Please wait a minute...
 首页  期刊介绍 期刊订阅 联系我们 横山亮次奖 百年刊庆
 
最新录用  |  预出版  |  当期目录  |  过刊浏览  |  阅读排行  |  下载排行  |  引用排行  |  横山亮次奖  |  百年刊庆
清华大学学报(自然科学版)  2019, Vol. 59 Issue (5): 373-379    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.008
  水利水电工程 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
高拱坝河床基岩深槽处理方案
吕征1, 刘耀儒1, 程立2, 杨强1
1. 清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084;
2. 水电水利规划设计总院, 北京 100120
Treatment schemes for bedrock deep grooves in high arch dam
LÜ Zheng1, LIU Yaoru1, CHENG Li2, YANG Qiang1
1. State Key Laboratory of Hydroscience and Hydraulic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. China Renewable Energy Engineering Institute, Beijing 100120, China
全文: PDF(5425 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 中国某300 m级高拱坝在河段覆盖层之下存在一条基岩深槽,这使得该拱坝设计面临2种选择:对深槽进行基础回填混凝土处理;或者采用大开挖方式,将坝底高程设计在基岩深槽底部高程。该文建立了该高拱坝基础回填和基础大开挖2种设计方案的三维有限元模型,并基于变形加固理论,分析了2种方案在正常工况和超载下的位移、应力情况及塑性区扩展规律,并以不平衡力和塑性余能范数为评价标准,评价了2种方案的整体安全性。结果表明:2种方案在超载能力和整体稳定性上均达到要求,基础回填方案在坝体位移、应力及整体安全等方面优于大开挖方案。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
关键词 高拱坝基础回填大开挖整体稳定性不平衡力    
Abstract:The riverbed bedrock of a 300-m-high arch dam has a deep groove so the arch dam design must choose between filling this groove with concrete or excavating to the bottom of the groove. 3-D finite element models were developed for the concrete backfilling scheme and the deep excavation scheme. Deformation reinforcement theory (DRT) was then used to analyze the dam displacement, stresses and plastic zone extensions for both normal and overloaded conditions. The global stabilities of both schemes were evaluated based on the unbalanced force and the plastic complementary energy. The results show that both design schemes meet the requirements for the overloading capacity and global stability with the concrete backfilling scheme somewhat better than the deep excavation scheme in terms of the displacement, stresses and global stability of the arch dam.
Key wordshigh arch dams    foundation backfilling    deep excavation    global stability    unbalanced forces
收稿日期: 2018-11-22      出版日期: 2019-05-14
基金资助:国家自然科学基金面上项目(11572174,51739006)
通讯作者: 刘耀儒,副教授,E-mail:liuyaoru@tsinghua.edu.cn     E-mail: liuyaoru@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
吕征, 刘耀儒, 程立, 杨强. 高拱坝河床基岩深槽处理方案[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(5): 373-379.
LÜ Zheng, LIU Yaoru, CHENG Li, YANG Qiang. Treatment schemes for bedrock deep grooves in high arch dam. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2019, 59(5): 373-379.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.21.008  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2019/V59/I5/373
  图1 某拱坝工程地质剖面图
  图2 两种方案坝体上游面对比图
  图3 研究方法示意图
  图4 整体模型及范围
  图5 基础回填方案坝体和回填示意图
  图6 基础大开挖方案坝体示意图
  图7 (网络版彩图) 断层和岩脉分布位置 及坝体网格位置
  表1 2种方案拱坝参数对比
  图8 拱冠梁下游坝面顺河向位移
  图9 2种方案上下游最大主拉、 压应力对比
  图10 3.5倍水载2种方案坝体下游面屈服区
  图11 3.5倍水载2种方案坝体建基面屈服区
  图12 2种方案坝踵不平衡力对比曲线
  图13 2种方案左、 右岸坝址不平衡力对比曲线
  图14 2种方案断层f11不平衡力对比曲线
  图15 2种方案断层fm8不平衡力对比曲线
  图16 2种方案坝体不平衡力对比曲线
  图17 2种方案坝体和塑性余能范数对比曲线
[1] 杨强, 潘元炜, 程立, 等. 蓄水期边坡及地基变形对高拱坝的影响[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(S2):3979-3986. YANG Q, PAN Y W, CHENG L, et al. Impounding influence of slope and foundation deformation on high arch dam[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015, 34(S2):3979-3986. (in Chinese)
[2] 王仁坤, 林鹏, 周维垣. 复杂地基上高拱坝开裂与稳定研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(10):1951-1958. WANG R K, LIN P, ZHOU W Y. Cracking and stability problems of high arch dams on complicated rock foundations[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(10):1951-1958. (in Chinese)
[3] 周建平, 杜小凯, 张礼兵, 等. 高拱坝坝踵应力实测与计算的比较研究[J]. 水力发电学报, 2017, 36(12):87-94. ZHOU J P, DU X K, ZHANG L B, et al. Determination of high arch dam heel stress:A comparison between monitoring and calculating methods[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2017, 36(12):87-94. (in Chinese)
[4] LOMBARDI G. Kolnbrein dam:An unusual solution for anunusual problem[J]. Water Power & Dam Construction, 1991, 44(6):31-34.
