混凝土重力坝研究
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碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定研究【摘要】就我国当今常见的重力坝工程施工技术进行分析,以碾压混凝土重力坝为主的施工技术深受着人们的重视,无论是在施工技术、施工材料,还是施工观念上,都发生了翻天覆地的变化,使得整个施工流程发生了质的改变。
但是就我国早期水利工程分析,因为当初施工工艺、施工技术的不完善而引发的质量问题时有发生,给工程造成严重的质量问题,也引发了许多意料之外的安全隐患。
滑坡失稳便是这些问题中最为突出的一种,它的出现不仅给水利工程功能和耐久性造成影响,还引发了严重社会经济问题。
本文着重阐述了碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定技术,以供有关人士参考。
【关键词】坝基;混凝土;重力坝;抗滑稳定随着社会的发展和科学技术的进步,建筑行业的发展可谓是日新月异,建筑施工技术也得到了显著的提升。
目前,人们对建筑物要求日益严格的同时,传统的工程施工技术逐渐无法满足社会经济的发展要求,并且还容易产生质量和性能影响问题。
水利工程作为建筑工程中最为特殊的存在,它在施工中亦是如此,一旦施工技术、施工方法不够合理,极容易引发结构失稳破坏,产生重大的安全隐患。
碾压混凝土重力坝作为当今水利施工建设中最为常见的一种,它在提高水利工程效率和功能方面有着至关重要的意义。
在这里我们就这些问题进行研究分析,提出有关的控制策略。
1.碾压混凝土重力坝碾压混凝土重力坝是基于常态混凝土重力坝的基础上形成的一种新型的坝体结构。
这种坝体结构在施工建设的过程中,是通过采用拌和预制、吊篮运输以及平仓振捣控制的方法来进行施工。
在施工的时候如果坝体剖面较大的时候经常都是采用分块浇筑施工的方式来进行施工,以冷却接缝灌浆技术来管理,从而保证施工的正常进行。
碾压混凝土重力坝在当今的工程施工中,随着科学技术的进步其施工方法也发生了一定的变动。
同传统的施工方法相比较,它是采用无塌落的干硬性混凝土为主进行施工的,是采用土石坝机械运输方式来进行摊铺、碾压修筑形成的坝体结构,这类坝体结构在我国的水利工程项目中应用极为广泛,尤其是在近十年时间里,无论是施工技术、施工数量还是施工规模上,都发生了显著的变化,使得这一技术得到了明显的应用。
I能源管理LOW CARBON WORLD2020/11混凝土重力坝抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法安全性研究卢显科仲国电建集团北京勘测设计研究院有限公司重庆办事处,重庆400024)【摘要】通过抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法,对混凝土重力坝抗滑稳定安全性进行研究,总结抗剪与抗剪断两种抗滑稳定计算方法在不同坝高、岩性下的抗滑稳定安全系数规律。
结果表明,一般情况,无论硬质岩还是软质岩,以抗剪强度公式控制设计的混凝土重力坝,安全富裕度大于以抗剪断强度公式控制设计的混凝土重力坝;从坝高分析,坝高越高,两个公式计算的安全系数值差距越小遥【关键词】抗剪;抗剪断;抗滑稳定;安全系数【中图分类号】TV45【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2020)11-0112-021概述设计人员在进行混凝土重力坝抗滑稳定计算时,经常会遇到当采用其中一种计算方法计算的抗滑稳定安全系数已满足规范要求,但按另外一种计算方法计算的抗滑稳定安全系数仍然未满足规范要求的情况。
针对此情况,本文接下来将研究并总结其规律,为设计服务。
混凝土重力坝抗滑稳定计算常用的计算公式为抗剪断强度计算公式和抗剪强度计算公式。
我国水利行业混凝土重力坝设计时采用的现行规范为《混凝土重力坝设计规范》(SL319—2018),根据该规范6.4.1条,混凝土重力坝抗滑稳定计算应采用抗剪断强度公式或抗剪强度公式计算。
