混凝土重力坝渗压系数负值分析.pdf
《混凝土重力坝渗压系数负值分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土重力坝渗压系数负值分析.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第38卷第7期 2016年7月 人民黄河 YELLOW RIVER V1.38,No.7 Jul. ,2016 【 工 程 勘 测 设 计 】 混凝土重力坝渗压系数负值分析 张晓龙1,张慧莉1,吕贵明2,张晓东3,杜昕鹏4 (1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 陕西杨凌712100; 2.中国石油西气东输管道公司, 上海200122; 3.中石化南京工程有限公司, 江 苏 南 京 210046; 4.黄河勘测规划设计有限公司, 河南郑州450003) 摘 要 : 坝基渗压系数是评价混凝土重力坝渗流安全的一项重要指标。针对某些混凝土重力坝帷幕后扬压力测点渗压 系数出现负值这一异常情况, 对
2、其进行定性、 定量及物理成因分析, 并在传统渗压系数统计模型中考虑了渗流量这一影 响因素, 通过偏最小二乘法进行回归分析, 分析结果表明: 其负值成因主要是混凝土坝初期防渗帷幕防渗性能较好、 坝基 岩石渗透性较弱, 以及大坝运行期较短, 坝基渗流还没有达到一个稳态平衡状态所致。 关键词: 渗压系数负值; 偏最小二乘法; 渗透性; 稳定平衡状态 中图分类号:TV223.4 文献标志码: A cloi:10.3969/j.iwn.1000-1379.2016.07.025 近年来, 在国家能源局大坝安全监察中心组织实 施的大坝安全监察中, 发现在对许多已建混凝土重力 坝进行竣工安全鉴定与定期安全检
3、查时, 根据历史渗 流监测资料和 混凝土坝安全监测资料整编规程 (D L/T 52092005)计算得到的坝基渗压系数均为负 值。对于设置有防渗帷幕和排水孔幕的实体重力坝渗 压系数,主排水幕处河床坝段渗压系数采用0.25,岸坡 坝段采用0.35|,从规范中可见坝基面上的渗压系数 均为一个非负数。 混凝土重力坝渗压系数与扬压系数计算示意见图 1,扬压水头与上游水深好1的比值为坝基扬压系数 h- a。 , 即a。 = u ;扬压水头高于下游水位的水柱高度为 H1 渗压水头h:,即h: = h- - 馬;渗压水头与上下游水位 h 差的比值为坝基渗压系数a,即a, = 2 3。 1 - 2 图1混凝土
4、重力坝渗压系数与扬压系数( 单位:m) 由坝基扬压折减系数和坝基渗压折减系数定义可 知,坝基扬压折减系数或坝基渗压折减系数不可能为 负值。由能量原理可知, 当上游水位高于下游水位时 水总是由能量高处流向低处, 只要上、 下游水位不相 等 , 其上、 下游水位间任意一点的水位均是高于下游水 位的, 在大坝正常工作且没有外力对这个系统做功的 前提下, 大坝坝基扬压折减系数、 坝基渗透压力折减系 数不可能为负值(下游无水情况相同) 。因此,针对目 前许多已建并正常运行的混凝土坝坝基渗压系数为负 的情形, 有必要对其成因进行分析。 1成因分析1成因分析 1 . 1 理论成因分析1 . 1 理论成因分析
5、 目前,混凝土坝基渗透压力计算还没有一种完全 可靠的模型, 鉴于坝基岩石本身的复杂性以及基岩与 混凝土间接触等存在收缩裂缝,渗透水流的流态复杂 多变,实际工程中采用测压管来进行观测, 根据实际的 观测值绘制扬压力分布图, 并与设计采用的扬压力分 布图进行对比, 判断坝基渗流的安全情况。工程中主 要通过测压管的管水位计算渗压系数a,, 对于扬压力而 言, 下游水位产生的浮托力无法折减( 扬压力= 渗透压 力+浮托力) , 虽然两者定义有区别, 但工程中通常渗压 h: , h, 系数即为扬压折减系数, 由图1 可以证明: ,1 = 11, h- 1 - h: h, 7 4a,a0,纟为上游水头好1
6、减去帷幕后第一个测 h 仏 收稿日期:2015 08 26 基金项目: “ 十二五” 国家科技支撑计划项目( 2012BAD08B01)。 作者简介: 张晓龙( 1988), 男, 河北张家口人, 硕士研究 生, 研究方向为大坝安全监测。 通信作者: 张慧莉( 1969), 女, 河南淅川人, 教授, 硕士生 导师, 主要研究方向为水工安全监测技术。 E-mail: hydrzx1 100 人 民 黄 河 2016年 第 7 期 压管水头所在渗透压力三角形斜边延长线与上游水头 交点的水头高度,a 为坝基扬压系数。 当下游水位高于基岩高程时, 坝基渗压系数4计 算公式为 H.- H2 Hi -H