[5] 叶建群, 熊立刚, 陈国良, 等. 龙开口水电站坝基深槽处理设计[J]. 水力发电, 2013, 39(2):28-31. YE J Q, XIONG L G, CHEN G L, et al. Design of deep trench treatment in dam foundation of Longkaikou hydropower station[J]. Water Power, 2013, 39(2):28-31. (in Chinese)
[6] 历从实, 皇甫泽华, 彭光华, 等. 前坪水库溢洪道控制段基础处理研究[J/OL].水力发电学报. (2018-10-18). http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2241.Tv.20181012.1005.002.html. LI C S, HUANGFU Z H, PENG G H, et al. Foundation treatment of the spillway control section of the Qianping reservoir[J/OL]. Journal of Hydroelectric Engineering. (2018-10-18). http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2241.Tv.20181012.1005.002.html. (in Chinese)
[7] 陈昌礼, 唐成书. 氧化镁混凝土在东风拱坝基础中的应用及长期观测成果分析[J]. 水力发电学报, 2006, 25(4):102-107. CHENG C L, TANG C S. The application of MgO concrete in Dongfeng arch dam foundation and the analysis of long-term prototype observation results[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2006, 25(4):102-107. (in Chinese)
[8] YANG Q, LIU Y R, CHEN Y R, et al. Deformation reinforcement theory and its application to high arch dams[J]. Science in China, Series E:Teleology Science, 2003, 51(S2):32-47.
[9] 杨强, 陈新, 周维垣. 岩土工程加固分析的弹塑性力学基础[J]. 岩土力学, 2005, 26(4):553-557. YANG Q, CHEN X, ZHOU W Y. Elastoplastic basis of geotechnical engineering reinforcement analysis[J]. Rock and Soil Mechanics, 2005, 26(4):553-557. (in Chinese)
[10] 杨强, 刘耀儒, 陈英儒, 等. 变形加固理论及高拱坝整体稳定与加固分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(6):1121-1136. YANG Q, LIU Y R, CHEN Y R, et al. Deformation reinforcement theory and global stability and reinforcement of high arch dams[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(6):1121-1136. (in Chinese)
[11] SIMO J C, KENNEDY J G, GOVINDJEE S. Nonsmooth multisurface plasticity and viscoplasticity. Loading/unloading conditions and numerical algorithms[J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1988, 26(10):2161-2185.
[12] LIU Y, CHANG Q, YANG Q, et al. Fracture analysis of rock mass based on 3-D nonlinear finite element method[J]. Science China Technological Sciences, 2011, 54(3):556-564.
[13] PAN Y W, LIU Y R, CUI Z X, et al. Fracture analysis of brittle materials based on nonlinear FEM and application in arch dam with fractures[J]. Journal of Applied Mathematics, 2013, 2013:658160.
[14] 宋子亨, 刘耀儒, 杨强, 等. 高拱坝基础不对称性及其加固效果研究[J]. 岩土力学, 2017(2):507-516. SONG Z H, LIU Y R, YANG Q, et al. Research on asymmetry of high arch dam foundation and its improvement effect[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017(2):507-516. (in Chinese)
[15] 宋子亨, 刘耀儒, 杨强, 等. 白鹤滩拱坝扩大基础加固效果研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2015(S2):4403-4411. SONG Z H, LIU Y R, YANG Q, et al. Study of reinforcement effect analysis of Baihetan arch dam extended foundation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015(S2):4403-4411. (in Chinese)
[16] ZHANG L, LIU Y R, YANG Q. Evaluation of reinforcement and analysis of stability of a high-arch dam based on geomechanical model testing[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2015, 48(2):803-818.
[17] 潘元炜, 刘耀儒, 张泷, 等. 白鹤滩拱坝基础垫座方案优化研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2014(S1):2641-2648. PAN Y W, LIU Y R, ZHANG L, et al.Optimization research on Baihetan arch dam foundation and pedestal[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014(S1):2641-2648. (in Chinese)
[1] 庄文宇, 张如九, 徐建军, 殷亮, 魏海宁, 刘耀儒. 基于IAGA-BP算法的高拱坝-坝基力学参数反演分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(8): 1302-1313.
[2] 王兴旺, 刘耀儒, 吕帅, 杨强. 高拱坝蓄水期库岸变形与水库诱发地震相关性研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(8): 1341-1350.
[3] 谭尧升, 陈文夫, 林恩德, 林鹏, 周天刚, 周孟夏, 刘春风, 裴磊, 梁程, 尚超, 杨鹏博, 姚孟迪, 李向前, 李俊平. 特高拱坝施工期多维信息模型研究与实践[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(12): 1884-1895.
[4] 谭尧升, 樊启祥, 汪志林, 陈文夫, 郭增光, 林恩德, 林鹏, 周天刚, 周孟夏, 刘春风, 龚攀, 裴磊. 白鹤滩特高拱坝智能建造技术与应用实践[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 694-704.
[5] 刘有志, 张国新, 谭尧升, 刘春风, 龚攀, 裴磊. 仿真大坝建设关键技术与实践应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 714-723.
[6] 乔雨, 杨宁, 谭鹏, 彭浩洋, 吴卫, 周大建, 王潇楠. 大体积混凝土红外测温影响因素研究与工程应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 730-737.
[7] 王峰, 周宜红, 赵春菊, 周华维, 陈文夫, 谭尧升, 梁志鹏, 潘志国, 王放. 基于混合粒子群算法的特高拱坝不同材料热学参数反演分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 747-755.
[8] 王飞, 刘金飞, 尹习双, 谭尧升, 周天刚, 杨支跃, 冯博, 杨小龙. 高拱坝智能进度仿真理论与关键技术[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 756-767.
[9] 徐建江, 陈文夫, 谭尧升, 高世奎, 周天刚, 周孟夏, 刘春风, 梁程, 李向前. 特高拱坝混凝土运输智能化关键技术与应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2021, 61(7): 768-776.
[10] 荣海, 周凯, 毛飞龙. 基于零偏置电流的磁悬浮电主轴动不平衡力抑制[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(8): 683-688.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
版权所有 © 《清华大学学报(自然科学版)》编辑部
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn