高土石坝关键技术研究
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水利工程土石坝坝体施工技术要点摘要:土石坝作为具备挡水功能的构筑物,是水利工程中的一项关键技术。
在现代水利工程中,传统土石坝施工技术存在诸多工艺缺陷有待解决,难以满足实际施工需求。
为突破传统土石坝施工技术的局限性,提高工程质量与技术水平,促进我国水利事业的健康快速发展,施工单位及相关人员需要深入研究土石坝技术,掌握标准的施工要点,逐渐探索新技术手段,以保障水利工程土石坝施工活动的顺利开展。
关键词:水利工程;土石坝;坝体;施工技术1土石坝施工技术在水利施工中的应用要点1.1合理规划料场位置在案例工程土石坝施工中需要用到大量回填料,需要有专门的堆放场地,料场位置规划是否科学合理,直接关系到土石坝施工的进度和质量。
因此,在土石坝施工前必须结合水利工程现场情况,加强选址和规划。
为保证施工质量和进度,从时间、空间、质量3个方面入手来规划料场位置。
(1)在时间规划上,充分考虑料场和土石坝施工强度以及坝体填筑部位变化之间的相互影响,保证原材料的供给能够满足施工要求。
(2)在空间规划上,合理确定料场的位置和高程,并进行科学合理的布置。
(3)在质量规划上,对施工现场的地质条件、埋深、回填料储量等指标进行综合分析和试验,保证料场的总储量和质量满足土石坝施工的要求。
不同施工阶段,对施工强度的要求不同。
在质量规划上做到了料尽其用,提升永久性和临时性建筑物基础碴料的利用率。
1.2土石料加工技术在正式施工前,应用土石料加工技术,对所挖取土石料开展一系列处理操作:1)做好土石料筛选工作,筛除土石料中混杂的腐殖土、淤泥质土等杂质,并将土石料经过筛分进行粗细分离,如使用圆形振动筛设备,根据施工需要设定筛网层数和目数,土石料自上至下经过多层筛网,分离成不同粒径的颗粒,清除夹杂的超径石。
2)检测土石料含水率,对含水率超限的土石料采取翻晒、烘干、洒水保湿等处理手段,将土石料含水率偏差控制在允许范围内。
3)从土石料开采加工角度来看,可选择采取陆地开采或是水下开采方式,如运用洞室爆破技术来完成土石料陆地开采任务,从土层中挖取土料与石料,在爆破作用力下将土石破碎形成适当粒径的颗粒物,以此来简化土石料的破损筛分工艺,提高取料加工效率。
300米级高土石坝施工关键技术综述土石坝是用土、石等建筑材料堆积而成的水利建筑物,用于对河流水位和流量作出调整,以及完成水库的灌溉、淹没、泄洪、鱼类调节、河道维护等作用。
目前,土石坝主要有低地土石坝和高土石坝等类型,随着蓄水功能的不断提升,高土石坝得到了广泛的应用。
本文就300米级高土石坝施工关键技术进行综述。
1、高土石坝施工技术特点高土石坝是指高度超过30m的坝体,比一般低地土石坝施工技术复杂,施工难度大,因此,技术起要求更高。
主要体现在:(1)体结构的复杂性:高土石坝的坝体结构比低地坝体结构复杂的多,坝坡斜率大,坝面多有凹凸不平,施工时容易发生破坏;(2)输难度:搬运建造材料时,容易受到地形的限制,造成交通的堵塞;(3)工安全:高土石坝的工作面比低地工作面高,容易发生坍塌、泥流等安全事故;(4)文条件管理:施工时,工程水文条件变化,容易对河道造成污染,影响施工安全和质量。
2、施工关键技术(1)施工准备a.据高土石坝的建设规划,综合考虑坝体的稳固性、抗震性、抗渗性,合理设计坝体结构,并按工程量进行计算和验算,同时配备抗渗材料。
b. 严格把握高土石坝施工工期,并制定合理的施工竣工时间,制定出符合工程实际要求的施工计划,为施工打下基础。
c.施工道路提前进行开挖,做好抗滑模拟分析,确定安全的运输工具和临时结构,以确保施工的可行性。
(2)施工技术a.体的施工包括坝体的基础处理、挖掘支护、堆积施工、封底施工等,有重力坝、拱坝等,同时需要对抗渗材料进行施工。
b.渗措施的施工包括挡水条、抗渗墙、支撑系统等抗渗措施的施工,为确保坝体的抗渗性能打基础。
c.施工过程中要不断检测坝体的建设质量,确保其达到设计要求,在完成坝体施工之前要求进行拉拔、渗透、抗压试验等检测。
(3)坝体调节技术高土石坝之后,为了确保拦河效果,必须进行调节,一般包括泥沙排淤、清修河道、架设建筑物、促洪接受等技术。
3、结论300米级高土石坝的施工关键技术包括施工准备、施工技术、坝体调节技术等,其中施工准备是施工的基础,施工技术是施工的关键,而坝体调节技术则是保证拦河效果的关键。
