菲律宾MARIVELES×MW级燃煤电站渗流及稳定分析简要.PDFVIP

二等奖成果 3.3 菲律宾 MARIVELES 2×300MW 级燃煤电站渗流及稳定分析 简要信息 【获奖类型】应用二等奖 【任务来源】中国电力工程顾问集团华东电力设计院 【课题编号】岩0203062011 【课题起止时间】2010 年 12 月～2011 年 7 月 【完成单位】中国水利水电科学研究院 【主要完成人】李维朝、蔡 红、谢定松、田继雪、吴 隽、戴永志、梁向前 立项背景 菲律宾 2×300MW 的马利万斯电厂位于菲律宾马尼拉湾北侧，Sisiman 湾口 右侧的沿海丘陵上。灰场所处地区降雨强度高、降雨量大，年平均降雨量为 2105mm，年平均降雨日为 136 天。场地地震烈度为 8 度，地震加速度为 0.24g 。 菲律宾马利万斯电厂灰场采用干贮灰方式，所处地区的平均降雨日占全年 的40%左右，这些特点决定了降雨和地震是控制该电厂灰坝稳定的关键因素。 在灰坝下游坡面，降雨入渗可致灰坝表层一定深度范围内饱和度增加，稳 定性降低；在此期间，如果遭遇地震会增加灰坝剪切应力，使饱和区容易产生振 动液化，从而使坝体的安全性降低，存在失稳的风险。 灰场地理位置十分特殊，下游紧邻发电厂厂区，灰场的稳定关系到下游重要 工业设施和人员的安全。为此，设计单位委托我单位进行专项研究。 详细科学技术内容 发电厂产生的粉煤灰是建设灰坝的主要筑坝材料，由于在研究阶段发电厂 尚未投产，无法做专门的材料特性试验研究。本项目收集和分析了大量的相关资 料，利用工程类比等方法确定了适用于本研究所需的计算参数。同时，根据工程 特点选取了典型计算断面，进行了不同降雨工况下的非稳定饱和－非饱和降雨入 渗数值计算，并在此基础上进行了相应的灰坝坝坡静动力稳定分析，深入研究了 碾压填筑过程中的应力场和位移场，以及假设强降雨后或在长期降雨的运行过程 中遭遇 8 度地震时灰坝的动力响应和可能液化的区域。 153 中国水科院科学技术奖2011 年度获奖成果汇编 综合各项研究成果，本研究提出了灰坝合理的结构形式，并依据防、排结合 的原则完善了灰场的整体布置，建议充分利用当地材料在灰坝表面铺设粘土防渗 层、增加库内排水竖井等工程措施，解决了长期降雨且遭遇地震时下游坝坡易因 地震液化而局部失稳的问题。 发明及创新点 干贮灰场贮放的粉煤灰是非饱和的，因此相比于以前的水灰场在安全性上 有很大提高，越来越多地被广泛采用。一般情况下，建设干贮灰场并不作专门的 方案论证，而菲律宾马利万斯电厂灰场所处地区降雨持时长、强度高、降雨量大， 又是 8 度地震区，这些恶劣的运行条件组合后对常规灰坝结构安全性的影响到底 有多大，如何通过工程措施解决这些不利因素，是本研究的关键点。 （1）根据菲律宾地区年降雨总量大、降雨持续时间长等特点，研究了降雨 强度与填筑粉煤灰饱和渗透系数的比值关系对浸润锋向下扩展方式及灰坝内饱 和区孕育的影响，提出了不同特征的降雨在灰坝中的饱和－非饱和入渗方式、入 渗发展特点和基质吸力的变化过程。即当降雨强度小于饱和粉煤灰渗透系数时， 浸润锋以非饱和形式向下扩展，灰坝内不会出现饱和区；当降雨强度大于饱和渗 透系数时，浸润锋以饱和的形式向下扩展，灰坝内会出现饱和区，且地震条件下 饱和范围内有液化的可能性。 （2 ）鉴于降雨强度与饱和渗透系数的比值关系对浸润锋向下扩展方式的影 响，提出了因地制宜防止灰坝表层饱和的工程治理措施。数值模拟计算分析表明 在灰坝表面铺设一定厚度的粘土防渗层后，大部分降雨在灰坝表面产流，从而降 低了雨水的入渗强度，可以有效防止强降雨和长期降雨条件下灰坝坡面饱和区的 大范围出现，从而在很大程度上减少灰坝在地震条件下发生液化的区域。 与当前国内外同类