抗剪断强度、抗剪强度计算公式如下:f移W+c r A移P式中:K-按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数;C-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力,kPa;-坝基接触面截面积,m2;移W-作用于坝体上的全部荷载(包括扬压力,下同)对滑动平面的法向分值,kN;移P-作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的切向分值,kN;K-按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数;-坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数。
针对抗剪与抗剪断强度公式两种计算方法得到的安全系数,其安全系数允许值是不同的。
混凝土重力坝设计
1.坝址选择与地质条件评价:选择坝址是重力坝设计的首要任务,需
要考虑坝型适应性、地质条件、地形地貌、坝地基稳定性等因素。
地质条
件评价包括勘察地质、地下水位、地震烈度等因素的分析。
2.坝型选择:重力坝的坝型有直坝、弧坝、斜坝等多种形式。
根据坝
址地质条件、水流情况、工程需求等选择最适合的坝型。
3.坝体结构设计:重力坝的坝体是通过其自重来抵抗水压力的,设计
时需要确定材料的体积、高度、宽度等参数。
坝体的断面形状、坝顶宽度、坝底宽度等也需要根据地质条件和工程需求来确定。
4.导流设施设计:重力坝施工期间需要设计导流隧道或导流渠道来控
制水流。
导流设施的设计需要考虑水流量、水流速度、压力等因素。
5.坝基与坝体接触界面处理:坝基与坝体的接触界面处理对重力坝的
稳定性非常重要。
需要考虑界面的摩擦力、过渡带的设置等。
6.抗震设计:重力坝施工后需要能够承受地震力的作用,因此需要进
行抗震设计,包括抗震设防烈度的确定、地震力计算等。
7.渗流分析与防渗设计:重力坝在长期运行中可能会出现渗漏问题,
需要进行渗流分析,确定渗流路径和渗流量,并设计相应的防渗措施。
8.安全监测与管理:为了保证重力坝的安全运行,需要进行定期的安
全监测与管理,包括监测坝体变形、渗流情况、地震活动等。
总之,混凝土重力坝设计需要综合考虑地质条件、水流情况、工程需
求等多个因素,确保坝体的稳定性和安全性。
通过科学合理的设计,可以
建造出坚固耐用的混凝土重力坝。
混凝土重力坝
混凝土重力坝是一种利用大块混凝土凭借自身重力来抵抗水压和冲击力的建筑物。
它是水利工程和水电站建设中常用的一种建筑形式。
本文将对混凝土重力坝的基本原理、设计和施工进行介绍。
首先,混凝土重力坝的原理是利用混凝土的自重,通过重力来抵抗水压和冲击力。
混凝土重力坝的主要作用是防洪和蓄水。
它的体积大,重量大,结构紧密,可以有效地阻挡洪水,保护下游地区免遭洪灾。
同时,混凝土重力坝还可以蓄水,为下游提供水源和水利发电。
其次,在混凝土重力坝的设计方面,需要考虑多个因素。
首先是坝体的强度和稳定性,也就是要保证坝体能够承受水压和冲击力,同时不发生滑移或开裂。
其次是坝体的防渗功能,保证不会发生渗漏。
此外还需要考虑坝体的变形和温度变化,保持坝体的结构完整性。
混凝土重力坝的施工需要采取一系列措施。
首先是要进行地质勘探和现场勘测,确保施工地点符合要求。
其次是要进行基础施工,确保坝体有一个稳定的基础。
接着是混凝土浇筑,需要注意混凝土的配比和施工质量。
最后是调试和验收工作,确保建成的重力坝的质量和安全。
需要指出的是,混凝土重力坝在设计和施工过程中还需要考虑环境保护问题,避免对环境造成不利影响。
为此,需要采取措施来减少噪音和振动、防止土方失控和水土流失等。
总的来说,混凝土重力坝是水利工程和水电站建设中非常重要的一种建筑形式。
它的设计和施工需要充分考虑各种因素,以保证坝体的强度和稳定性、防渗功能和环境保护。
混凝土重力坝的建设将对保护人民的生命财产、发展经济和改善环境起到重要作用。
第!!卷第"期!##$年%月西北水力发电&’()*+,’-*’)./012./34)’1,15.)657’01)89:;!!<9;"================================================================>?@;!##$文章编号A B$C B D E C$F G!##$H#"D##"E D#"混凝土重力坝纵缝研究现状和发展趋势王功I陈尧隆I陈鹏飞I吕琦I张明霞I司政G西安理工大学水利水电学院I西安C B##E F H摘要A本文在分析混凝土重力坝纵缝应用和研究现状的基础上I比较了纵缝各种处理措施的优缺点I探讨了其在实践中的应用I指出了混凝土重力坝纵缝研究方面的不足之处I指出了混凝土重力坝纵缝研究的方向I及其发展趋势J关键词A混凝土重力坝K纵缝K并缝K通仓浇筑K灌浆K研究现状K存在问题中图分类号AL8$E!