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勘测设计科研篇 1

第1章 绪论 1

1.1 瀑布沟大坝工程概况 1

1.1.1 枢纽概况 1

1.1.2 勘测设计过程 3

1.1.3 工程地质条件 4

1.1.4 环境条件 6

1.2 我国深厚覆盖层上的心墙堆石坝和砾石土防渗体的发展 7

1.2.1 深厚覆盖层上心墙堆石坝的主要特点 7

1.2.2 我国深厚覆盖层上心墙堆石坝的发展历程 7

1.2.3 国内部分深覆盖层上心墙堆石坝的布置及运行的基本情况 8

1.3 瀑布沟砾石土心墙堆石坝的设计布置 13

1.3.1 大坝设计标准及基本布置 13

1.3.2 坝顶高程及结构设计 14

1.3.3 大坝基础处理设计 21

1.3.4 大坝抗震设计措施 22

1.4 瀑布沟宽级配砾石土心墙堆石坝主要技术问题 23

1.4.1 主要技术难点 23

1.4.2 主要创新点 24

第2章 宽级配砾石土用作土石坝防渗料研究 26

2.1 概述 26

2.2 可研设计阶段宽级配砾石土心墙防渗料研究 26

2.2.1 国内外防渗土料技术要求及现状 26

2.2.2 料场选择与天然土料的物理力学性质 29

2.2.3 防渗土料性质改性研究思路与论证 33

2.2.4 施工效果验证 41

2.3 技施阶段砾石土碾压试验研究 49

2.3.1 试验使用的土料选取 49

2.3.2 试验准备工作 49

2.3.3 振动凸碾碾压试验成果分析 50

2.3.4 试验综合评价与建议 62

2.4 小结 65

第3章 砾石土心墙堆石坝应力与变形分析 66

3.1 有限元数值分析理论基础 66

3.1.1 土石料的本构模型 66

3.1.2 材料非线性问题的有限元解法 69

3.1.3 模拟施工步骤的实现过程 70

3.2 大坝沉降与稳定分析 71

3.2.1 坝坡稳定计算 71

3.2.2 沉降计算分析 81

3.3 心墙堆石坝三维仿真计算 83

3.3.1 三维有限元分析研究 83

3.3.2 蓄水初期应力与变形分析研究 84

3.4 大坝三维动力非线性有限元分析 99

3.4.1 绝对加速度反应极值 99

3.4.2 动应力反应极值 106

3.4.3 大坝震后永久变形 112

3.4.4 坝基砂层透镜体的振动孔隙水压力 114

3.4.5 大坝坝坡抗震稳定性 114

3.5 小结 116

第4章 应力场与渗流场耦合研究 117

4.1 概述 117

4.2 渗流场与应力场相互影响机理 117

4.2.1 基本假定 117

4.2.2 渗流场对应力场的影响机理 118

4.2.3 应力场对渗流场的影响机理 119

4.3 渗流场与应力场耦合的数学模型 120

4.3.1 渗流场与应力场耦合分析的连续介质模型 120

4.3.2 渗流场与应力场耦合分析的有限元方程及实现过程 121

4.4 砾石土堆石坝心墙应力场与渗流场耦合计算 122

4.4.1 计算区域 122

4.4.2 定解条件 123

4.4.3 耦合计算与分析 124

4.5 拱效应对砾石土堆石坝防渗体安全可靠性影响研究 136

4.5.1 拱效应时间特征分析 136

4.5.2 拱效应空间特征分析 138

4.5.3 结论 143

4.6 蓄水初期渗流场与应力场耦合反演分析研究 143

4.6.1 模型边界条件 143

4.6.2 计算参数 143

4.6.3 几何模型及求解 144

4.6.4 成果分析 144

4.7 结语 146

第5章 高水头、大泄量、窄河谷、土石坝泄洪消能新技术 147

5.1 工程对泄洪建筑物布置要求 147

5.2 泄洪建筑物布置方案研究 147

5.2.1 泄洪建筑方案拟定 147

5.2.2 泄洪建筑物布置方案研究 148

5.3 泄洪消能技术研究 149

5.3.1 溢洪道泄洪消能技术研究 149

5.3.2 泄洪洞泄洪消能技术研究 151

5.3.3 泄洪建筑物运行情况 162

5.3.4 小结 163

施工篇 165

第6章 深厚覆盖层基础处理技术 165

6.1 概述 165

6.2 深厚覆盖层工程地质特性及物理力学参数 165

6.2.1 粗粒土工程地质特性 165

6.2.2 砂层透镜体工程地质特性 166

6.2.3 河床覆盖层物理力学参数 169

6.3 深厚覆盖层基础综合处理技术研究 169

6.3.1 深厚覆盖层坝基部分开挖及固结灌浆处理 169

6.3.2 覆盖层混凝土防渗墙 169

6.3.3 坝基砂层评价及处理设计 170

6.4 大坝基础混凝土防渗墙施工 173

6.4.1 主要设计指标 173

