大岗山水电站大坝深孔泄洪水垫塘原型水力特性分析

本文主要针对大岗山水电站大坝右岸拱肩槽建基面上陡下缓,开挖高差大,地质条件复杂,开挖强度高,爆破质点振动速度要求严,长缓坡开挖难度大,开挖质量要求高等特点,对拱肩槽开挖施工过程中的一些技术措施进行了总结。

二滩水电站采用坝身泄洪、水垫塘消能方式。本文用模型试验、计算分析和工程类比的方法,对坝下水垫塘的水力设计问题进行了探讨,结果表明,溢流拱坝下游水垫塘的设计是经济合理的,可以满足坝身泄洪消能的要求。

大岗山水电站坝址区设计地震峰值加速度达到557.5cm/s2,大岗山拱坝的最大坝高达210m,其地震动响应规律复杂,通过前期勘测设计阶段系统、全面的研究,抗震方面存在的有关问题在可行性研究阶段已基本明确,采取的相应工程措施满足可行性研究阶段工程抗震的要求,大岗山拱坝的抗震安全性能够得到保证。

大岗山水电站坝址区设计地震峰值加速度达到557.5cm/s2,大岗山拱坝的最大坝高达210m,其地震动响应规律复杂,通过前期勘测设计阶段系统、全面的研究,抗震方面存在的有关问题在可行性研究阶段已基本明确,采取的相应工程措施满足可行性研究阶段工程抗震的要求,大岗山拱坝的抗震安全性能够得到保证。

大朝山水电站采用宽尾墩阶梯式坝面及戽式联合消能工的设计,于2002年6月进行了设计水位下的过流水力学原型观测,针对阶梯式坝面开展了沿程4个台阶上的压力、底流速和掺所的量测,取得了在100m级高坝、单宽流量165m3/s·m条件下的运行资料。观测结果表明,在宽尾墩出口前增加一个2m高的小挑坎,可将出坎水流挑离阶梯坝面,保证了底部有足够的掺气。本观测成果为在推广宽尾墩阶梯式坝面在高坝大单宽流量的设计条件下的应用提供了非常重要的科学依据。

大岗山水电站水垫塘边墙圆弧段硅粉混凝土施工工艺

文章重点介绍了水垫塘裂缝化学灌浆修复处理,表面冲刷及冲坑的抗冲耐磨修复处理,可供类似工程处理借鉴。

大岗山水电站坝址区地形地质条件复杂,地震烈度高,枢纽布置难度大。根据坝址区水文地质条件,枢纽布置采取混凝土双曲拱坝挡水,坝身深孔、右岸泄洪洞泄洪及水垫塘、二道坝消能防冲,以及左岸引水发电系统,很好地利用了上、下游两个河湾地形,使左岸引水发电系统和右岸泄洪建筑物都能裁弯取直布置,在保证水流顺畅的同时,节约了工程投资。

大岗山水电站工程场地地震安全性评价表明,工程所在区域断裂带活动性强,工程场地基本烈度为ⅷ度,100a超越概率2%的基岩场地水平峰值加速度为557.5gal,大岗山拱坝设防地震加速度为目前国内外已建和在建工程之首,抗震安全成为工程建设的关键技术问题。通过深入开展地震动力反应分析、抗震性能评价及抗震措施设计研究,认为在强震作用下,坝踵部位、底部坝基面和坝体中上部梁向为抗震薄弱部位。通过配置梁向钢筋和跨横缝阻尼器,可显著改善强震下坝体损伤程度并减小横缝开度。采取上述抗震措施后,在设计地震下,坝体整体安全;在校核地震下,坝体整体稳定,并具有较高的安全裕度。

大岗山水电站共布置1条泄洪洞，洞长1077.50m，断面尺寸为17.24m×21.12m（宽×高），断面大、围岩差。在开挖过程中通优化分层分区方案，优化爆破参数和采用强支护施工参数，有效控制了洞室坍塌，确保了施工安全、质量和施工进度，取得了较好效果。笔者总结其开挖施工实践经验，对类似工程的防塌方控制施工程具有指导和借鉴作用。

大岗山水电站混凝土高拱坝施工过程受地形地质条件、坝体结构形式、施工工艺、浇筑机械及施工材料等诸多因素影响,使得施工进度计划安排和资源优化配置非常复杂。通过研究开发大岗山水电站高拱坝施工进度动态仿真分析系统,对大坝施工进度进行动态实时仿真分析,提出了与现场生产条件相匹配的最佳资源配置计划和进度计划,合理安排了施工进度计划,实现了对后续施工方案的实时调整与优化。

大渡河大岗山水电站坝区断裂的发育和空间分布与辉绿岩脉关系密切,规模小,优势产状为南北走向、西倾、中-陡倾角,以脆性变形为主。通过石英形貌分析结果和电子自旋共振测年说明研究区内的断裂的主要活动时期是早更新世-晚上新世。

