2015黄文熙讲座-土石坝试验技术研究与应用.ppt

溃坝试验技术研究与应用 土石坝渗透破坏溃决模型 溃口流量过程 有压流或宽顶堰流量公式 水流对坝壳冲蚀过程 考虑坝料特性冲蚀公式 溃口发展与通道坍塌 冲蚀公式及力学平衡 Δt 时段管涌通道半径增量 管涌通道坍塌 (孔流—堰流) 渗透 漫顶 渗透 漫顶 管涌通道坍塌后发生漫顶：同前述土石坝漫顶溃决过程 溃坝试验技术研究与应用 内容提要 1 研究背景 2 筑坝材料试验技术研究与应用 3 离心模型试验技术研究与应用 4 溃坝试验技术研究与应用 5 高土石坝极限抗震分析方法与应用 6 建议与体会 极限抗震能力分析方法 1、有利于提高大坝抗震设计水平； 2、有利于迅速查明震害险情 土石坝地震安全评价标准 高心墙坝的坝坡稳定和坝体残余变形等是影响其地震安全的主要因素，初步建议了相应的地震安全控制标准，为高心墙堆石坝的极限抗震能力计算分析奠定基础。 安全系数+滑动范围的双指标评价标准： （1）坝坡稳定安全系数：采用拟静力法计算，Fs1.0，则坝坡失稳；采用有限元时程分析法计算，地震过程中，如果Fs1.2的时间累加超过2s，则坝坡失稳。 （2）滑动体范围：最危险滑弧通过心墙；最危险滑弧虽未通过心墙，但危及心墙安全，即满足剪断条件： 土石坝地震安全评价标准 坝顶震陷率大于1%的土石坝损伤程度均属严重等级，但几乎是没有经过重型机械设备碾压的均质坝和水力冲填坝或坝址处有断层的坝，如Austrian、下村山(Lower Murayama)和Hebgen等土坝。 安布克劳心墙堆石坝（131m） 时间：1990年7月 震级：7.7级； 震中距：10公里 峰值加速度：0.49g 震陷量：1.1m 震陷率：0.84%； 震害：严重损伤、未溃坝、可修复。 建议将坝顶相对震陷量小于0.8-1.0% (坝高大于150m取下限，小于150m取上限）作为心墙堆石坝地震变形控制标准。 拟静力法最危险滑弧 有限元法最危险滑弧 最危险滑弧均通过心墙！ 土石坝地震安全评价标准 土石坝地震安全评价标准 土石坝地震安全评价标准 坝坡稳定的角度： 极限抗震能力在0.55-0.60g之间 相对震陷量的角度： 极限抗震能力在0.50-0.55g之间 土石坝地震安全评价标准 结论： 大坝的综合极限抗震能力在0.50-0.55g 之间。 高心墙坝极限抗震能力的决定性因素是 坝体震陷。 土石坝地震安全评价标准 高面板坝的坝坡稳定、残余变形与接缝位移等是三个影响高面板坝安全的主要因素，初步建议了相应的地震安全控制标准，为高面板堆石坝的极限抗震能力计算分析奠定基础。 安全系数+滑动范围的双指标评价标准： （1）坝坡稳定安全系数：采用拟静力法计算，Fs1.0，则坝坡失稳；采用有限元时程分析法计算，地震过程中，如果Fs1.2的时间累加超过2s，则坝坡失稳。 （2）滑动体范围：滑动体范围使坝顶宽度减小1/3以上。 坝顶宽度减小 面板与接缝 状态恶化 坝坡失稳 危及大坝安全 土石坝地震安全评价标准 紫坪埔面板堆石坝（156m） 时间：2008年5月 震级：8.0级； 震中距：17公里 峰值加速度：0.50g 震陷量：1.0m 震陷率：0.64%； 现状：经加固修复后正常运行。 震陷安全评价标准： 建议将坝顶相对震陷量小于0.6-0.8%(坝高大于150m取下限，小于150m取上限）作为面板堆石坝地震变形控制标准。 土石坝地震安全评价标准 沉陷-坝高 张拉-坝高 剪切-坝高 坝高范围：35.5m-233.0m 沉陷资料：71座面板坝 张拉资料：72座面板坝 剪切资料：28座面板坝 建议了不同坝高面板坝周边缝变位控制标准。 坝高 （m） 沉陷 （mm） 张拉 （mm） 剪切（mm） 100 45 30 30 200 60 40 40 300 80 50 50 土石坝地震安全评价标准 拟静力法最危险滑弧 最危险滑弧均使坝顶宽度减小1/3以上！ 土石坝地震安全评价标准 土石坝地震安全评价标准 土石坝地震安全评价标准 允许值： 36mm 56mm 35mm 土石坝地震安全评价标准 坝坡稳定的角度： 极限抗震能力在0.65-0.70g之间 相对震陷量的角度： 极限抗震能力在0.65-0.70g之间 周边缝变位的角度： 极限抗震能力在0.55-0.60g之间 大坝的综合极限抗震能力在0.55-0.60g 之间；周边缝变位是控制性因素。 内容提要 1 研究背景 2 筑坝材料试验技术研究与应用 3 离心模型试验技术研究与应用 4 溃坝试验技术研究与应用 5 高土石坝极限抗震分析方法与应用 6 建议与体会 土石坝试验技术的可能突破点 缩尺效应对筑坝材料静动力试验结果的影响以及合适的缩尺方法