土石坝抗震研究的国内外研究现状及现实意义摘要:随着生产和经济的不断发展、人口的不断增长,水和电的需要量都在逐年增加;而科学技术和设计理论的提高,又为水利工程特别是特大型水利水电工程的发展提供了有利条件,一大批的高坝大库型水利水电工程正在或已经兴建。
土石坝是当今世界水利水电工程建设中最常见的一种坝型,也是世界水利水电工程界发展最快的一种坝型。
对地震区的土石坝进行抗震设计并对其安全性做出评价具有十分重要的意义。
关键词:水利水电;土石坝;抗震1土石坝的发展随着生产和经济的不断发展、人口的不断增长,水和电的需要量都在逐年增加;而科学技术和设计理论的提高,又为水利工程特别是特大型水利水电工程的发展提供了有利条件,一大批的高坝大库型水利水电工程正在或已经兴建。
从国外看,近几年来大水库、大水电站和高坝在逐年增加,出现了一批库容在1000亿m3以上的大水库,其中,最大的是乌干达的欧文瀑布,总库容为2048亿m3;100m以上的高坝,1950年以前仅42座,现今已建和在建的有400多座。
如此多的高坝大库,一旦失事,后果不堪设想。
土石坝是当今世界水利水电工程建设中最常见的一种坝型,也是世界水利水电工程界发展最快的一种坝型。
全世界超过15m的土石坝有3万多座,而在我国,各种坝高的拦河坝有86000多座,其中土石坝占95%以上[1][2]。
到目前为止,我国已建库容在10万m3以上的水库达85000多座,高度在15m及以上的大坝有18600多座,其中土石坝占90%以上。
土石坝主要包括均质土坝、心墙坝和混凝土面板堆石坝等[3]。
早在19世纪末,国外的水力冲填坝就己经开始起步和发展,到1900年,国内外土坝总数还不超过116座,最高坝高仅61m.随着固结理论[4]5][6]、击实原理[7]、有效应力原理[8]等的形成,以及碾压机械、原位观测、施工工艺、水文学先后得到应用,世界各地的土石坝建设得到了迅速发展。
20世纪50年代以来,随着大型碾压设备如振动碾的出现以及电子计算机在水利水电工程设计中的应用,各种粒径的土、沙、砂砾石、石渣都能方便的碾压密实,土石坝的高度越来越高,数量也迅速增加[9],据统计,至80年代末期,世界上已建和在建的百米以上的高坝中,土石坝的比例已达到75%以上。
土石坝测压管深管封孔与设备埋设技术研究摘要介绍了土石坝的内部安全监测的测压管深管封孔技术和设备埋设技术,解决了传统测压管的施工工艺无法解决大坝测压管坝体内部渗透压力观测的精确封堵问题,以供参考。
关键词土石坝;测压管;封孔;埋设技术1传统土石坝测压管的局限性土石坝的内部安全监测主要采用测压管的方式实现,但由于传统测压管的施工工艺无法解决大坝测压管坝体内部渗透压力观测的精确封堵问题,导致无法利用测压管实现坝体内部渗透压力的精确测量[1]。
该问题多采用埋入传感器的方式解决,但埋入传感器的方式存在如下问题:一是埋入传感器方式需要在坝体建设过程中随坝体建造过程安装,必然受工程施工干扰,安装成功率低,且在已建的工程中实施难度极大,难以实现精确埋设[2]。
二是埋入传感器方式无法实现人工校测比对,因此监测数据的可靠性无从考证,影响大坝安全分析评价。
三是埋入传感器方式不适合实现稳定的大坝自动化监测系统,传感器一旦损坏,无法修复,无法实现人工补测。
2相应对策测压管的成孔工艺细部流程参见图1。
2.1造孔为能够满足坝体内部渗流观测要求,在坝体测压管造孔过程中应重点把握如下关键技术点[3-4]:一是按设计要求布孔,孔位与设计位置偏差不得大于100 mm。
二是在砂砾层中造孔,可向套管内加少量润滑和冷却用水,但禁用水钻或压力水冲钻成孔,以免在坝体内产生大的孔穴和产生水力劈裂。
三是为有足够空隙填充封孔材料,钻孔直径不允许小于100 mm。
四是禁用泥浆固壁。
为防止塌孔,需采用套管护壁。
如估计施工中难以拔出套管,应事先在监测部位的套管壁上钻好透水孔。
透水孔径为6~8 mm,孔隙率为15%~20%,钻孔范围应根据观测目的而定,坝体监测应不大于4 m,若进行坝基、定点扬压力监测,应不大于0.5 m。
五是钻孔施工中应详细记录成孔土层或岩心分布情况,必要时取一定数量的土样进行土工试验。
六是钻孔深度应深于设计底高程,以免因局部坍塌而影响测压管埋设高程。
科技成果——300m级特高坝抗震安全评价与控制关键技术技术开发单位中国水利水电科学研究院等研究背景我国在西南、西北地震高烈度区,已建或在建了许多300米级特高坝。