文献标识码A MN引言重力坝的断面尺寸一般都较大I施工时常须分缝浇筑J常见的分缝方式有横缝I纵缝I水平缝J 纵缝通常都是一种临时性的施工缝和温度缝J纵缝的布置形式很多I归结起来I可分为A G B H垂直纵缝I G!H错缝I G"H斜缝J垂直纵缝是采用最多的一种浇筑混凝土坝的方法J一般在纵缝面上须留设键槽I布置灌浆系统I在坝体冷却到稳定温度时进行灌浆封堵J从结构上来看I纵缝将完整的断面切割为几块I会引起显著的应力重分布J所以一般对纵缝必须进行灌浆处理J由于这些耗费巨大I需要强大的冷却容量I而且不能在坝体浇筑后即行蓄水I对工程建设总的进度有影响J并且灌浆后也不能很好地保证坝的整体性J基于这些影响I近!#年来I国内对纵缝进行不灌浆而采用并缝处理的措施进行了研究J研究方法主要有模型试验法I在坝体内布置观察仪器I以及有限元计算法J研究的内容主要有A垂直纵缝并缝不灌浆的坝体的结构应力分布性态I分析纵缝开度的位移情况I纵缝对坝体位移的影响I对自重应力的影响I对水压力的应力的影响I对温度收缩应力的影响I以及对结构自振频率的影响K并作了整体浇筑坝体I纵缝灌浆坝体I不灌浆坝体的三方面的方案比较J对于具体工程和试验各家较一致的结论是A混凝土重力坝采用纵缝不灌浆并缝的措施是可行的J其中以文献O"P叙述较具体和全面I具有代表性J同时I也有少数几篇文章I提出了设置宽缝的观点A为了加速坝块天然冷却和避免纵缝灌浆I宜采用设置宽缝的方法I把纵缝宽度增加到B Q!R 左右I在坝体冷却到预定的温度时I用无收缩的低温混凝土回填这些宽缝J此外I通仓浇筑不设纵缝的措施应用实例逐渐增多J以往是应用于低坝I近年来由于温度控制和施工浇筑水平的不断提高I已能应用到B E#R 甚至更高的坝J特别是碾压混凝土重力坝在百米以下不设纵缝I在国际上基本上取得了较一致的看法JS混凝土重力坝纵缝研究现状S;N灌浆处理措施在实践中纵缝普遍采用灌浆处理措施I它的优点是A可根据施工浇筑设备及温度控制能力I合适地确定纵缝间距I以保证施工质量I解除温度应收稿日期A!##$D#E D#"作者简介A王功G B%C"D H I男I山西大同人I西安理工大学在读硕士K陈尧隆G B%E T D H I男I湖南双峰县人I西安理工大学教授I博士生导师J力和避免开裂!并可适用于任何高度的大坝"各浇筑块可分别上升!彼此间干扰较少!有利于施工安排!保证大坝安全运行#缺点是$纵缝是结构上的薄弱环节!虽然经过灌浆处理!也不能使坝体完全恢复整体作用!即其整体性欠于用通仓法浇筑的坝体"纵缝必须在坝体冷却到稳定温度后灌浆!而一般高坝的自然冷却速度是极慢的%数年甚至几十年后才达稳定&!所以采用纵缝灌浆时通常相伴的总是在坝体内布置冷却水管和缝面上的灌浆系统!费用很高!待到灌浆后才蓄水!延缓工程建设总进度!影响效益#文献’()列举了国内几个工程$如龚咀重力坝纵缝灌浆!潘家口宽缝重力坝的纵缝灌浆等#通过研究分析得出$纵缝灌浆如果施工工艺不理想!或灌浆后坝体温度继续下降!或由于水泥浆液收缩!或充填水泥结石强度低!或气温变化等原因!经过灌浆的纵缝并未使坝体真正联成整体#*+*设置宽缝处理措施宽缝处理措施一般在老坝加高!或是隧洞顶部及拱结构顶部封闭应用的较多#它的优点是不进行灌浆!节省灌浆系统所用的大量钢材!利用坝体的天然冷却!可以减少在冷却水管中的通水时间!降低了人工冷却的成本#它的缺点是在填缝以前坝体不能蓄水!推迟了水库的运行时间!影响了效益#*+,通仓浇筑过去通仓浇注只能应用于低坝!近几十年来由于碾压混凝土坝的发展!已能够应用到高坝上了#这种浇筑方式的优点是坝体的整体性可以得到保证!对施工进度有利!大坝浇筑后即可蓄水!或可提前蓄水!使工程提早发挥效益#如文献’-)中所述!福建省南靖县下埔村附近的南一水库!常态混凝土重力坝坝高.-+/01+#结合工程具体情况!采用全方位全历时动态温度控制!取消了坝体纵缝#运行实践证明!取消纵缝的设计是成功的#它的缺点是$浇筑面积很大!需要相适应的施工设备和严格的组织措施!否则较易产生质量事故"由于浇筑块尺寸很大!温度应力极大!故需要极其严格的温度控制措施!要进行详尽的温度控制设计!需要巨大的冷冻容量及大量其他施工设备!否则必将产生危害性的裂缝#朱伯芳院士等人的研究指出!通仓浇筑的常态混凝土重力坝很容易出现劈头裂缝!