高土石坝地震加速度分布研究
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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。
主要工程技术问题及对策1、泄洪洞泄流能力不满足要求设计洪水标准为1000年一遇,流量2080 m3/s;校核洪水标准为10000年一遇,流量2580 m3/s。
泄洪任务主要由位于左岸的溢洪道和泄洪洞承担。
溢洪道偃顶高程3084.0m,1孔,孔口尺寸13×16m(宽×高),采用弧形工作闸门。
泄洪洞进口高程3020m,洞径6m,出口尺寸5×5.6m(宽×高),采用弧形工作闸门。
根据规划设计,坝前校核洪水位3100.10m时,溢洪道和泄洪洞的泄量分别为1635m3/s和948 m3/s。
但根据复核计算,在水库校核洪水位时,溢洪道和泄洪洞的泄量为1687m3/s和622m3/s。
泄洪洞的泄流能力比原设计低326m3/s,总泄流仅为2309m3/s,无法满足泄洪需求。
对此问题,我们在下一步设计中将采取有效措施,争取在维持水库水位不超过3100m的前提下满足泄流能力。
2、泄洪洞出口压坡体型设计不合理规划设计泄洪洞洞径6m,面积28.27m2;出口尺寸5×5.6m(宽×高),面积28m2。
根据《水工隧洞设计规范》(SL279-2002)中3.2.8:“若隧洞沿程体型无急剧变化,出口段断面面积宜收缩为洞身断面的85%~90%”。
泄洪洞出口断面体型明显设计不合理。
对此问题,我们将在下一阶段优化泄洪洞出口断面体型,使其满足水力学条件。
3、粘土心墙堆石坝建筑材料料场运距偏远问题上寨水电站挡水建筑物选用当地材料坝——粘土心墙堆石坝,根据规划报告提供的资料及现场查勘,坝址附近的土料场仅为上寨土料场,但其储量偏小,远不能满足大坝粘土填筑要求。
其余土料场运距偏远。
土料上坝平均运距约35Km。
各料场土料的质量相近,塑性指数、粘粒含量、渗透系数均能满足要求,但普遍存在强度偏低的问题,部分土料场天然含水率偏低。
下阶段建议在坝址附近再进行建筑材料勘察,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研究坝址附近两岸山体全风化覆盖层作为心墙填筑材料的可能性。
新国家地震动参数区划图下某面板堆石坝抗震稳定研究徐海涛1,李登华2(1.国家能源集团新疆开都河流域水电开发有限公司,新疆库尔勒841000;2.南京水利科学研究院水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏南京210029)[摘要]新版国家地震动参数区划图调整了部分地区动参数,导致某水库可能出现已建大坝设计设防烈度低于现行规范的情况,故此,本文采用拟静力法对某水库面板堆石坝的抗震稳定性进行分析,计算各类工况下的安全系数。
研究表明:在新动参数下,该面板堆石坝安全系统仍能满足现行规范要求。
[关键词]面板堆石坝;拟静力法;抗震稳定分析;安全系数[中图分类号]TV641.4[文献标识码]B[文章编号]1002—0624(2020)10—0060—03地震发生时,其动荷载会极大地降低面板堆石坝坝坡的稳定性,可能会引起滑坡,进而导致溃坝等灾害,因此,有必要研究地震荷载下坝坡的稳定性。
拟静力法是一种用静力学方法近似解决动力学问题的等效算法,即将坝体各质点所受到的地震惯性力作为静力作用加载在各质点处,再采用静力的方法计算坝坡的抗滑稳定安全系数。
目前,广泛应用的极限平衡法有瑞典圆弧法、简化Bishop法、MorgensternPrice法、Spencer法、Sama法等。
该方法理论简明,参数易于确定,计算方法简单,被工程设计人员广泛使用[1-5]。
参照我国行业现行规范[6],一般采用拟静力法计算面板堆石坝的抗震稳定性,复杂结构工况时采用有限元法对坝体和坝基的地震作用效应进行动力分析后,综合分析判断其抗震稳定性。
1某面板堆石坝基本情况某面板堆石坝,坝体共分为10个区域,从上游向下游依次为:面板上游面下部粉土铺盖(1A)及其石渣盖重区(1B)、垫层区(2A)、垫层小区(2B)、过渡区(3A)、反滤料区(3E)、排水体(3F)、主砂砾石区(3B)及下游堆石区(3CⅠ、3CⅡ)、下游干砌石护坡(3D)。
其中,垫层区水平宽3m;过渡区顶宽3m,向下逐渐变厚;主砂砾石区约占坝体断面的2/3;下游堆石区约占坝体断面的1/4,其高程1550m以上为3CⅠ区,高程1550m以下为3CⅡ区。
基于改进的地震动态分布系数及修正 D-P模型的高土石坝坝坡抗震稳定分析张锐;范增;陆建飞;迟世春【摘要】采用有限元法研究高土石坝的地震加速度分布,提出高度为250 m 级的土石坝建议地震加速度动态分布系数图示。
在此基础上,基于修正的Drucker‐Prager 弹塑性模型,利用强度折减法对高度为250 m 级的土石坝坝坡抗震稳定性作进一步分析,结果表明随着坝体地震加速度动态分布系数的降低,坝坡的临界安全系数有所提高。
%The seismic acceleration dynamic distribution coefficient suggested in the current code for seismic design of hydraulic structure (DL5073‐1997) is suitable for earth‐rock dams that are below a height of 150 m .However ,currently ,most earth‐rock dams being designed are higher than 150 m .Compared with low‐height dams ,tall dams have less constraint from the stiffness of their foundation and the self‐vibrating period of the high dam is prolonged under cyclic loading . During the seismic response of the dam body ,the high order self‐vibratin g period has more op‐portunities to coincide with the seismic predominant period and high order vibrations are easily activated and amplified ,which causes the seismic acceleration distribution to be dissimilar to that in shortdams .Using the finite element method , the seismic acceleration distribution of high earth‐rock dams can be analyzed .The analytical results allow for the determination of the seismic acceleration dynamic distribution coefficient of earth‐rock dams 250 m level in height .On the ba‐sis of these results ,employing a modified Drucker‐Prager model andstrength reduction tech‐nique ,further research on the slope seismic stability analysis of earth‐rock dams 250 m level in height was made .The conclusion of this analysis was that a decrease of the seismic acceleration dynamic distribution coefficient in the dam body causes an increase in the critical value of safety factor of the dam slope .【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2015(000)0z2【总页数】5页(P137-141)【关键词】高土石坝;加速度分布;修正 D-P 模型;稳定性分析【作者】张锐;范增;陆建飞;迟世春【作者单位】江苏大学土木工程与力学学院,江苏镇江 212013;江苏大学土木工程与力学学院,江苏镇江 212013;江苏大学土木工程与力学学院,江苏镇江212013;大连理工大学抗震研究所,辽宁大连 116085【正文语种】中文【中图分类】TV641.1我国水利水电资源丰富,所建的水利水电工程规模及数量都居世界前列,其中土石坝为优先选择的坝型之一[1],坝坡抗震稳定分析也成为土石坝设计的主要内容之一。