为保障特高坝在地震作用下的安全,实现在最大可信地震作用下不溃坝的战略目标,需要研究包括地震动输入、地震响应、大坝抗力这三个不可或缺且相互配套的内容,在以下六个课题的研究方向上形成研发和创新成果,构建完整的抗震安全风险评估体系与震灾防御技术。
拟解决的关键问题(1)拟解决的关键科学问题是:坝址最大可信地震动确定、强震作用下特高坝多耦合体系的损伤演化和破坏机理、特高坝抗震安全风险评估与控制理论。
(2)拟解决的关键技术问题是:坝址近断裂最大可信地震动确定理论与方法、水库诱发地震形成机制和判别准则、基于15MN超大型动态试验机的全级配大坝混凝土试验技术和超大型动三轴仪的堆石料动态试验技术、基于精细化模型和高性能云计算的特高坝多耦合系统非线性地震响应分析、特高坝大型振动台破坏试验技术、土石坝离心机振动台试验技术、特高坝极限抗震能力评价量化指标体系、特高坝震灾应急对策与防御技术。
研究内容(1)坝址地震动输入研究;拟采用地质、地震和地球物理等多种方法,识别近源发震构造,构建能够反映近断裂大震特点的震源模型,用克服点源模型缺陷的随机有限断层法确定坝址地震动输入。
研发万核万亿次量级以上,计算规模超100亿自由度的大规模并行地震波强地面运动数值模拟软件,分析直接得到坝址输入地震波。
基于持续十几年的水库地震监测数据,研究水库诱发地震形成机制和判别准则。
本课题为特高坝抗震分析提供地震作用。
(2)筑坝材料动态特性试验与机理研究;利用国内唯一的15MN 大型材料动态试验机、直径达1m的大型动三轴仪,开展全级配大坝混凝土动态特性和筑坝土石料缩尺效应、变形特性、强度特性及其破坏规律研究,确定筑坝材料的本构模型与基本参数。
(3)强震作用下特高拱坝多耦合体系损伤演化机理及安全评价准则研究;研发具有完全自主知识产权的千万级自由度的抗震分析软件,基于精细化网格模型和高性能云计算,实现大坝混凝土动态拉压损伤演化全过程模拟、坝肩稳定、基岩材料损伤等多因素耦合的特高拱坝地震破损和极限抗震能力分析。
水库土石坝设计关键技术研究【摘要】在现代施工技术中, 土石坝和堆石坝是较经济的, 劳动消耗量较小, 运行上也较为安全可靠。
本文介绍了水库土石坝的基本特征,分析研究了水库土石坝设计关键技术。
【关键词】水库土石坝设计关键技术中图分类号:tv62 文献标识码:a 文章编号:土石坝最早是单独的土坝和石坝在逐渐演变过程中发挥各自优势后才形成的。
由于土坝坝料的颗粒细、渗透性小、土质软、需要断面大,石坝的颗粒粗、透水性强、强度高、需要断面小,若将两者混合,就能发挥各自优势,于是产生了当代土石坝。
一般当石料占坝料的50%以上,称为堆石坝,其它由不同比例土石混合组成的均称为土石坝。
土石坝以其发展快、应用广等特点成为了世界坝工建设中一种重要的坝型。
土石坝大多就地取材,因此成本低、适应性强,在此基础上又有较好的抗震性,寿命较长,所以在我国广泛应用。
我国水库应用广泛,土石坝就地取材、造价低廉,又有较好的抗震性,使用寿命较长,不拘泥于地质条件。
在我国土石坝水库的比例大于95%。
一、水库土石坝的基本特征土石坝是用土、砂、砂砾、石料等当地材料分层碾压而成的拦河坝。
在国内外拦河坝中, 土石坝数量最多。
据不完全统计, 全世界坝高超过15m 的土石坝有29000多座, 我国各种高拦河坝共有86000 多座, 其中土石坝占90%以上。
土石坝得到广泛发展的原因:可就地取材,节省水泥、钢材、木材等;随着土力学理论发展和土石坝工程经验的积累, 防渗土料已由粘土壤土等传统细料扩展到黄土、坡残积土、砾石土等, 随着大功率振动碾的问世, 坝壳石料的采用也由新鲜坚硬直至软岩, 以及基坑挖出石渣, 均可用振动碾压密实, 可避免早期面板堆石坝由于用抛填法填筑堆石料, 蓄水后在水压作用下堆石沉降,使面板破裂, 产生漏水事故;对坝基要求相对低, 无论承载力或抗剪强度都比对混凝土坝要求低, 可修在土基、砂砾甚至深厚砂砾基上, 而混凝土坝难以做到;近年大型土方机械出现, 使修建碾压式土石坝, 从开挖、运输到碾压都能采用大规模机械化施工, 加快施工进度, 缩短建设工期, 提高经济效益;在一般情况下, 尤其在覆盖层较深时, 土石坝造价往往低于混凝土坝。
土石坝稳定性分析与监测技术研究土石坝作为一种常见的人工坝工程,被广泛应用于水利、环保、能源和交通等领域。
然而,土石坝在长期使用中可能会出现稳定性问题,如滑坡、渗漏和裂缝等,对人们的生命财产安全和环境造成潜在威胁。
因此,对土石坝稳定性进行分析与监测技术的研究具有重要意义。
土石坝稳定性分析是研究土石坝结构是否具有足够的抗滑、抗倾覆和抗压能力的过程。
