特别策划——深厚覆盖层上大坝抗震分析和设计关键技术

  • 深厚覆盖层上大坝抗震分析和设计关键技术

    邹德高;

    <正>深厚覆盖层在我国及国外众多河流中均有广泛分布,特别是在我国的西南山区河流中更为突出,可达百余米甚至数百米。我国超过82%水能资源集中在西部地区,深厚覆盖层地基条件下建坝"难以避让",复杂的河床覆盖层地质条件给工程设计带来较大的技术难度。目前,强震区深厚覆盖层上大坝建设的相关经验与成果还比较缺乏,许多关键性的问题亟待研究解决。对于深厚覆盖层上的大坝工程,沉降和不均匀沉降十分明显,覆盖层与坝体的动力特性差异较大,地震作用下坝体与覆盖层之间相互作用突出,且覆盖层土体存在液化的可能性,常规的地震响应分析方法及安全评价体系已不适用于深厚覆盖层上的大坝工程。因此,基于能合理模拟坝体与覆盖层相互作用的地震动输入方法,研究覆盖层上大坝工程的地震响应特性,探讨覆盖层上大坝工程液化及稳定的分析方法,解决大坝安全评价中存在的关键技术难题,具有重要的科学意义和工程价值。

    2020年01期 v.6;No.29 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
  • 基于饱和多孔介质PSBFEM的闸坝—可液化地基动力响应分析

    邹德高;陈楷;陈涛;王锋;刘京茂;滕晓威;

    近年来我国水利工程选址地质条件复杂,深厚覆盖层上建坝已难以避让,闸坝抗震设计与安评的难度显著提高,尤其对于覆盖层中存在可液化土层的情况,有关研究较少,不利于准确把握与评价闸坝的动力响应和抗震性能。本文引入高效四分树方法,建立了闸坝-可液化地基体系的跨尺度分析模型,同时采用饱和多孔介质多边形比例边界有限单元和土体广义塑性模型以模拟地基孔隙水压力的产生、扩散和消散过程,精确地分析了体系的动力反应。结果表明:闸坝底部土体液化程度低于上下游地基土;闸坝呈整体向下游水平移动,并略有向下游倾斜的趋势;地震致使部分土体弱化,加剧了闸坝及防渗墙的变形,应采取适当的加固措施,避免影响机组安全运行。本文方法更加准确地反映了实际情况,且适应性强,为地基抗液化措施的对比与验证研究提供了可靠的技术支持。

    2020年01期 v.6;No.29 17-21+8+2页 [查看摘要][在线阅读][下载 2615K]
  • 深厚覆盖层上高土石坝动力稳定分析

    邹德高;余翔;余挺;闫生存;王锋;

    直接在覆盖层上修筑土石坝已成为我国西部强震区开发水能资源的常用形式,大坝抗震安全问题至关重要且备受关注,但有关深厚覆盖层上高土石坝的研究仍缺少针对性深入分析。本文采用自主研发的分析软件,计算了超深覆盖层上高土质心墙坝在地震作用下的坝坡稳定性,其中计算地震惯性力的加速度分布分别采用规范建议值和有限元动力反应结果。结果表明:规范建议的加速度分布无法反映大坝-深厚覆盖层体系动力反应特性,很难合理评价土石坝的抗滑稳定性。基于有限元动力反应分析的加速度分布较好地考虑了深厚覆盖层效应,反映了地震作用下大坝体系的关键特性,可合理描述动力稳定分析中的地震惯性力,从而获得更准确的稳定分析结果。

    2020年01期 v.6;No.29 22-27+2页 [查看摘要][在线阅读][下载 3624K]
  • 基于一维波动理论的特厚覆盖层坝基动力特性研究

    余挺;邵磊;

    基于一维波动理论,考虑地震过程中基岩-覆盖层的相互作用以及上覆坝体的影响,对500m级特厚覆盖层坝基进行了动力反应分析,探讨了地震波在特厚覆盖层中的传播过程与规律性。计算结果表明,考虑基岩-上覆覆盖层相互作用的必要性明显,与不考虑相互作用的工况相比,覆盖层自由表面放大倍数增大约16%,后者缩减了土层的放大效应,使抗震计算趋于不安全;地震传播过程中覆盖层所含的软弱土层滤波效应明显,动反应随高程呈现出先衰减后增大的规律,覆盖层建基面的放大倍数小于1;在考虑上覆建筑物的影响时发现,随着建筑物高度的增加,覆盖层建基面地震动的放大倍数呈现逐渐减小的趋势,即在覆盖层上修建大坝后,建基面加速度峰值小于同一水平截面天然覆盖层地基的加速度峰值,说明修建大坝可加强覆盖层坝基的抗震稳定性。

    2020年01期 v.6;No.29 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2311K]
  • 特厚覆盖层动力反应分析的瑞利阻尼系数确定方法与应用

    余挺;邵磊;

    综合考虑地震波的频谱特性和地基土层的特性,研究了Rayleigh阻尼模型2个控制频率的选取方法,分析了强震区500m级特厚覆盖层的动力响应,以及剪切波速对覆盖层坝基动力响应的影响。研究认为,在峰值加速度0.55g的场地谱人工波和规范谱人工波作用下,500m级特厚覆盖层建基面放大倍数小于1;输入地震波的频谱特性对计算结果影响较大,在高频分量参与较多的地震波作用下,500m级特厚覆盖层有较多阶的高阶振型被激发,成为构成总体动力响应的一部分主要振型;动力反应最大加速度值和剪切波速基本成正比,在实际勘探工作中,剪切波速测试和预测分析的准确性需足够重视。

    2020年01期 v.6;No.29 33-39+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2597K]

2020专家论坛

  • 白鹤滩水电站巨型地下厂房主要岩石力学问题与防治对策

    刘宁;陈平志;陈浩;陈建林;徐剑;

    白鹤滩水电站工程区域地质条件复杂且地应力水平较高,地下厂房洞室群工程规模宏大,在地下厂房施工过程中,广泛揭示了软弱层间错动带的张剪变形破坏、脆性玄武岩的应力型破坏等主要岩石力学问题。针对层间带交切厂房顶拱影响洞段采用预应力锚杆、锚索深层支护和超前锚固洞预锚固措施,高边墙影响区域采用预先置换洞、锁口锚筋和上盘深锚等联合支护措施是有效的防治措施。针对脆性玄武岩高应力破裂与防治,综合考虑优化布置地下厂房洞室群轴线方向和优选洞室体形等战略层面措施,采用主洞室轴线与最大主应力方向小角度相交的布置方案,体形上选择双向成拱的圆筒形,保证洞室顶拱曲率与应力拱相适应等措施,系列主动防治措施有效降低了高应力造成的围岩高应力破坏风险。工程实践表明,这些主动和被动联合防治措施合理、有效。

    2020年01期 v.6;No.29 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 13418K]
  • 变速抽水蓄能机组在地区电网中的应用研究

    衣传宝;梁廷婷;汪卫平;陈超;何俊峰;付俊波;

    变速抽水蓄能机组具有抽水状态下功率可调,发电状态下响应更快、效率更高的优点。变速抽水蓄能机组可以在地区电网中发挥调频、调峰的作用,提高新能源发电的消纳能力,同时还可以优化地区电网调度运行,优化二三道防线、减少切机切负荷量。分析了变速抽水蓄能机组在地区电网中的应用方案。

    2020年01期 v.6;No.29 9-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2045K]
  • 城市能源互联网研究综述

    唐虎;陈爱伦;崔浩;朱英伟;