这主要是由于坝内不设纵逢!不进行二期冷却所致#碾压混凝土重力坝对产生劈头裂缝的问题也应给予重视#*+2纵缝并缝处理措施纵缝并缝处理措施在实践中应用的不是很多!但在理论研究领域中较活跃#通常在基础的强约束区分纵缝!待混凝土浇筑至一定的高度!脱离了基础的强约束区!进行并缝!并缝后进行通仓浇筑#它的优点是在坝体分缝既解决了混凝土强约束区易产生拉应力的问题!又可不必对纵缝进行灌浆处理#结合了通仓浇筑和纵缝灌浆的优点#文献’3)水口水电站大坝为悬臂式混凝土重力坝!通过研究确定选用一个坝段进行纵缝并缝不灌浆措施的研究与实践#通过计算和原型观测!认为纵缝并缝处理后能够满足坝体间应力传递!上下坝块稳定安全系数能满足规范要求!这一技术是可行的#并给出了并缝顶部构造图见图4#图4并缝顶部构造示意图%高程单位$1"尺寸单位$51&*+6锚索并缝文献’4)提出了锚索并缝!该法具有一定的效果!但具有施工技术要求高且对薄壁结构不太适合的缺点#一般来说实用于已建工程!用于纵向贯通型裂缝的补救工程措施#如参窝重力坝由于施工时采用通仓浇筑的方法!不久即自然形成3条贯通型裂缝#为了加强坝体的整体性工作性能!曾对纵缝实施了预应力锚索处理方!运行良好锚索并缝构造图见图3#图3锚索并缝构造示意图78第8期王功!等混凝土重力坝纵缝研究现状和发展趋势!"#拉锚加固拉锚加固措施$在大坝中目前较少采用$仅在除险加固工程中少数工程采用%文献&’(提出了拉锚加固的方法$用拉锚加固措施可以增强坝体的刚度$改善变形状态$对提高承载力有一定作用$但施工复杂$技术要求高$投资大$在实际工程中不宜采用%拉锚构造示意图见图)%图)拉锚构造示意图*纵缝研究存在的问题及展望就国内的资料来看$在纵缝研究方面$以下几方面的内容较少%+,-就纵缝并缝措施而言$对并缝后上部混凝土与不分缝整体浇筑后的同一部位的混凝土应力.位移.变形进行比较分析的较少$进而从结构方面怎样具体确定并缝高程的合理位置探讨的很少%+/-并缝后$缝面设键槽与不设键槽的情况进行比较分析的很少$研究分析键槽对坝踵.坝址的应力$和对坝体整体性程度的影响有多大$既敏感性如何$也研究的少%+)-混凝土重力坝坝体的温度对应力的影响是很大的$温度不仅在施工期产生重要作用$而且在运行期也显著影响坝体应力$具体到某一大坝纵缝条数与间距对混凝土大坝的温度应力影响的敏感性的研究和分析较少%+0-地基的温度在建坝前后的温度场是不同的$它同大体积混凝土坝体内部热量自然散发一样$都需要一个较长的时间%若基岩的导热性能以及弹性模量较混凝土的差别大时+特别是基岩的导热性能比混凝土的小$基岩的弹性模量比混凝土大-$坝体.坝基的降温的不同步$在坝内地基强约束区产生一定的拉应力%纵缝对此种情况产生的影响有多大$研究的也较少%综上所述$目前在纵缝研究方面主要集中在纵缝结构处理的措施方面%设法找出一种经济.技术合理的措施来取代常规的灌浆方法%就国内资料而言$对纵缝的研究重点有两个大方向1+,-结构方面%用经济$技术上可行的处理措施来取代纵缝灌浆甚至是取消纵缝2+/-纵缝对混凝土重力坝的温度场及温度应力场的影响方面%从试图找出规律和相关理论$进而探讨碾压混凝土重力坝纵缝的设计理论依据%上文所述的3种处理纵缝的措施$针对具体工程$具体条件$其实每一种方法都有它的适用性%并不是抛开具体条件$一律的采用某一种措施%就目前国内的研究资料分析来看$纵缝并缝的措施及通仓浇筑有一定的发展前景%当然$随着社会经济的发展和施工技术的不断提高$可能更好的方法还会产生$或是现在不普遍的方法可能会广泛应用%总之$一项较好的纵缝处理措施$不仅节约坝体冷却费用$简化施工$可避免拖延蓄水$给工程带来经济效益和社会效益$值得进一步探索和研究%参考文献1&,(刘观标$潘琳"重力坝纵缝并缝对坝体结构性态的影响&4("水利学报$,55/$+’-16678,"&/(陈祥荣$吴爱$崔淑君$谢霄易"水口水电站重力坝垂直纵缝不灌浆的研究与实践&4("水利水电技术$,558$+8-1,/7,0"&)(张义林"水口水电站混凝土重力坝垂直纵缝不灌浆试验研究&4("大坝与安全$,55/$+)-1’6739"&0(陈祥荣"纵缝对水口溢流坝重力坝段结构性态的影的研究&4("水力发电学报$,550$+/-1/,7))"&’(陈式慧$立广远"混凝土坝纵向缝对应力影响的研究&4("水力发电学报$,585$+)-10’7’,"&3(曾宪康$王敬群$等"南一水库混凝土重力坝取消纵缝的设计与研究&4("水力发电$,550$+5-137,,"&6(蔡鹤鸣"混凝土重力坝纵缝灌浆时坝体温度的合理控制&4("水利水电技术$,53)$+,/-1,07/’"&8(王同生"也谈重力坝的冷却灌浆和蓄水问题&4("水利水电技术$,565$+8-1057’9"&5(潘家铮"坝工丛书:重力坝的设计和计算&;("北京1中国工业出版社$,53’"+下转第09页-参考文献!"