这一过程通常包括以下几个方面:土石坝的力学特性分析、坝体稳定性分析、滑坡分析以及抗震分析与设计。
首先,土石坝的力学特性分析是对土石材料的力学性质进行研究,包括孔隙比、饱和度、黏聚力和内摩擦角等参数的测定。
这些参数对于土石坝的稳定性具有重要影响。
其次,坝体稳定性分析是通过计算土石坝的滑动力和倾覆力,来评估坝体的稳定性。
滑坡分析是为了识别和预测土石坝可能发生的滑坡形式和程度,从而采取相应的防治措施。
最后,抗震分析与设计是为了保证土石坝在地震作用下能够充分发挥其抵御震害的能力。
土石坝稳定性监测技术是对土石坝运行过程中各种物理量(如温度、应变、压力和位移等)进行实时监测和分析,以判断土石坝是否存在异常情况。
稳定性监测技术广泛应用于土石坝的建设和运维过程中,能够及时发现和处理土石坝的安全问题。
常见的土石坝稳定性监测技术包括激光位移计监测、水平位移测量、孔隙水压力测量和应力监测等。
激光位移计监测技术通过激光束的测量和分析,可实时监测土石坝的位移变化。
水平位移测量技术可以通过测量土石坝结构的水平位置和变形来评估坝体的稳定性。
孔隙水压力测量技术通过在土石坝内部埋设压力传感器,实时监测土石坝内部的水压力变化。
应力监测技术可以通过测量土石坝结构的应变来评估坝体的稳定性。
土石坝稳定性分析与监测技术的研究对于确保土石坝的安全运行具有重要意义。
通过分析土石坝的力学特性和稳定性,可以预先识别潜在的稳定性问题,并采取相应的措施来加固坝体结构。
同时,通过实时监测土石坝的物理量变化,可以及时发现坝体的异常情况,并采取措施进行修复和调整。
水利水电工程中的土石坝施工技术研究1.引言土石坝作为水利水电工程中重要的水利工程之一,其施工技术直接关系到坝体建筑质量和安全性,同时也对环境保护和经济效益有着重要的影响。
因此,对土石坝施工技术进行深入研究具有重要的理论意义和实践意义。
2.土石坝施工技术现状目前,土石坝施工技术已经取得了较为显著的成就。
在施工过程中,随着各种新材料、新工艺的不断涌现,传统施工方式逐渐被更新和改进。
目前,针对土石坝施工技术,主要有以下几种重要的新技术新方法。
2.1 隔水沉箱施工技术隔水沉箱施工技术,是一种利用沉箱实现坝基施工的新型技术。
在施工过程中,先在坝基下挖出沉箱,在沉箱内进行施工,然后对沉箱进行加固,最后从上部注浆封住沉箱。
该技术具有施工周期短、精度高、质量好、占用土地少等优点。
2.2 钢板水工板桩施工技术钢板水工板桩施工技术,是利用钢板水工板桩顶升技术建造土石坝的一种新技术。
在施工过程中,首先根据设计要求建立施工控制网络,然后按照顶升方法实现钢板水工板桩的桩头、桩身的安装和覆土。
该技术具有施工速度快、功率短、施工周期短、保费率低、质量稳定等优点。
2.3 泥浆墙施工技术泥浆墙施工技术,是指利用泥浆在深层土中形成一条带有强度和密实度的帷幕带,从而达到提高地基承载力和防渗作用的一种施工技术。
该技术主要应用于洒家坝基础加固、溢流坝边坡处理和河道防浪堤护等方面。
该技术具有施工难度低、成本省、效果显著等优点。
3.土石坝施工技术存在的问题及对策在土石坝施工过程中,虽然各种新技术、新方法不断更新,但仍然面临着许多问题。
随着设施、工艺、材料等各方面的不断更新,土石坝施工技术存在的问题也不断得到解决。
下面是一些主要的问题及对策:3.1 导流施工难度大。
土石坝导流施工是水利工程中一个非常关键的部分。
针对导流施工难度大问题,可以采取土工合成材料导流、导流管等新技术,提高导流施工的效率和安全性。
3.2 施工安全风险高。
土石坝施工过程中,由于地形复杂、施工环境恶劣等因素,施工安全事故并不少见。
土石坝施工技术要点全总结土石坝是一种靠土石材料堆砌而成的大坝构造,它具备成本低、易于施工等优点,因此在水利工程中得到广泛应用。
土石坝施工技术的关键在于保证坝体的安全性、稳定性和密实性。
下面将对土石坝的施工技术要点进行详细的总结。
一、坝体选择与布局1.选择合适的坝址:要考虑地质条件、水力条件和工程经济性,并进行详细的地质勘察和工程地质条件评价。
2.确定坝型和布置:要根据坝址特点采用合适的坝型,如土石坝可分为常见土石坝、心墙坝和卵石坝等,同时确定坝顶高程和坝体长度等。
二、坝体建设工艺1.挖台阶:在坝基上挖取一定深度的台阶,并将台阶上部土方料推到坝身一侧,形成倾斜堆石坡。
2.石台阶建设:在坝基台阶上,从坝底向上铺石,选择合适的石块进行石台阶的铺砌,使之夯实,形成一个坝体的稳定基础。