6.4.2 防渗墙施工工艺流程 174

6.4.3 其他 184

6.4.4 工效分析与评价 185

6.5 大坝覆盖层基础固结灌浆 186

6.5.1 覆盖层固结灌浆设计技术要求 186

6.5.2 覆盖层固结灌浆 188

6.6 大坝基础帷幕灌浆 191

6.6.1 帷幕灌浆技术要求 191

6.6.2 施工顺序 192

6.6.3 灌浆施工 193

6.6.4 基岩帷幕灌浆试验 194

6.6.5 主要施工方法 194

6.6.6 特殊情况处理 195

6.6.7 质量检查成果 198

6.6.8 汶川地震对帷幕的影响分析 198

6.7 小结 200

第7章 砾石土心墙堆石坝填筑施工技术 201

7.1 坝体填筑技术要求与料场分布 201

7.1.1 坝体填筑技术要求 201

7.1.2 料场分布 202

7.2 高山峡谷区超大型水工建筑物的施工场地布置设计及优化 202

7.2.1 施工布置原则 202

7.2.2 砂石加工系统及混凝土拌和系统 202

7.2.3 施工道路 203

7.3 砾石土料筛分及运输 204

7.3.1 砾石土筛分系统的研究与应用 204

7.3.2 带式输送机布置 205

7.4 快速填筑及土石方优化调配技术 206

7.4.1 施工参数与控制指标 206

7.4.2 施工方法 210

7.4.3 坝体填筑及坝料质量检测结果分析 211

7.4.4 坝体填筑质量评价 218

7.4.5 土石方调配优化 218

7.5 小结 219

第8章 大坝截流和蓄水初期的水流控制技术 221

8.1 截流规划与实施 221

8.1.1 截流时间与标准 221

8.1.2 截流方式及护底研究 221

8.1.3 截流施工道路及场地规划 221

8.1.4 截流备料 222

8.1.5 截流戗堤轴线及断面选择 223

8.1.6 戗堤进占施工 223

8.2 大坝蓄水初期下游断流问题研究 225

8.2.1 问题的由来 225

8.2.2 利用深溪沟泄洪洞平板闸门控泄的基本方案 226

8.2.3 利用深溪沟平板闸门控泄方案的试验研究 226

8.2.4 方案的实施 228

8.2.5 小结 228

监测分析篇 230

第9章 深厚覆盖层上砾石土心墙堆石坝安全监测研究 230

9.1 安全监测 230

9.1.1 安全监测概述 230

9.1.2 安全监测专业特点 230

9.1.3 安全监测的目的和任务 231

9.2 瀑布沟砾石土心墙堆石坝监测系统设计和布置 231

9.2.1 监测断面布置 231

9.2.2 坝体监测布置 233

9.2.3 坝基监测布置 238

9.3 变形监测成果分析 240

9.3.1 外部变形监测成果分析 240

9.3.2 内部变形监测成果分析 243

9.3.3 防渗墙倾斜变形监测成果分析 247

9.3.4 基础廊道变形监测成果分析 248

9.4 应力监测成果分析 250

9.4.1 心墙土压力 250

9.4.2 混凝土防渗墙应力 251

9.5 渗流渗压监测成果分析 253

9.5.1 心墙渗压计监测成果分析 253

9.5.2 P60渗压计测值异常分析 256

9.5.3 防渗墙渗流渗压监测成果分析 257

9.5.4 两岸山体及廊道测压管监测成果分析 258

9.5.5 堆石区渗压监测成果分析 263

9.5.6 两岸山体渗流量监测成果分析 267

9.6 大坝运行情况综合评价 267

9.6.1 主要设计成果 267

9.6.2 监测成果与设计成果对比分析 268

9.6.3 大坝运行情况的综合评价 268

9.7 大坝下游泄洪雾化问题研究 269

9.7.1 瀑布沟大坝泄洪雾化所带来的问题 269

9.7.2 大坝下游泄洪雾化区的防护治理 270

9.7.3 大坝建成后近三年的泄洪雾化监测分析 271

9.7.4 雾化监测结论 273

第10章 砾石土心墙堆石坝变形控制关键技术研究 275

10.1 概述 275

10.2 瀑布沟坝顶裂缝形成原因分析 275

10.2.1 裂缝发展基本情况 276

10.2.2 位移过程线分析 276

10.2.3 裂缝成因分析 291

10.2.4 裂缝的处理 291

10.3 深厚覆盖层上高心墙堆石坝变形规律及有关问题探讨 292

10.3.1 坝与地基变形比较 292

10.3.2 坝基处理方案与裂缝控制问题探讨 293

10.3.3 河床基础廊道环向结构缝设计探讨 293

10.3.4 施工期变形及渗漏处理 294

10.3.5 大坝运行状况 294

10.3.6 深厚覆盖层上堆石坝基础廊道结构形式探讨 294

10.4 小结 295

展望 296

参考文献 299