#$陈尧隆%李守义%等&高碾压混凝土重力坝温度应力和防渗措施研究"’$&(九五)科技攻关报告%#***& "+$陈尧隆&寒潮引起的碾压混凝土坝温度应力计算"’$&西安理工大学水利水电工程学院%#**,& "-$李永刚%李守义&寒冷地区某碾压混凝土重力温控计算分析".$&西北农林科技大学学报%+//,%--012!#,-3#,4&"5$朱伯芳%王同生%丁宝瑛%等&水工混凝土结构的温度应力与温度控制"6$&北京!水利电力出版社% #*74&",$朱岳明%贺金仁%等&龙滩大坝仓面长间歇和寒潮冷击的温控防裂分析".$&水利发电%+//-%+*0,2!43*&89:;<=>=?@A B C D E F:G A?@H?;I J:K C L A M>N C?9O H HP:EQ R S T%U V W X Y Z[3\[]^%_‘X a a[]^%Q b R Y Z[0#&c T d Z]e]T f g h i T j k[l j g m n][\[^k%c T d Z]7#//51%U n T]Z28o=A M:G A!‘m m[h p T]^j[j n gm[]p T j T[]i[l j n gp g i T^]Z]pm[]i j h e m j T[]q\Z][l j n g’U U^h Z f T j kp Z r% j n h g g3p T r g]i T[]Z\l T]T j g g\g r g]j h g\[m Z j T]^rg i nr g j n[pT i e i g p j[m Z h h k[e j j n g i T r e\Z j T[][l j n g j g r3 q g h Z j e h g l T g\pZ]p j n g h r Z\i j h g i i l T g\p[l j n g p Z r[l i e l l g h T]^m[\ps Z f g i j h T t g&b l Z]kj n g h rZ\m[]j h[\ rg Z i e h g s T\\][j u g Z p[q j g p u g l[h g j n g m[\p s Z f g m[rg i%j n g e q i j h g Z r Z]p p[s]i j h g Z r i e h l Z m g i[l j n g p Z r r e i j p g l T]T j g\ku g m h Z m t g pu kj n gi j h T t g[l 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浅谈重力坝埋石混凝土施工 摘要:当前埋石混凝土在中小型重力坝的工程施工中已经基本普及,块石埋入混凝土之后可以有效的减少混凝土的使用量,并优化大体积混凝土施工当中的温度控制效果较差的问题,可以有效规避坝体的温度裂缝。本文简要分析埋石混凝土重力坝施工技术,并希望可以借助本次研究分析为相关工作者提供理论上的帮助。
关键词:水利工程;重力坝;埋石混凝土;施工技术
引言 重力坝相对于土石坝等常规坝型而言,有着占地面积小的优势,目前应用较为广泛。对比常规纯混凝土重力坝,埋石混凝土重力坝主要有以下两个优点:采用一定比例的块石置换混凝土后,可减少混凝土使用量,有效的降低了工程造价;大体积混凝土中添加埋石,可有效降低混凝土的水化热,减少温度裂缝。由此可见,埋石混凝土重力坝从经济效益和工程质量上都有一定优势,值得大力推广应用。因此,研究分析埋石混凝土重力坝的施工技术具备显著意义。
1.埋石混凝土施工技术 本文以某工程项目为例,该项目坝址地形为“V~U”型谷,两岸无冲沟雨裂切割,河床平缓,左岸陡于右岸。坝址区无断裂、褶皱构造。地层为白垩系江底河组(K2j3)的灰质泥岩、灰质粉砂岩,底部含巨厚层状砾砂岩,三叠系上统大箐组上段(T3dq2)灰白细中粒石英砂岩、页岩,岩层走向与河谷走向近于平行,为纵向谷,岩层整体缓倾向下游略偏右岸,无区域性断层构造通过,坝址地形、地质条件好。