3.坝体剖面建设:根据设计要求,按顺序堆石夯实,一般采用上层、下层夯实法,即先夯实下面一层,在搭建上层,保持坝体的稳定性。
4.坝顶施工:完成坝体夯实后,对坝顶进行修整,确保坝顶平整、流向合理,并进行密实处理。
三、坝体夯实工艺1.湿夯法:坝体土石混合料加水充分搅拌后直接夯实。
优点是施工速度快,坝体孔隙率低,但受天气条件和水分控制影响较大。
2.干夯法:将坝体土石混合料晾晒至一定干度后夯实。
优点是坚实耐久,施工过程不受天气影响,但施工周期较长。
3.湿干夯结合法:先进行湿夯,使土石混合料形成初步的稳定形态,然后再进行干夯。
具备夯实效果好、孔隙率低等优点。
四、坝体裂缝控制1.夯实质量控制:通过夯实频率和夯击能量的控制,保证坝体的夯实质量,减少坝体内部和表面的裂缝。
2.排水系统建设:适时设置排水管道,加强坝体内部和坝底的排水能力,避免积水对坝体的影响。
3.调整过程监测:在工程施工过程中,根据调整过程监测结果及时调整施工和夯实工艺,避免坝体出现不均匀沉降等问题。
五、坝体的消力与排水系统建设1.坝体表面排水:设置坝体表面排水沟或排水管道,排除雨水和洪水对坝体的冲刷和侵蚀,提高坝体的稳定性。
水利工程土石坝枢纽设计研究【摘要】本文探讨了水利工程土石坝枢纽设计研究的背景和研究意义。
通过介绍土石坝枢纽设计的基本原理、主要内容以及影响因素,阐述了水利工程土石坝枢纽设计的技术要点和实例分析。
研究发现,土石坝枢纽设计在提高水利工程效率和防洪减灾方面具有重要作用。
结论部分总结了本文的研究启示,提出了未来研究方向。
这些研究成果将为水利工程土石坝枢纽设计提供参考,并促进相关领域的发展和进步。
通过本文的探讨,可以更深入了解水利工程中土石坝枢纽设计的关键技术和要点,为相关工作提供指导和参考。
【关键词】水利工程、土石坝、枢纽设计、研究、背景、意义、基本原理、主要内容、影响因素、技术要点、实例分析、启示、未来研究方向、结论总结1. 引言1.1 水利工程土石坝枢纽设计研究的背景水利工程土石坝枢纽是现代水利工程建设中非常重要的一部分。
随着人类社会的发展和经济的不断增长,对水资源的需求也越来越大,而土石坝枢纽正是为了有效地调控水资源而设计的。
在过去的几十年里,随着科学技术的发展,水利工程土石坝枢纽设计也在不断创新和完善。
水利工程土石坝枢纽设计研究的背景可以追溯到人类早期对水资源的利用。
古代人们就开始修建各种水利工程,用来灌溉田地、防洪排涝。
随着社会的不断发展,对水利工程的要求也越来越高,传统的水利工程已经不能满足现代社会的需要。
水利工程土石坝枢纽设计研究应运而生,旨在提高水利工程的效益和安全性。
1.2 研究意义水利工程土石坝枢纽设计研究的意义在于提高水利工程的效率和安全性。
土石坝枢纽是水利工程中重要的构筑物,其设计的合理性直接影响到水利工程的运行和维护。
通过对土石坝枢纽设计的研究,可以更好地理解土石坝的结构和功能,提高设计的科学性和实用性,从而减少水利工程建设和运行中可能出现的问题和安全隐患。
水利工程土石坝枢纽设计研究的意义在于提高水利工程的效率和安全性,促进水资源的可持续利用,为水利工程的建设和运行提供科学依据和技术支持。
水利水电工程中的土石坝施工技术研究刘珂摘要:土石坝填筑不单单是简单的用石头和泥土对大坝进行填充,在施工过程中,稍有不慎就会影响到大坝今后的使用情况。
作为需要严谨对待的施工建筑,在进行大坝填充的过程中要保证填筑所需要的材料不会出现质量问题。
运用专业的建筑技术能力,对施工现场进行严格的质量监管和控制是建筑人员应该注意的问题。
本文将从土石坝填筑过程中的质量控制方面给出建议。
关键词:土石坝;施工技术;水利水电引言作为基层水利工作者,土石坝技术是必须要掌握的专业技术之一。
本人一直从事土石坝的设计、施工和建设管理,工作中对土石坝技术上的创新进行了研究和探讨,形成了一些研究成果,现撰写成文,以供基层的同行参考。
1水利水电工程中的土石坝施工技术1.1施工准备(1)工程地质勘察。
提前对工程地质地貌结构、水文条件、交通情况、土质厚度等施工因素进行综合勘察,合理制定碾压土石坝施工方案,有效规避施工风险,预防各类施工问题的出现。
在该工程中,尾矿库区分布在晚古生代陆缘盆地,场区附近构造主要表现为褶皱和断裂。
矿库周边地质结构存在熔岩、崩塌及危岩体等不良地质作用。
同时,坝址区分布地层由细砂、粉土、圆砾、强风化粉砂岩、中风化粉砂岩、强风化泥岩等构成,该区域地表水主要由大气降水、径流沿线泉水进行补给。