7、2 当下游水位低于基岩高程时, 坝基渗压系数计算 公式为 h,-h3 Hi H3 式中:a为第测点渗压系数;H为第z测压管水头, m; H2为下游水位,m; H3为建基面 高程,m。 式(1)、 式(2)对于混凝土重力坝均适用。由式( 1)、 式(2)可知:正常情况下坝基渗透压力折减系数不为负, 而是在0,1范围内, 当a, = 0 时意味着测压管水位等于 下游水位或者基岩高程(基岩高程高于下游水位时) ; 当 a, = 1时意味着测压管水位等于上游水位;当a, 0 时意 味着测压管水位低于下游水位或者基岩高程。 1 . 2 物理成因分析1 . 2 物理成因分析 首先, 对于混凝土重力坝, 为
8、减小坝底扬压力, 通 常在坝上游设置防渗帷幕, 并在其后设置排水设施, 位 于排水设施后的扬压力测点渗压系数受排水设施的影 响很大5_6, 排水设施可以很好地将坝基的渗透水流 排出, 使沿坝基岩石的裂隙、 纹理、 破碎带、 收缩缝等流 动的渗透水顺着排水管直接流入排水沟内。由于排水 管使得出露的渗透水流无法蓄积形成外力, 同时渗透 水流在水平方向上的流动速度大于垂直方向上的流动 速度7, 因此在设置排水管的坝基内, 渗透出的水没 有达到测压管内应有的水位时已经被排出, 坝基的渗 透压力降低,测压管内水位低于下游水位, 致使渗压系 数为负, 这在工程实践中已被验证, 同时坝基渗压系数 也能间接反
9、映坝基的垂直位移状况。 其次, 混凝土坝与坝基岩石都具有渗透性,在上下 游水位差的作用下水会通过坝基岩石的节理裂隙、 基 岩与混凝土的接触面或者破碎带渗透,当渗透水流从 基岩内部流出并流至裂隙或混凝土与基岩交界面的缝 隙处时产生静水压力作用于坝基底面8。如果此处 恰好埋设有测压管, 则出露的渗透水流因具有静水压 力而在测压管内形成一定高度的水柱;没有出露的则 在岩石内部产生孔隙水压力, 渗透水流在孔隙中不连 续,或单一的不连续出露, 很难形成静水压力。由于没 有连续渗透水流带来的外力, 对于减小大坝的有效重 力影响不大, 因此遇到有测压管埋设的位置也难以在 测压管内形成较高的水柱。可见, 大坝
10、防渗帷幕的渗 透性与基岩的渗透性对于埋设的测压管中的水位有直 接影响, 这是导致渗压系数为负的重要原因。 最后, 由于新建的混凝土重力坝运行时间较短, 大 坝的各个地方受力、 变形以及渗流等都未达到动态平 衡 , 因此随着时间的延长会趋于一个时期内的稳态平 衡 , 而后各种性能再随着时间延长而减弱。大坝运行 初期渗流还没有达到稳态平衡期, 测压管的水位会出 现低于下游水位的情况, 致使渗压系数出现负值, 且随 着时间延长逐渐变大。 2实例分析2实例分析 某水电站坝顶设计高程为321.50 m, 坝轴线长 639.39 m。水库正常蓄水位310.00 m, 总 库 容 14 530 万m3, 具
11、有日调节性能。厂内安装3 台单机容量34 M W的灯泡贯流式机组, 总装机容量102 MW, 保证出 力 29 M W, 年发电量4.41亿kW h。最大水头16.8 m, 引用流量1 148 m3/s。 该水电站坝基部分测点渗压系数统计见表1, 由 表 1 可知该坝坝基渗压系数大部分为负值,UP09部分 值甚至小于-1。 表1渗压系数统计 日 期 UP04UP05UP06UP09UP10UP1 1UP12 2014-01-06-0.36-0.40-0.55-0.93-0.85-0.84-0.39 2014-01-15-0.35-0.38-0.54-0.90-0.82-0.82-0.37 20
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土 重力坝 系数 负值 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【apps****199】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【apps****199】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。