都有利用软岩堆石料的成功经验.本文总结了不同坝型软岩堆石坝的断面设计经验、软岩堆石料的碾压施工经验,以及已建软岩堆石坝工程的变形规律.这些经验可供在今后利用软岩堆石料修建高土石坝的设计、施工和安全评价中参考.

摘要： 作为汶川5.12大地震中强震区高土石坝的典型,重点总结了紫坪铺面板堆石坝的主要震害,包括坝体地震永久变形、面板的脱空与垂直缝挤压破坏和施工缝错台、下游坝坡局部震损、防浪墙等坝顶结构震损、渗漏量变化等;并针对本次汶川地震土石坝震害表现出的特点,提出了进一开展有关高土石坝抗震减灾设计研究的一些设想,包括土石坝震害及地震资料的调研与获取、高土石坝动力破损特征与地震灾害机理研究、高土石坝地震安全评价与震害评估方法研究以及高土石坝抗震加固及应急处置措施研究等.

摘要： 高土石坝的抗震安全问题是我国西部强震区水电开发最突出的问题之一.在总结以往高土石坝抗震措施优缺点的基础上,同时吸收柔性加筋材料(土工格栅)和刚性加筋材料(钢筋)在高土石坝抗震加固方面的优点,开发了一种高土石坝复合加筋抗震措施,介绍了高土石坝复合加筋抗震措施的开发背景、结构形式及技术特点,并通过大型振动台模型对比试验验证了复合加筋抗震措施的有效性和可靠性,最后介绍了复合加筋抗震措施在在建的295m高的两河口心墙堆石坝抗震设计中的应用.

摘要： 建在深厚覆盖层上的高土石坝,混凝土廊道与防渗墙的应力变形性状十分复杂,针对深厚覆盖层上高土石坝防渗体系的受力特点,提出对廊道与防渗墙之间可设置定向滑动支座连接型式,并开展了有限元分析,研究了刚接、定向滑动支座两种不同的连接型式以及定向滑动支座接头嵌固时机对防渗墙应力变形的影响.结果表明定向滑动支座型式的主要优点是在完建期允许防渗墙能自由伸入廊道,与防渗墙顶端刚接廊道的传统结构型式相比,能充分减小上部坝体的巨大自重经过廊道传递给防渗墙的压应力;防渗墙顶端蓄水前受到一定的压应力是有益的,可避免防渗墙在水压力作用下产生较大的拉应力;提出对于定向滑动支座连接型式,应在坝体填筑到一定程度后将廊道与防渗墙顶端嵌固起来,使得蓄水后防渗墙的拉压应力处于合理范围内.

摘要： 土石坝由于对地基具有良好的适应性、能就地取材及充分利用建筑物开挖渣料、造价较低、水泥用量较少等优点,是西部地区一批拟建高坝的重点比选坝型.糯扎渡高心墙堆石坝的成功建设,研究解决了250m级土石坝重大关键技术难题.本文通过系统总结已建成的糯扎渡等高心墙堆石坝建设的经验,凝练高土石坝建设面临的变形控制、渗流控制、坝坡抗滑稳定、泄洪安全及控制、大坝安全建设与质量控制、安全评价及预警等关键科学技术问题,全面深入论述了已有的研究成果和基本结论,为未来300m级高土石坝建设提供参考和重要技术支撑.

摘要： 通过大型振动台模型试验,研究了不同幅值、不同频率和不同持时的地震动作用下高土石坝的地震响应特性,分析了高土石坝的地震破坏模式和破坏机理.研究结果表明:加速度响应沿坝高存在明显的顶部放大效应;坝坡加速度响应相对于同高程坝体内部表现出表层放大效应;当输入地震波卓越频率与坝体自振频率接近时,坝体加速度响应更为强烈.在振动台模型试验中,坝体破坏首先从坝顶部开始,破坏模式主要表现为坝顶部堆石松动、滚落、坍塌,甚至局部浅层滑动,其主要原因是加速度响应在坝顶部和坝坡表层存在放大效应、坝顶堆石围压低、抗剪强度低三个因素的叠加作用,因此,坝顶部是高土石坝抗震设计的关键部位.研究结果可为高土石坝的抗震设计提供指导.

摘要： 深厚覆盖层上高土石坝抗震问题一直土石坝抗震研究的热点之一,而地震动在覆盖层中传播规律研究是上述研究的一个重要组成部分,为揭示地震在覆盖层中的传播机理,本文开展了动力离心模型试验,研究了分别研究了输入加速度峰值、土层特性对于地震动在其中传播规律的影响.研究发现,地震动经覆盖层传播后,低频成分被放大,高频被抑制,且随着输入地震动峰值增加,地震动加速度峰值放大倍数逐渐减小,而对于相同的地震动输入,加速度峰值放大倍数随着土体剪切刚度的增加而逐渐变大.

