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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