最终,该工程选择建设碾压式土石坝,施工场地内没有出现泥石流、地面沉陷、活动性断裂、采空区等不良地质作用。
(2)筑坝材料的选取。
在工程施工中,筑坝材料料场与坝址区间隔距离为2km,所选取筑坝材料与地层岩性为卵砾石,料场表面无植被覆盖,可开采面积大、地下水位埋深大、已探明储量满足土石坝施工要求。
1.2防渗体结合面施作(1)防渗体与坝基结合面。
坝基作为承受整个坝体自重及其他外加荷载的重要部位,其稳定性与承载性直接决定着大坝的安全稳定运行,因此,与坝基结合面处理时应结合基础自然承载力、坝高、筑坝材料等予以综合考量。
首先,对于土质坝基,应调节其表层含水量至施工含水量允许上限,然后用与防渗填料相同的压实系数予以碾压,之后刨毛再填筑压实。
试论水利工程土石坝与围堰的施工技术要点目前在水利工程的建设中其各类施工技术也在不断的完善,其中土石坝及围堰作为水利工程中的重点施工部分其技术的应用也受到了极大的重视。
为此本文通过对土石坝及围堰中的技术要点进行分析来提出在实际的施工中需要注意的技术内容及施工要求,并立足于此研究如何将其施工技术更好的应用于水利工程建设之中,以此来确保水利工程的建设质量可以达到相关的规定标准要求。
标签:水利工程;土石坝;围堰;施工技术在水利工程中土石坝作为堤坝的一种其主要起到挡水、蓄水及泄洪等作用,因此一直是水利工程中极为重要的施工组成部分,而围堰则属于围护结构,其可以在水利工程施工的过程中进行挡水截水,以此来保证工程建设的顺利进行。
以下对土石坝及围堰的施工技术要点进行了详细的研究及阐述,在实际的水利工程施工中具有一定的参考价值。
一、在水利工程中土石坝的施工技术应用分析1、土石坝的种类分析分类从当前现状来看,土工膜防渗土石坝、土石坝主要包括粘土心墙坝、沥青混凝土堆石坝、定向爆破堆石坝、混凝土面板堆石坝等。
土石坝和堆石坝的界限并不是很明显,加上近些年来的改进应用,二者的差别更小,所以堆石坝也应纳入土石坝的范围。
2、优点和缺点土石坝获取原材料比较方便,除了对原材料要求不高,其修建时也无需过多的钢材木材,节约了运输成本。
结构简单、工序少,施工较容易,扩建和维修时难度较小。
由于土石坝自身主要是土石散粒体,适应力强,对地基也没有过高的要求。
其不足之处在于,土石堆筑成的土石坝由于缺少黏性,彼此间的粘聚力较小,所以坚固性也相对不足。
3、土石坝施工中的技术要点分析(1)对土石坝料场进行布置。
在土石坝施工中其所应用的材料较多,其关系着后续施工是否可以顺利进行,因此在土石坝施工中必须要对其原材料进行严格的管理及养护,防止土石坝施工材料因保管不当而出现性能改变的问题。
并且在材料进场应用之前需要对其进行复检,防止不合格的材料入场使用。
(2)对土石坝材料进行加工。
高土石坝关键技术研究靳国厚郭志杰卢湘中国水利水电科学研究院,北京,10044摘 要 为了提高我国200m级高土石坝的设计和施工水平,电力工业部“八五”国家科技攻关课题针对高堆石坝关键技术、混凝土防渗墙材料及接头型式、防渗墙施工、高土石坝抗震、勘测关键技术和高土石坝施工水力学问题等进行了研究,取得了一些重大研究成果。
这些成果对减少工程投资,加快施工进度,保证工程安全有重要意义。
关键词 高土石坝 防渗墙 抗震 勘测技术 施工水力学 攻关课题 随着土石方开挖、运输和压实大型施工机械的发展,修建以当地材料为主的高土石坝已成为国内外坝工建设的一个重要发展趋势。
土石坝对坝址地质条件适应性强,可就地取材,节省三材,在近期建设和拟建的高坝中,土石坝占有很大比例,如天生桥一级面板堆石坝、小浪底心墙堆石坝、洪家渡面板堆石坝和冶勒心墙堆石坝等。
为了高质量地完成高土石坝的设计和建设任务,电力工业部“八五”国家科技攻关项目开展了200m级高土石坝关键技术研究。
通过5年科技攻关,取得了许多重大成果,这些成果已在工程中得到应用,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。
高土石坝关键技术研究成果,已通过国家计委组织的专家验收,总体水平达到国际先进水平。
1 宽级配砾石土作200m级高堆石坝心墙防渗体材料 结合瀑布沟土质心墙堆石坝工程,对黑马料场宽级配砾石土进行了系统的室内和现场试验,从工程性质、填筑标准、渗透与渗透稳定性、施工质量控制等方面进行综合分析,认为只要将黑马料场的砾石土去除大于80mm颗粒后,其分类即可由原来的不良级配砾GP改变为粘土质砾GC,平均级配中小于5m m及0.1mm的颗粒含量分别为50%和22%,渗透系数达10-5cm/s~10-6cm/s,渗透破坏比降在有反滤保护条件下可达100以上,可满足瀑布沟200m级高土石坝心墙防渗土料的要求。