大坝坝型为埋石混凝土重力坝,设计埋石率为30%。大坝坝顶高程为1643.00m,坝高48.0m,坝顶长135m,坝顶宽5m,坝体内设7条永久横缝,共8个坝段。大坝埋石混凝土工程量4万余方。
1.1块石采集 块石的采集属于埋石混凝土的重要施工环节,块石的质量以及粒径、储备量会直接决定埋石混凝土的现场施工效率与施工质量。为了确保埋石混凝土的施工质量,需要确保埋石材料的充足性与质量可靠性。在块石的采集方面,工序主要为采料场的规划、植被和覆盖层的清理、石料场的现场爆破与开挖设计、石料场的钻孔爆破与开挖、块石的备料、检查并验收[1]。石料场开挖之前需要先对料场的原始地形地形进行测量,做好石料场的复堪,明确地层状况、岩性、地质的构造、无用层与有用层的厚度,计算料场的整体储备量,块石料送检。明确石料场的施工道路、排水路径、弃渣的场地以及堆料的场地。计划好挖除覆盖层期间机械设备的数量、达到供风需求的空压设备机型数量,以及用电设备的变压器型号、安装位置等。因会受到一些不确定性因素影响,规划石料场的总储量应当为工程总需石料的2到3倍。按照料场的开采计划,组织好机械设备与相关人力,做好覆盖层的开挖与清理,并将植被和风化的土料运输到弃渣场。在料场开挖面需要做好排水设施的处理,保持石料的干净整洁,避免混入土渣、碎石等导致块石料质量下降。 块石的粒径应当控制在20到120cm之间,且20~50cm的块石与50~120cm的块石分开堆放。块石必须保持坚硬且新鲜,无任何裂缝或棱角,如果存在棱角需要人工处理,对于存在裂缝与条状的块石需要在采集期间及时剔除。
混凝土重力坝爆炸荷载数值分析及抗爆性能研究刘晓蓬;陈健云;徐强【摘要】利用LS-DYNA非线性有限元程序,基于Eulerian和Lagrangian耦合的方法,研究了RHT本构模型模拟的混凝土板在爆炸荷载下的动力反应,并且将数值结果与现场实验结果进行比较,由此说明了RHT本构模型模拟爆炸荷载下混凝土动力反应的有效性.研究了2 t TNT炸药在距离坝体上游面10m不同起爆深度的情况下,有泡沫混凝土保护层和无泡沫混凝土保护层的坝体动力响应及其损伤状况.计算结果表明,无泡沫混凝土保护层时,坝体上游面主要损伤区域位置总是随起爆深度的增加向坝体底部移动;当上游表面有泡沫混凝土保护层时,坝体上游表面的损伤明显变小,下游面的损伤较无保护层情况也明显减小.表明泡沫混凝土能够有效减小混凝土大坝在爆炸荷载下的损伤,在提高混凝土大坝的抗爆性能方面起到很好的保护作用.【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】8页(P174-181)【关键词】混凝土大坝;泡沫混凝土;爆炸荷载;动力响应【作者】刘晓蓬;陈健云;徐强【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024【正文语种】中文【中图分类】O313.2;TD235.11 引言当今世界,随着人类对清洁能源需求量的增加和防汛抗洪及灌溉用水的需要,越来越多的混凝土大坝正在建设或者已经建设完成。
虽然和平与发展已经成为世界的主题,但是,局部冲突仍然存在,恐怖袭击时有发生。
由于蓄水大坝具有很强的政治、军事和经济意义,极有可能成为现代战争中的潜在打击目标或恐怖袭击的重要对象。
1 网络教育学院 本 科 生 毕 业 论 文(设 计)
题 目: 东升水电站重力坝地基问题分析 学习中心: 层 次: 专科起点本科 专 业: 水利水电工程 年 级: 2012 年 秋 季 学 号: 学 生: 指导教师: 完成日期: 2014年9月 9日 东升水电站重力坝地基问题分析
2 内容摘要
重力坝是世界上出现最早的一种坝型,早在2900年前在埃及就出现了最早的重力挡水坝。世界上目前坝工设计中的主流为混凝土坝,而主流中的主流是混凝土重力坝。混凝土重力坝工程成败的关键是地基的安全稳定性。本文系统的对混凝土重力坝地基稳定进行了分析,第一章阐述了重力坝地基基础理论;第二章论述了坝基开挖时的相关理论和方法;第三章着重阐述了坝基固结灌浆的处理方法;第四章对坝基软弱岩层处理进行了分析;第五章结合工程案例,对重力坝坝基的安全以及解决方法进行了研究,并针对存在的问题提出了防范措施;最后是本文的结论和展望。
关键词:抗抗滑稳定分析;坝基开挖;固结灌浆;软弱岩层处理
