龙滩水电站枢纽布置及重大问题研究

龙滩水电站是红水河上的“龙头”电站，该工程以发电为主，兼顾防洪和航运，具有巨大的综合利用与规模经济效益。其装机容量初期为4900MW，最终为6300MW，枢纽布置从部分坝后厂房加部分地下厂房方案优化为左岸全地下厂房方案，工期提前1年，效益巨大。拦河大坝采用碾压混凝土重力坝，最大坝高初期为：192m，最终为216．5m，是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝。     

多股多层水平淹没射流消能工水力特性试验研究

多股多层水平淹没射流消能工具有雾化较低、消能效率较高、流态稳定、对下游水位变幅有较强的适应性等特点,对水头高、流量大且泄洪前沿宽度有限,单宽流量较大的水电工程,可以有效地解决其泄洪消能难题.该文通过理论分析与物理模型试验,对多股多层水平淹没射流消能工的水力特性进行了分析与研究.结果表明:中孔高程、表孔高程和表中孔高程差等参数的选择对消力池的临底流速、浪高和尾坎处的波动都是重要的.     

向家坝坝基排水孔涌水量控制标准研究

为实时监控坝基的渗透安全性,向家坝水电工程采用了坝基扬压力和涌水量可实时调控的坝基渗流自动化控制系统。排水孔涌水量控制标准是系统运行的关键指标之一。在对左非3坝段坝基渗流实测资料分析的基础上,采用渗流数值分析方法全面研究了左非3坝基扬压力和水力梯度分布特点,获得了坝基排水孔出流控制涌水量与孔口控制压力之间变化关系。依据排水孔控制涌水量与控制孔口压力之间的函数关系,结合坝基扬压力设计值和控制水力坡降的要求,提出了向家坝坝基可控抽排系统涌水量标准,并成功应用于工程实践中,取得了预期效果。     

砂砾石土渗透变形特性的应力状态相关性试验研究

渗透变形是砂砾石土地基及堤防结构破坏的常见形式之一。影响砂砾石土渗透变形的因素很多,其中颗粒级配及应力状态是最重要的两个因素。为研究土体应力状态大小对砂砾石土渗透变形临界水力梯度的影响,通过研制大直径渗透变形仪加载系统,完成了侧限条件下砂砾石土在0.1、0.3、0.6、0.9MPa铅直应力作用下的渗透变形试验。试验成果及理论研究都表明砂砾石土渗透变形临界水力梯度随着应力状态的提高而加大,两者之间近似呈线性增加关系。渗透变形过程中,砂砾石土产生的渗透挤密和潜蚀现象是引起渗透系数演化的内在原因;基于渗透系数先减小再增大的变化规律,提出了应用渗透系数变化过程线确定渗透变形临界水力梯度的新途径。     

龙滩碾压混凝土重力坝的设计特点

龙滩碾压混凝土重力坝工程量巨大,最大坝高初期建设时为192m,最终为216.5m,技术难度大。设计中针对碾压混凝土施工特点,从枢纽布置、坝体结构、混凝土配合比、温控、施工方案等方面进行了深入的研究,形成了有特色的设计方案,实现了碾压混凝土连续快速施工。     

大体积混凝土温控通水参数优选数学模型

在满足工程要求的前提下,优选温控参数,可以大幅度提高工程效益,节约社会资源,但是目前没有通用性强的大体积混凝土温控参数优选数学模型,温控参数还只能凭经验设计选取,以致温控方案的选取并非是相对造价最低的最优方案,因而不利于控制工程建设成本。鉴于此,对大体积混凝土温控参数优选数学模型进行研究,首次推导出了考虑水管间距、冷却水温沿程变化和流量等影响的无热源和有热源混凝土平均温度计算公式,进而提出了以大体积混凝土温控措施总费用为目标函数,以破坏强度准则为约束方程的温控参数优选数学模型,并编制了求解该模型的遗传算法程序。实例计算表明该模型简捷、高效,计算结果合理,可为工程的温控设计提供参考。同时,模型的通用性和实用性都较强,便于在工程中运用。     

龙滩碾压混凝土重力坝挡水坝段抗震特性研究

龙滩水电站大坝为高碾压混凝土重力坝,最大坝高216．5m,分两期建设,前期坝高192m。其抗震安全性研究主要采用材料力学动力法和有限元动力法进行,同时也采用非线性有限元动力分析。研究结果表明,龙滩大坝具有较好的抗震安全性及一定的超载能力。     

向家坝水电站左岸近坝边坡抬升变形数值模拟

为深入认识向家坝水电站左岸近坝边坡的抬升变形现象,利用流固耦合数值试验研究了岩体的扩容变形机理,在此基础上采用流固耦合数值分析方法对向家坝水电站左岸近坝边坡的抬升变形过程进行了数值模拟,得到了近坝边坡抬升变形的空间分布,并对泄压孔泄压对抬升变形的控制效果进行了评价。结果表明:岩体扩容体积应变随岩体渗透系数增大而增大,随变形模量增大而减小,岩体初始应力对抬升变形的影响微弱;渗流场改变是引起近坝边坡抬升变形的直接诱因,边坡抬升变形是岩土体内渗流场和应力场相互作用的结果,采用流固耦合理论揭示近坝边坡的抬升变形机制是合理的;深层泄压孔可以有效控制近坝边坡的抬升变形量。     

高碾压混凝土重力坝防渗结构型式研究

以龙滩高碾压混凝土重力坝为依托,分别对该坝上游面采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗结构方案,以及另再增加坝底部半截高钢筋混凝土面板组合防渗结构方案或增加坝底部半截高完全不透水的不锈钢钢面板组合防渗结构方案等的防渗效果进行了分析研究;同时研究了坝体和坝基的主要渗流特性和排水幕的渗控作用。研究发现变态混凝土和二级配碾压混凝土的组合防渗结构型式可行,优势明显,能满足大坝渗控要求,但其中也可能存在某些问题,需采用若干相应的工程辅助措施加以解决。     

高压条件下岩体渗透系数取值方法研究

裂隙岩体在高水压条件下的渗透性可以通过高压压水试验获得。高水压状态下裂隙岩体中水流形态及渗流本构律对岩体渗透系数起决定性的影响。针对高水压状态下岩体中渗流形态为紊流和非达西流的实际情况,以高压压水试验中压水孔内的水压力和流量以及渗压孔内的孔隙压力等参量为基础,推导了单孔三段压水法和单孔单段压水法的裂隙岩体渗透系数计算公式。结合某抽水蓄能电站高压压水试验成果深入分析了不同渗流形态下的岩体渗透系数的差异性。研究成果表明,裂隙岩体水流形态对岩体渗透系数定量取值结果影响较大,同时高水压条件下水力劈裂产生也将导致裂隙岩体渗透系数取值的急剧增加。