因此,可就地取材,避免了从远距离运料或采用人工掺和料。
研究中发现,渗透系数随压实密度增大而明显减小。
其压实标准可根据室内标准击实试验结果按细料压实度选用,并用三点快速击实法进行现场控制。
还对宽级配砾石土的变形及强度特性、水力劈裂、抗拉强度及断裂韧度、渗透稳定和反滤料设计进行了系统研究,得出了有规律性的成果。
为验证以上成果,还进行了现场碾压试验,得出与室内试验基本相同的结论。
以上成果为解决瀑布沟高坝心墙防渗料问题提供了科学依据,已在瀑布沟工程初步设计中采用。
2 混凝土防渗墙墙体材料本项研究课题研制了高坍落度、高强、低弹的常规混凝土及低强、低弹和中强、低弹的塑性混凝土两种墙体材料,为提高我国防渗墙成墙质量及解决瀑布沟高坝深墙问题提供了技术基础。
高强、低弹混凝土以水泥等无机材料为主,掺用了少量水溶性有机材料配成,其坍落度大于18 cm,28d抗压强度为51.4M Pa,28d弹性模量为21.5×103MPa,弹强比418,还成功地开发了50、45、40、35、30M Pa5个等级的配比供选用。
在冶勒100m深墙一个槽段的试验中试用,效果良好,力学特性与室内试验基本相同。
瀑布沟工程设计中 收稿日期:1997-04-28 本文为国家“八五”科技攻关专题成果33设计施工水 力 发 电已采用这种高强、低弹墙体材料。
在低弹、低强和低弹、中强两种塑性混凝土的配方中掺加膨润土、粘土等材料后,28d的强度和弹模分别为2.9MPa~4.4M Pa和169.2M Pa~217.9MPa,以及9.25M Pa~9.51M Pa和700 M Pa~1000M Pa,渗透系数及弹强比都满足要求。
成果曾在小浪底围堰防渗墙上应用。
此外通过室内三轴试验,研究了塑性混凝土的力学特性和渗透特性,建立了损伤力学模型,提出了相应的设计方法和安全判据。
3 瀑布沟高土质心墙堆石坝应力变形计算及心墙与防渗墙接头型式研究 瀑布沟坝高186m,坝基冲积层最大厚度75.36 m,考虑坝、防渗墙及地基联合作用的计算十分复杂,而坝与墙的连接型式又是防渗体系的关键因素和薄弱环节,对其应力状态和安全有决定性的影响,因而在设计中考虑了通过廊道连接的刚性接头、软接头、空接头及直接插入心墙等4种连接型式。
在分别通过有限元计算、离心模型试验及大比尺土工槽模型试验进行试验和分析论证后,认为插入式方案墙体受力状态简单,墙体应力可不超过30M Pa,其数值比空接头略大,比刚性连接小得多。
由于空接头防渗结构不可靠,软接头施工复杂,填料选择困难,难以满足高水头作用下的防渗要求,推荐采用直接插入的连接型式。
研究成果表明,在墙顶及周围一定范围设置高塑性粘土区,对改善接头部位的应力及变形状况有明显效果。
此外,还通过坝、墙及地基联合作用的有限元计算,论证了插入深度、高塑性土范围等的影响。
这些成果为高土质心墙堆石坝提供了合理的设计参数。
在三维有限元计算中还开发了全弹塑性的数学模型和计算程序。
用离心模型进行深厚覆盖层上高坝的试验在国内外也是首次进行。
4 以冲击反循环钻机为中心的深厚覆盖层中混凝土防渗墙造孔成套技术 CZF系列冲击反循环钻机是在原有冲击钻机的基础上,创造性地解决了双绳同步卷扬机构的关键技术,研制出CZF1200及CZF1500两种新型冲击反循环钻机,既保持了冲击钻机的优点,又能提高工效,适应大规模工程及深墙要求,是适合我国国情的优质高效防渗墙造孔主机。
CZF型冲击反循环钻机的配套机具,包括泥浆循环净化系统、排渣管快速接头、适用于各种地层的不同钻头、砂石泵真空自动启动装置、用于墙段接头孔造孔的液压可张式双反弧钻头等。
其中泥浆循环净化系统可减轻或避免泥浆对环境的污染,有很大的环境效益;液压可张式双反弧钻头解决了过去接头孔造孔速度慢、质量不能保证的问题。
根据主机和配套机具的情况,开发出以钻吸式出渣为主及两钻一抓等槽孔钻凿、泥浆循环、双反弧钻头造接头孔、采用优质膨润土泥浆等一系列施工工艺,与特殊地层钻进及孔内事故处理方法等一起,形成了一套完整的槽孔钻凿工艺,并为以上工艺编制了相应的施工技术规程。
研制成功的CFJ型超声波槽孔检测仪可以一次检测槽深、槽宽、倾斜度、孔底淤积厚度等4项参数,实现了自动测量、数字显示,并自动打印记录,试用结果证明其技术性能良好。