    在一次能源的生产和消费中,清洁可再生能源因多重优势逐步得到青睐。然而,随着经济全球化的进程,对能源的需求也越来越大,新的能源供给矛盾也逐步凸显:能源时间和空间分布不均与能源需求点不匹配的矛盾。全球能源互联网的构建为解决该矛盾提供了解决途径,城市能源互联网作为全球能源互联网的重要补充,对其进行研究具有非常重要的意义。从构建城市能源互联网(urban energy internet,UEI)的基本形态和系统模式出发,以全球能源互联网(energy internet,EI)相关性特征为落脚点,研究了UEI的分类、概念及典型网络结构特征、网架结构等,对UEI的建设具有一定的指导意义。

    2020年01期 v.6;No.29 13-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2212K]

规划与设计

  • 区域互联模式下的电力市场AGC调频方式研究

    陈潇雅;冯培磊;徐天奇;李琰;赵玉;

    限于我国能源与需求不平衡的现状,大规模区域电网互联的输电网络格局已经初步形成。首先以三区域互联系统为例,推导三区域互联系统下两区域发生相同或不同扰动的频率偏差、联络线功率偏差和区域控制偏差表达式,将系统各区域的相互关系用数学模型直观的呈现。考虑到电力市场环境因素,对自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)模型进行改进使各个发电单元输出电力满足市场合同要求,对负荷违约时机组调节动作特性进行仿真并进一步分析了各参数响应指标。针对区域调频机组发生拒动或者延迟动作的情况,未经修正的三种调频方式使系统仍然存在一定频率偏差、联络线功率偏差。对AGC模型状态方程进行修正,通过对未修正和修正的三种调频方式进行仿真对比分析,仿真结果证明修正之后的调频达到无差调节的良好效果。

    2020年01期 v.6;No.29 40-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 3090K]
  • 抽水蓄能电站过渡过程双软件反演分析

    周喜军;杨静;丁景焕;韩文福;郭鹏;魏欢;李东阔;

    抽水蓄能电站作为电网的有效调节工具,需要频繁地通过过渡过程工况转换等来满足电网需求,过渡过程的稳定性是影响安全运行及电网质量的重要因素。目前业内要求在电站建设的每个阶段均需要根据当前阶段的具体参数开展过渡过程计算分析。为提高计算分析的准确性,对过渡过程现场实测数据与计算数据的对比分析是非常有必要的。通过这种反演分析方法对电站过渡过程实测数据与计算软件的结果进行了详细对比,验证了前期广泛采用的两款过渡过程软件SIMSEN及浪淘石计算结果的可靠性,形成了适用于抽水蓄能电站的过渡过程反演分析技术,并总结了造成计算与实测之间差异的主要原因。研究成果可为进一步促进过渡过程计算的准确性,保障电站过渡过程的安全性提供有效参考。

    2020年01期 v.6;No.29 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2509K]

主机与辅助设备

  • 小浪底工程机组主轴密封优化

    刘钢钢;张延智;刘大双;

    小浪底工程机组原主轴密封相关部件刚度不足,导致支持环与浮动环间隙变大,在实际运行中主轴密封漏水量异常偏大。为降低主轴密封漏水量,提高机组安全运行水平,对原主轴密封进行优化改造。改造后,主要部件刚度增加,主轴密封漏水量变小,节约了大量检修劳动力,消除了水淹厂房的隐患,提高了机组的可靠性,确保了机组安全稳定运行。

    2020年01期 v.6;No.29 57-59+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2109K]
  • 发电电动机平铺磁轭型磁极连接线的应力分析

    常玉红;卢伟甫;霍献东;王勇;王涛;詹阳;

    抽水蓄能电站中的发电电动机在频繁的启停机和发电电动转换过程中,转子承受较大的机械应力变化。另外,不当的装配工艺也可能使转子部件承受较大的预应力。位于发电电动机励磁回路的磁极间连接线在上述应力的作用下,出现故障的概率较高。对一台18极334MW发电电动机的平铺磁轭型磁极连接线建立了机械应力计算有限元模型,分析了不同结构参数的该型磁极连接线在额定转速、甩负荷和飞逸转速状态下受到的机械应力,提出了结构设计方面的建议。