大岗山水电站右岸坝肩边坡具有高地应力、高地震烈度、卸荷风化强烈的显著特点,受岩脉、卸荷裂隙、断层切割影响,形成了一系列关键块体,而在开挖过程中,这些块体底部剪出口附近受到开挖卸荷、爆破震动和地下水作用等因素的影响,出现了沿边界结构面的多次变形开裂与错动。对右岸开挖边坡变形开裂的机理进行深入研究,从边坡的开挖稳定、变形及塑性破坏区等方面,对原设计拟定的三种深层加固方案进行比选分析,选用方案二作为推荐优化方案。为了保证深层抗剪结构施工过程的整体稳定性,建议先开挖并回填低高程的三层抗剪洞,然后再进行高高程的抗剪洞施工。

大岗山水电站右岸坝肩边坡具有高地应力、高地震烈度、卸荷风化强烈的显著特点,受岩脉、卸荷裂隙、断层切割影响,形成了一系列关键块体,而在开挖过程中,这些块体底部剪出口附近受到开挖卸荷、爆破震动和地下水作用等因素的影响,出现了沿边界结构面的多次变形开裂与错动。对右岸开挖边坡变形开裂的机理进行深入研究,从边坡的开挖稳定、变形及塑性破坏区等方面,对原设计拟定的三种深层加固方案进行比选分析,选用方案二作为推荐优化方案。为了保证深层抗剪结构施工过程的整体稳定性,建议先开挖并回填低高程的三层抗剪洞,然后再进行高高程的抗剪洞施工。

介绍了大岗山拱坝坝基岩体透水性、地下水分布规律,坝区构造特点及对渗透性的影响。根据坝区水文地质条件及渗流特性,重点研究拱坝渗流控制措施设计,并采用单个排水孔解析理论、密集排水孔模拟方法以及干区虚拟流动不变网格法进行三维渗流分析,论证渗流控制措施效果。对不同方案及工况进行分析,得到坝基渗流量、扬压力折减系数等关键设计指标。通过分析论证,最终优选的渗控措施能够满足拱坝安全需要。

本文对白山水电站深孔的水力学试验(模型比尺1∶50及1∶100)与原型泄流观测成果进行了对比分析。结果认为,在泄流能力和水流流态方面,模型与原型之间有较好的相似性;按常用公式t=kq~(0.5)z~(0.25)估算挑流冲刷坑水深t时,对于具有扩散特性的三元水流,必须以挑流水舌入水单宽流量代入式中的q(z为上下游水位差),则按原型实测冲深算得的冲刷系数k值才符合冲坑部位岩基实际情况,再以此验算模型试验所得冲深才基本一致;在影响挑流水舌雾化范围与降雨强度的诸因素中,泄流量是最主要的影响因素。

大岗山水电站枢纽大坝为双曲拱坝,坝址地质条件复杂,外围区域性断裂发育,坝址区小断层遍布。本文通过对坝址区范围内小断层的性状、特征分析,采用构造地质法、地貌法和测年法对坝址区小断层活动性进行研究,得出坝址区小断层早更新世以来不具活动性,其成果对大坝的设计及运行具有重要意义。

洞坪水电站挡水建筑物为拱坝,泄水建筑物为2个表孔和3个中孔,最大泄流量5591m3/s。坝后设置水垫塘消能工。水垫塘底板高程366.0m,长180m,二道坝高度13.0m。下泄水舌跌落入水垫塘,在水垫塘底板产生动水压力。水垫塘底板的稳定关系到大坝的安全。模型试验研究了消力塘底板的脉动压力特性,以及泄水方式、泄流量、下游水深等因素对水垫塘底板动水压力的影响。

在1:35的白山水电站水垫塘消能布置的整体模型上,利用测力传感器详细地量测了不同泄流工况下,水垫塘底部不同位置处底板块上的脉动上举力,获得了脉动上举力的统计资料,分析了水垫塘底部不同区底板块的受力特征。模型计算结果与基于瞬变流理论建立的预报公式计算结果十分吻合。为水垫塘底板块的设计与防护提供了科学依据

洪口水电站是闽东霍童溪水资源开发第六级梯级的高坝、中型水电站。该文对其坝基流纹岩岩体的硬、脆、碎的特点及其物理力学特性进行定量化工程地质分析研究及坝基稳定和变形分析计算,充分利用加强处理后的弱风化流纹岩作为坝基,提高和优化了建基面,减少了工程量,降低了工程投资,取得可观的社会经济效益,可供类似工程借鉴。

根据大岗山水电站厂坝区工程地质条件和水文地质条件,采用三维有限元法,在反演分析天然渗流场的基础上,系统研究施工期渗流场特性,为设计提供依据。

以设计优化渗控方案计算出的渗流场为基础,采用三维有限元法,研究运行期渗透压力对拱坝坝体变形和应力的影响。