上述机具及工艺已全部转换为生产力,在小浪底、三峡工程、北京地铁等重点工程中应用。
迄今已推广使用冲击反循环钻机30台,累计完成造孔进尺近2.65万m,其工效为老式冲击钻机的2倍~3倍,并为解决三峡二期围堰防渗墙及冶勒水电站100m级深墙造孔问题提供了技术保证。
5 高土石坝抗震研究结合瀑布沟、小浪底等5座200m级高土石坝,进行了坝料和地基土动力工程性质以及动力分析和抗震措施的系统研究。
对粗粒土防渗体材料的动力特性、砂土液化、动力分析方法、地震破坏准则、抗震措施等都有创造性的成果。
在试验室测试技术方面,在大、中型动三轴仪上增加一些附加装置,可以用波速法和局部轴向应变测试法测定小应变范围内的粗粒料动力特性,并试验研究其影响因素,得出应采用优质材料、提高填筑密度、增加土体围压、控制渗流等来减少坝体的地震变形。
通过砂料液化试验研究,认为提高粗料含量,使其具有强透水性,并有良好排水边界,以及采用振动碾将砂料压实到相对密度0.8,是防止砂料液化和变形的两项主要工程措施,并得出各种条件下应力和残余剪应变关系。
防渗体土料在高应力和复杂应力条件下的动强度、抗裂和加筋土动力特性研究表明在围压1.5 M Pa范围内,土的动强度仍保持线性关系;主应力轴偏转、中主应力等因素对动强度有明显影响,并给出了可供设计应用的校正值;土料加筋对抗裂有明显的优越性;并提出了饱和土体的动力广义弹塑34水 力 发 电 1997年第10期性模型及其参数测定方法。
在砂土液化方面,主要研究了砂土结构性以及饱和砂在循环应变和复杂应力状态下的动力特性。
表明原状砂和重塑砂的动力特性有明显的差异,为此提出用原位剪切波速模拟砂土结构性影响,控制室内试验的试样制备,并提出了以循环稳定时的累积孔压或累积应变值不超过允许值作为门槛应变的新概念。
通过对高土石坝动力分析中的几个关键技术问题的研究,开发了可在微机上运行的三维有限元总应力和有效应力静动力分析程序;提出了一套包括抗滑安全系数、震陷量、液化度和断裂准则在内的地震破坏准则;提出和论证了几种高土石坝的切实可行的抗震措施。
通过试验研究和计算分析,论证了瀑布沟高土石坝坝基砂土层在坝体荷载下不会液化及坝体防渗体及大坝不会出现严重地震破坏,但局部裂缝的可能性不能排除的结论。
6 勘测新技术及其综合应用研究紧密结合二滩、锦屏、桐子林、东风等工程,进行了大量试验室及现场试验研究和理论分析,研制了定向取心装置、密度探头、3000系列测井仪、钻孔水位自动观测仪等新设备,形成了砂砾石层取心、地应力测试与分析、高分辨率工程地震勘探、电磁波层析成像、岩石裂隙结构面计算机处理系统、钻孔原位密度测试及自振法测岩土渗透系数和钻孔地下水位长期监测系统等项新技术。
在坝基工程地质、水文地质勘探方面更新了勘测手段,解决了常规勘测手段难以解决的地质问题,提高了勘探速度和测试精度。
在岩体裂隙网络统计和岩体力学参数测定方面,利用数学形态学、分维几何学原理,通过计算机对现场摄录图象进行处理,生成三维岩体裂隙网络,进而进行岩石力学参数的预测。
利用定向取心及钻孔岩心试验室试验进行地应力测试和推算,结果与现场测试相近。
利用技术含量高的工程物探技术,如地震勘探技术及地震波、电磁波层析成像技术等,对岩溶及岩体地质结构勘探的精度和速度有进一步提高。
这些成果具有重要理论意义和实用价值。
7 各种型式内消能工的研究研究了导流洞改建为永久泄洪洞的许多型式。
突扩式空板洞的研究,首次系统量测了各种型式孔板及多级孔板的流场、消能特性、孔板初生空化数及其缩尺影响,为优化多级孔板洞提供了依据;采用消涡环消除孔板角隅空化,不仅可防止孔板空蚀破坏,还增加了孔板的消能效果。
这些研究使我国在孔板洞的布置、体型设计、水力计算及数值计算等方面达到国际先进水平。
研究成果用于小浪底等工程的孔板洞,节省了大量投资,并降低了出口流速,增加了安全性。
旋涡式竖井泄水道研究,针对我国国情解决了大泄量、高落差、大能量的导流洞改建为永久泄洪洞的技术问题,研究证明采用压力短进水口、旋流竖井和导流洞所构成的旋涡式竖井溢洪道在技术上是可行的。
研究提出了进水口旋涡式竖井的优化体型,这种体型使流态稳定、消能可靠、改善了空化特性。
为导流洞的永久利用开拓了一条途径。
涡旋式内消能工有两股水流同时进入消能室,此两股水流系由内旋和外旋引水道分别引入。
这种布置可将巨大能量在短距离内消煞,研究成果表明,从沿程时均压力分布、流速分布、脉动压力、掺气和排气过程及消能方面看,涡旋式内消能工是一种导流洞永久利用的途径之一。