摘要： 本文结合瀑布沟水电站、硗碛水电站等利用宽级配砾石防渗土料的工程实例,对宽级配砾石防渗土料作为高土石坝防渗体填筑材料的防渗抗渗特性进行了深入探讨.分析了粗粒含量(P5)对砾石防渗土料的级配、击实密度、防渗特性和抗渗特性的影响,探讨了填筑密度、填筑含水率与渗透系数的关系,以及粗粒的破碎对改善土体的防渗性能的作用,提出了上坝土料的级配分布范围及控制粗粒含量在P51≤P5≤P52.

摘要： 高土石坝建设使用的填筑堆石料在外界温度变化时,变形和力学特性会发生改变,可能影响坝体长期变形.首次采用自主研发的大型劣化三轴仪,通过低温、常温、高温及不同温度循环次数下的堆石料流变试验,研究温度对堆石料强度和变形的影响规律.试验发现:堆石料的流变变形受温度影响较大,温度升高,流变量减小,温度降低,流变量增大;经历温度循环次数越多,最终轴向及体积流变量越大.随着流变过程中试样温度的增加,轴向最终流变量呈减小趋势,随着冷却或增热次数增加,轴向和体积变形均呈逐渐减小的趋势.分析认为,温度循环造成堆石料一定程度上的损伤,导致其颗粒强度降低,变形量增大,经历多次温度循环后堆石料内部颗粒的劣化已经完成,变形基本不在明显.

摘要： 中国西南地区正在或即将建设的高土石坝工程中,很多都涉及深厚覆盖层.在深厚覆盖层上建高土石坝,覆盖层坝基变形受力状态对坝体安全起重要作用.针对深厚砂砾石覆盖层取样困难而无法准确合理确定其天然密度,进而影响室内力学和渗透试验的开展,提出了利用旁压或动探试验间接推求天然砂砾石覆盖层密度的新方法,成功应用于乌东德深厚覆盖层工程特性研究,获得了覆盖层天然密度,较好的解决了深厚覆盖层工程特性测试难题.同时,针对新方法中存在的两个技术难题,基于室内模型试验验证了动力触探杆长修正系数的演化规律符合牛顿弹性碰撞理论,研制了一种的新型旁压仪的探头,实现了深厚覆盖层中旁压试验全过程测量.上述研究成果为进一步提升深厚覆盖层上高土石坝坝基变形预测与设计水平提供了重要技术支撑.

摘要： 本发明公开了一种基于三维精细地质模型预测土石坝枢纽区渗流场的方法，包括：建立包括不良地质体与裂隙的枢纽区三维地质精细模型；基于三维精细地质模型建立三维渗流计算网格模型；基于三维精细地质模型的土石坝渗流场数值模拟，根据确定的连续性方程、水气两相流N‑S方程、水气两相混合速度方程和混合密度方程、设置的边界条件和实际工程的渗透参数，通过有限体积法进行离散，利用SIMPLE算法进行求解，实现基于三维精细地质模型的土石坝渗流场数值模拟，从而预测土石坝枢纽区渗流场，该方法既能精确反映地质信息又能准确模拟出土石坝枢纽区渗流场。同时，本发明还公开了利用所获得的渗流场，采用VOF法确定土石坝坝体浸润面。

摘要： 本发明公开了土石坝纵向增强体的参数集及土石坝纵向增强体的设计方法，其中土石坝纵向增强体的设计方法包括包括以下步骤：确定土石坝纵向增强体的设计参数；计算土石坝纵向增强体抵抗变形的能力；土石坝纵向增强体的受力分析；土石坝纵向增强体遭受洪水漫坝时的水力学分析；土石坝纵向增强体被冲刷后的强度复核；保证土石坝纵向增强体具有防渗、受力、抵抗变形以及漫顶不溃的优点；可以有效节约30—20％的工程投资，经济效益明显；对常规土石坝进行加固，极大解决了病险水库的安全运行风险，克服了土石坝易于溃坝的先天缺陷，保障了水库的安全运行。

摘要： 本发明涉及一种土石坝面板材料及制备方法、土石坝面板结构及构建方法，该土石坝面板材料，按质量份计，其原料组成包括聚脲、第一集料和扩链剂，聚脲、第一集料和扩链剂的质量比为30‑60：10‑70:0.075‑1.2；其中，所述第一集料的粒径≤0.075mm。本发明的面板材料抗拉强度高、弹性模量小、柔性好，水稳性强；且没有使用导致凝固后硬化的水泥作为胶结材料，可避免后期面板材料硬化过程中热应力导致的内部微观裂缝。本发明的面板材料的制备及面板结构的构建工艺合理，结构简单，操作方便，为推动面板坝技术的创新发展提供了又一技术方案。

摘要： 本发明涉及一种土石坝基础深厚软土处理方法及土石坝。土石坝基础深厚软土处理方法为确定坝基开挖面，该坝基开挖面整体呈槽状，槽底面对应大坝防渗体部位并深至软土层以下，槽底面上、下游的槽壁均为向槽底斜向下倾斜的边坡；在坝基软土开挖前，先在上部对在大坝防渗体部位上、下游的基础上进行振冲碎石桩施工，桩孔穿过坝基开挖面，且坝基开挖面以上只成孔不回填碎石，仅在坝基开挖面以下回填碎石，坝基开挖面以下形成碎石桩；如果开挖面下方软土不进行处理，软土边坡无法稳定，施工难度也很大；而且一般深厚软土开挖的难度很大，故先用碎石桩进行处理后，才能保证开挖边坡的稳定，具备开挖将大坝核心防渗体放在非软土基础上。