我国水电事业在不断的蓬勃发展,目前我国的混凝土坝建设规模和数量跃居世界首位。 重力坝之所以在水利水电工程中得到了广泛的应用,因为它具有一点的优点,文中有所体现,这里就不一一陈述了;看到它优点同时也有一定的局限性, 为了适应复杂的地基处理,总结我国以往的建坝施工经验,本文结合实际案例,从实践的角度分析了混凝土重力坝的地基稳定性并对具体工程实例的地基处理措施进行了总结论述。 东升水电站重力坝地基问题分析
3 1 重力坝地基问题概述 1.1 重力坝地基基础理论
1.1.1 重力坝地基存在问题 地基是直接承受上部建筑物荷载作用的这一部分土体或岩体。根据承载特点,地基通常可分为两类,第一类为一般工业民用建筑物的地基,即承受垂直荷载的地基;第二类包括各类挡水建筑物,即承受斜向荷载(同时承受垂直荷裁与水平荷载)地基。 地基稳定是混凝土重力坝工程成败的关键。因此,科学的分析重力坝地基的稳定性,采取高效、实用、经济的工程手段进行地基处理,是保证混凝土重力坝工程安全的关键,也是降低工程造价和成本的有效措施。
1.1.2 重力坝地基的处理 重力坝地基处理需要满足如下要求: (1)强度要求,能承受重力坝的压力;达到抗渗要求,控制渗流损失和渗透稳定; (2)耐久性要求,在工程寿命期内地基安全稳定; (3)具有较好的整体性和均匀性,满足抗滑稳定和减低不均匀沉降。 1.2 重力坝地基稳定性调查内容 地基稳定性是指与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。区域环境地质调查中对地基稳定性的调查内容主要有:地基主要持力层和特殊性岩土体的分布、岩性、厚度、埋藏条件、工程地质特性;现有建筑物基础类型和地基稳定性情况;现有基坑类型、规模和坑壁、坑底稳定状况;不良地基岩土体在工程作用下和基坑坑壁、坑底的变形对工程建设的危害和对周围环境影响的调查;采取的工程防治措施及其效果调查。 混凝土重力坝工程一般建设在河道和山谷里,库区建设前要移民安置,附近很少有相邻建筑物。混凝土重力坝底面积较大,一般建在较好的岩基上,坝基经过常规处理甚或不处理其抗压强度都能达到设计要求,坝基容易出现的问题是滑移失稳。所以重力坝地基稳定性调查的主要内容是持力层和特殊岩体的分布、岩性、厚度与埋藏条件、工程地质特性,即地基内有无软弱夹层或缓倾角断面、基底岩体面与混凝土的摩擦系数、岩基的渗透性。这些因素直接影响到坝体的滑移东升水电站重力坝地基问题分析 4 稳定性。 1.3 重力坝地基问题处理措施 对于断层破碎带和软弱夹层地质缺陷的处理措施主要有: 洞挖、明挖处理。 利用混凝土塞。 大直径混凝土桩。 1.4 重力坝地基问题处理综合评价 有针对性地对坝基进行加固,能很好地解决不同地质对造成坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形问题,保障大坝的安全运行。重力坝岩石地基经过固结灌浆、断层破碎带及软弱夹层加固、帷幕灌浆、排水等措施综合处理后,可以有效提高坝基承载力及弹性模量,减少渗流损失,降低坝底扬压力,避免发生滑动失稳或倾覆事故的发生,使地基达到设计标准,满足寿命期内的地基稳定性要求。
2 坝基开挖 2.1 建基岩体的利用和开挖要求 和其他建筑物一样,混凝土重力坝要求地基建基面具有足够承受上部建筑物荷载的强度,并具有一定的整体刚度,保证地基压载后有相对稳定的变形,沉降均匀、微量。坝体对地基的要求与其他建筑物不同之处是对抗渗性的要求,混凝土坝的目的是阻水或蓄水,所以选择坝基还要具有抗渗性。 天然地基常存在着不同程度的缺陷,必须经过处理才可作为坝基础。开挖与清理、加固处理、坝基帷幕灌浆、基础排水是常用的处理方法。 重力坝的坝基应具有足够的强度和承载能力。但地基总是存在着种种的缺陷,为了能在具有某些缺陷的岩基上修建重力坝,应对基岩进行必要的处理,以保证大坝的安全。 坝基处理的目的在于提高其强度、稳定性、耐久性和抗渗能力,具体的措施通常包括开挖、清理、灌浆、排水和特殊软弱地带的处理等。 2.2 坝基开挖形状 重力坝的基坑轮廓形状主要根据设计和覆盖层地质条件确定,包括平面投影形状、横断面(垂直于坝轴线)形状和纵断面(平行于坝轴线)形状。 东升水电站重力坝地基问题分析 5 2.3 地基表面地质缺陷处理 坝基开挖,按设计要求达到建基高程后,建基面和浅部岩体仍会出现某些地质缺陷,必须予以处理。先期勘探可能勘测不到的建基面地质缺陷一般有断层破碎带、裂隙密集带、浅层溶洞等,处理方法应根据地质缺陷在坝基中的位置、形状、对强度和防渗性能的影响程度来确定。 表层缺陷埋深浅、规模小,处理相对方便,一般采取明挖换填混凝土的方式进行处理,处理简便经济。 2.4 坝基开发程序 混凝土重力坝通常建在岩基上,为了保证将坝体建在较完整的微风化或更好的建基面上,重力坝基坑的开挖一般较深。坝基开挖程序要遵循“先放线后开挖、自上而下、分层开挖、多次校核的原则”。一般先开挖两岸,根据设计从两岸开始向河道方向逐级下挖,直至挖到坝基高程最低处。 2.5 坝基爆破设计与施工
