乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

doi:10.3969/j.issn.1001-5485.2014.10.022

长江科学院院报 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (10): 139-145.DOI: 10.3969/j.issn.1001-5485.2014.10.022

乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

蒋昱州¹, 姜小兰¹, 王瑞红², 朱杰兵¹

1.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,武汉 430010;
2.三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌 443002

收稿日期:2013-06-26 修回日期:2014-10-17 出版日期:2014-10-01 发布日期:2014-10-20
作者简介:蒋昱州(1982-), 男, 广西全州人, 高级工程师, 博士, 主要从事岩石力学与工程方面的研究工作, (电话)13628699066(电子信箱)jiangyuzhou5586@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51109014, 51109120, 40872192);国家重点基础研究973发展计划资助项目(2011CB710603)

Geomechanical Model Test on Global Stability of Wudongde Double-curvature Arch Dam

JIANG Yu-zhou¹,JIANG Xiao-lan¹,WANG Rui-hong²,ZHU Jie-bing¹

1.Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources,Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China;
2.Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area under Ministry of Education,China Three Gorges University,Yichang 443002,China

Received:2013-06-26 Revised:2014-10-17 Published:2014-10-01 Online:2014-10-20

摘要/Abstract

摘要： 基于乌东德双曲拱坝的特定工程地质条件,采用三维地质力学模型试验技术,通过重度超载的方法,研究了坝体和坝基、坝肩从加荷到破坏的整个过程与整体稳定性。依据相似理论,按照1∶300比例对大坝基础及两岸坝肩山体的岩体力学特性、不连续结构面和层面、双曲拱坝坝型等进行了相似模拟,研究了拱坝及基础的变形特征、失稳破坏过程、破坏形态以及超载能力,对拱坝与地基整体稳定安全度进行了评价。通过分析拱坝在正常蓄水位和超载作用下的位移场、坝体和坝肩的变形及其分布特征、内部断层典型测点的相对位移,对拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制进行了研究。试验结果表明:在设计荷载作用下,坝体及左右岸坝肩变形稳定,变形呈线性特征;综合位移应变测试结果及超载破坏模式定性描述,认为上游坝踵起裂安全度K₁=1.7~2.0,非线性开始安全度K₂=3.5~4.0,拱坝坝肩与坝基整体稳定安全度K₃=6.0~7.0。

关键词: 乌东德水电站, 拱坝整体稳定性, 三维地质力学模型, 超载试验

Abstract: The global stability of Wudongde double-curvature arch dam is researched by using 3-D geomechanical model in overloading condition. The mechanics behaviors and complex geological structures including discontinuous planes and beddings of dam foundation and abutment are simulated with a model of 1∶300 scale. Through the overloading model test, the deformation characters, failure process, failure pattern and overloading capacity of arch dam are obtained, and the global safety of arch dam and dam foundation is assessed. Furthermore, the displacement fields under normal water-storage level condition and overloading condition are analyzed, relative displacements at typical points on the beddings are obtained, and crack development before and after the failure are described. Results indicate that under design load, the arch dam body and abutments on both sides are stable and the deformation is linear; the overloading factor k₁ for crack initiation in dam heel ranges from 1.7 to 2.0, the nonlinear deformation overloading factor k₂=3.5~4.0, and the ultimate overloading factor k₃=6.0~7.0.

Key words: Wudongde hydroelectric power station, global stability of arch dam, 3D geomechanical model, overloading test

中图分类号:

TV 642.4

蒋昱州, 姜小兰, 王瑞红, 朱杰兵. 乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究[J]. 长江科学院院报, 2014, 31(10): 139-145.

JIANG Yu-zhou,JIANG Xiao-lan,WANG Rui-hong,ZHU Jie-bing. Geomechanical Model Test on Global Stability of Wudongde Double-curvature Arch Dam[J]. JOURNAL OF YANGTZE RIVER SCIENTIFIC RESEARCH INSTI, 2014, 31(10): 139-145.

[1]	齐帅, 王现勋, 曾坤, 汤正阳, 姚华明. 水风光打捆模式下新能源占比对水电机组效率的影响[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(1): 43-50.
[2]	施炎, 黄灿新, 王团乐, 施华堂, 孙云山. 基于GIM的水利水电灌浆工程三维可视化分析方法与应用[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(8): 133-139.
[3]	黄国兵, 吴双. 乌东德水电站主要水力学问题研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(6): 1-8.
[4]	周世华. 乌东德高拱坝大坝混凝土长期性能试验研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(10): 156-160.
[5]	周炳强, 黄灿新, 王团乐, 黄孝泉, 刘科, 许琦. 基于GEAS 3D的乌东德水电站防渗帷幕局部灌浆异常分析及处理[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(8): 155-160.
[6]	刘波，牛运华，王英奎，代德富. 乌东德水电站猪拱地沟泥石流特性与防治对策[J]. 长江科学院院报, 2017, 34(2): 126-131.
[7]	麦锦锋, 李端有, 黄祥, 刘宝乐. 乌东德水电站右岸地下厂房施工期围岩稳定分析[J]. 长江科学院院报, 2016, 33(5): 42-47.
[8]	周黎明,邱东明,付代光,肖国强,王法刚. TSP隧道超前地质预报技术及其3D成果研究与应用[J]. 长江科学院院报, 2016, 33(10): 72-78.
[9]	刘冲平,郝文忠,王吉亮,白伟,覃振华,李志. 顺坡向外倾优势裂隙连通率对高边坡稳定性影响分析[J]. 长江科学院院报, 2014, 31(12): 74-77.
[10]	李会中, 向家菠, 王团乐, 翁金望, 黄华, 郝文忠, 易星辰, 刘振华. 乌东德水电站砼高拱坝拱端嵌岩深度选择地质研究[J]. 长江科学院院报, 2008, 25(5): 98-102.
[11]	李会中, 王团乐, 黄华, 潘玉珍, 翁金望, 赵欣, 向家菠, 刘振华 . 金坪子滑坡Ⅱ区地质特征与防治对策研究[J]. 长江科学院院报, 2008, 25(5): 16-20.
[12]	刘纪根，邹翔. 基于RS与GIS水土流失数据库的建立——以乌东德水电站坝址区为例 [J]. 长江科学院院报, 2008, 25(3): 100-103.

乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

Geomechanical Model Test on Global Stability of Wudongde Double-curvature Arch Dam

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

相关文章 12

编辑推荐

Metrics

本文评价