摘要： 本发明公开了一种基于三维精细地质模型预测土石坝枢纽区渗流场的方法，包括：建立包括不良地质体与裂隙的枢纽区三维地质精细模型；基于三维精细地质模型建立三维渗流计算网格模型；基于三维精细地质模型的土石坝渗流场数值模拟，根据确定的连续性方程、水气两相流N-S方程、水气两相混合速度方程和混合密度方程、设置的边界条件和实际工程的渗透参数，通过有限体积法进行离散，利用SIMPLE算法进行求解，实现基于三维精细地质模型的土石坝渗流场数值模拟，从而预测土石坝枢纽区渗流场，该方法既能精确反映地质信息又能准确模拟出土石坝枢纽区渗流场。同时，本发明还公开了利用所获得的渗流场，采用VOF法确定土石坝坝体浸润面。

摘要： 本发明公开了一种高陡坡黏土心墙土石坝的坝头结构，包括建在边坡上的黏土心墙和坝壳，在黏土心墙中心处浇筑有竖向的“十”字形的钢筋混凝土隔墙，隔墙包括沿上下游方向垂直于黏土心墙轴线方向与黏土心墙宽度相同的分隔墙，位于分隔墙两侧与黏土心墙轴线重合的左刺墙和右刺墙，分隔墙、左刺墙和右刺墙的顶部与黏土心墙同高，底部坐落在边坡上开挖的基础沟槽中。通过在突变处设置混凝土隔墙，把土石坝分成两部分，避免土石坝心墙在突变处产生裂缝，利用刺墙，延长渗径，保证了渗流稳定。本发明施工工艺简单，解决了土石坝心墙在突变处产生裂缝的难题，可以给工程运行带来很大的经济效益和社会效益。

摘要： 一种高心墙土石坝施工期心墙孔隙水压力计算预测方法，该方法包括以下步骤：1.根据有效应力原理，耦合广义塑性本构模型和孔隙流体本构模型，建立流土耦合本构模型；2.根据心墙料常规三轴排水试验和工程现场实测资料，得到流土耦合本构模型参数值；3.建立土石坝有限元计算模型；4.将有限元计算模型导入有限元分析软件，计算高心墙土石坝施工期心墙的孔隙水压力和变形。该方法充分利用了高心墙土石坝施工期心墙的饱和度较高，渗透系数极小，土骨架与孔隙流体呈同步变形的特性；很容易在单相介质中实现，避免了已有心墙孔隙水压力计算方法中矩阵病态、求解速度慢、易失败的问题，可为高心墙土石坝心墙安全评价提供理论支撑和技术手段。

摘要： 本实用新型涉及一种降低褥垫式土石坝浸润线的土石坝排渗结构。适用于水利水电工程技术领域。本实用新型所采用的技术方案是：一种降低褥垫式土石坝浸润线的土石坝排渗结构，具有固定布设在土石坝下游侧底部的褥垫排水，其特征在于：在土石坝的坝顶上沿坝轴线方向设有若干通向所述褥垫排水的安装孔，在安装孔内固定安装有排水管路。如此，渗透入土石坝内的流水通过排水管路流向褥垫排水，能有效降低土石坝内的坝体浸润线。

摘要： 本发明公开了一种适用于高土石坝砾石土料开采、掺配和填筑施工方法，包括土料开采、土料掺配和坝面填筑三大步骤，土料开采包括土料检测、分层开采、超径砾石剔除和装车运输；土料掺配包括分层堆放、掺配摊铺、挖坑加水、掺配土料闷水、掺配土料检测、混合掺拌和装车转运；坝体填筑包括填筑边线标识、分层铺料、碾压和填筑层检测，检验合格后重复以上操作进行下一层的填筑。本发明依据土料检测结果将土料进行分层并进行分层开采；在备料场根据填筑需求进行掺配及含水量调整，获得符合要求的土料直接用于坝体的填筑施工。通过上述方法可避免进行远距离调运砾石黏土等，从而降低工程造价、缩短施工周期，且与就地取材的筑坝思想相吻合。

摘要： 本发明公开了一种高土石坝防渗土料掺配施工方法，包括确定料场位置，并采样，检测土层参数，确定粘土层和碎石土层，将料场碎石土层再分层，确定料场的再分层后各个碎石土层的平均参数，计算掺配比值和加水量，根据计算结果在掺配场分层掺配并加水调节P5含量和含水量，对制备完成的土料进行检测，若检测合格则进行高土石坝填筑；若检测不合格则重新掺配；本发明通过对筑坝料场位置的土层进行调查和土性分析，针对土料分布不均匀性和含水量偏差，在筑坝区域设置土料掺配场，通过在现场利用不同分层的土料完成对防渗土料的掺配，在质量满足设计要求又能在产能上满足大坝高强度填筑施工的需要，减少运输成本，提升修建效率。