2.5.1 爆破施工的一般规定 一般开挖爆破要求岩块均匀,大块率低,形成的台阶面平整,不留残埂。爆破施工属于具有一定规模、危险性大的施工工艺,必须坚持安全第一的原则,爆破施工一定要取得当地公安部门的批准,并编制专项施工方案,专项方案经过有关专家评审通过后再进行施工。并遵循爆破一般规定,爆破施工的一般规定内容较多就不一一陈述了。
2.5.2 爆破实验 爆破实验十分重要,爆破施工前一定要进行爆破实验,科学合理的确认爆破参数。
2.5.3 爆破施工方法 岩石爆破基本方法一般包括裸露爆破法、炮眼爆破法、药壶爆破法及洞室爆破法等方法。东升水电站重力坝地基问题分析 6 3 坝基固结灌浆设计 3.1 固结灌浆的目的和要求 固结灌浆是加固坝基的一种常用工程措施,它是用适当的压力,将水泥浆液或其他化学固化材料灌注到地质缺陷部位,如断层破碎带、软弱夹层、深风化槽、裂隙密集带、卸荷带中去,待浆液固化后,起到增加岩体完整性,提高岩体弹性模量,减少坝基沉陷的作用。布置在防渗帷幕前的坝基固结灌浆,并能起到提高坝基浅层的抗渗性,达到加强防渗帷幕的作用。 因此,固结灌浆已经成为坝基处理不可或缺的有效手段,在坝基处理中发挥着十分重要的作用。 3.2 固结灌浆设计 一般采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对地基进行加固处理,称为固结灌浆。目的是提高基岩的整体性和强度,降低地基的透水性。一般在应力较大的坝踵和坝趾附近布置固结灌浆孔,以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆孔呈梅花形布置,孔距、排距和孔深根据坝高、基岩的构造情况确定,一般孔距3~4m,孔深5~8m。帷幕上游区的孔深一般为8~15m,钻孔方向垂直于基岩面。灌浆施工完成的控制指标有两个,一个是残余吸浆量,一个是闭浆时间。当水泥浆液灌入率小于或等于0.4L/min 且延续时间超过30min,该灌孔的施工即可结束。 3.3 无盖重固结灌浆 近年来水利灌浆方法中新出现了一种新工艺无盖重固结灌浆技术,这种新方法主要用来解决大坝混凝土浇筑与固结灌浆相互干扰的问题。因为不用增加混凝土盖重就可以开始固结灌浆施工,所以灌浆速度快。坝体混凝土在固结灌浆完毕后可以顺序施工,避免了相互间的干扰与中断,都能保证施工的连续性,有利组织流水施工,加快主坝基础部位的混凝土施工速度,适当缩短施工周期。 无盖重固结灌浆施工与有盖重灌浆相比,有以下优点: (1)灌浆面选择性大,提前分阶段灌浆可有效避免固结灌浆与坝体混凝土浇筑之间的相互干扰,保证坝体混凝土浇筑的连续性; (2)可有效避免固结灌浆对已浇坝体混凝土内预埋设施的破坏; (3)缩短坝体混凝土浇筑周期,对防止混凝土温度裂缝有利。 东升水电站重力坝地基问题分析
7 4 坝基软弱岩层处理 4.1 坝基软弱岩层处理的必要性 内部物质的强度和弹模均不能满足坝基稳定和变形要求的基岩称之为软弱岩体(层),需要进行处理后才能进行坝体施工。 坝基质量事故主要表现为三种情况: (1)由于坝基不均匀沉降造成上部坝体开裂或设备损坏; (2)坝体沿着坝基软弱岩层或建基面产生滑移造成坝体失稳; (3)库区水沿着坝基软弱岩层或裂隙渗漏或管涌,造成坝基扬压力增加。 对坝基软弱岩层处理的目的是提高坝基的抗压、抗滑、抗渗性,提高坝基的整体性,改善坝基的受力性能,使坝基保持稳定。 4.2 软弱岩层处理措施 软 弱 岩 层 的 处 理 措 施 要 根 据 其 所 处 的 部 位 、 大 小 、走 向 等 具 体 情 况 而 定 。 浅 埋 的 软 弱 岩 层 相 对 好 处 理 , 一 般 采 用 直 接 挖 除 方 式 处 理 。 针 对 浅 埋 的 软 弱 岩 层 一 般 采 用 直 接 挖 除 方 式 处 理 。 4.3 断层破碎带和软弱夹层处理方法 一般情况下,首选是全部挖除,将其中软弱构造岩及两侧破碎岩体清除,然后回填混凝土,其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两岸新鲜完整基岩上。