    2020年01期 v.6;No.29 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2531K]
  • 福建周宁抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验分析

    熊妍;

    本文介绍了福建周宁抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验的过程,分析了模型试验的结果。试验结果表明,模型水泵水轮机的效率、流量、压力脉动等各参数均符合采购合同的规定,符合电站安全运行的要求。以模型试验的数据为基础,可计算出原型性能,为原型的设计及制造、安装及运行提供了可靠的依据。

    2020年01期 v.6;No.29 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K]
  • 水泵水轮机转轮的补焊

    赵强;王君;陈瑞;曹佳丽;徐亚鹏;

    对检修过程中发现的水泵水轮机转轮叶片同上冠的焊缝裂纹进行清除及返修,由于超级马氏体不锈钢ASTM A743 CA6NM转轮的硬度较高,塑性较差,清除时应给出预设余量,防止裂纹在清除过程中继续扩展,缺陷修补前碳弧气刨表面的渗碳层必须彻底清除。由于补焊现场无法对转轮进行回火,根据转轮的材料特性及焊接性,选用热裂倾向低的ER316L焊丝进行补焊,焊前采取预热,焊后不需要回火。焊接过程中,采用小热输入施焊,控制层间温度不大于150℃,降低热裂及晶间腐蚀的倾向。焊接完成后采用锤击除底层焊道之外的焊道降低焊接应力。返修完成后无损检测合格。

    2020年01期 v.6;No.29 70-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2424K]

工程施工

  • 黑龙江荒沟抽水蓄能电站主变压器运输方案论证与研究

    王树生;李俊霖;栾宇东;王月莅;宋德强;

    抽水蓄能电站一般地处偏远山区,大件运输较为困难,且为节约投资,地下主变压器洞室尺寸及运输通道一般较小,因此主变压器运输较为复杂和困难。针对荒沟抽水蓄能电站主变压器洞及主变压器搬运通道已经完成开挖支护的基础上,取消永久搬运轨道,优化主变压器运输,结合国内大中型主变压器厂家运输方案,论证和研究荒沟抽水蓄能电站取消搬运轨道的合理性与可行性。

    2020年01期 v.6;No.29 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2552K]
  • 抽水蓄能电站施工现场安全文明施工三维策划应用研究

    徐艳群;丛中方;钱志强;吕恰旭;苗忠艳;刘玉;

    基于电网安全对稳定经济运行的重要作用,国家大力推进抽水蓄能电站的建设,"十三五"期间,将进入抽水蓄能电站建设高峰期,抽水蓄能电站施工现场点多面广,基建安全形势严峻,施工现场的安全是工程管理的核心因素~([1])。为了提升现场安全文明施工管理水平,其核心在于施工现场安全文明施工策划,策划的水平和可操作性决定了建筑施工过程中的安全管理的成效,而行之有效的策划应用模式成为关键。本文结合山东文登抽水蓄能电站安全文明施工三维策划管理及三维策划系统应用,解决了现有安全文明施工策划、现场安全布置、安全设施标准化等环节的局限性及不足,实现了策划的高效快捷、效果直观真切,探索出了安全文明施工策划应用的新途径。

    2020年01期 v.6;No.29 78-82+27页 [查看摘要][在线阅读][下载 3466K]

技术标准

  • 中美水电标准中水电站技术供水系统要求的对比分析

    黄昱;易中有;曹波;

    在中国水电"走出去"的过程中,国外用户对中国标准体系的认可度较低的问题日益凸显,影响了中国水电全产业链"走出去"的进程和国外项目的顺利推进。本文作者通过对中美相关标准中水电站技术供水系统要求的对比,分析了两国标准在技术细节上的优劣性,为中国水电标准的推广提供了一个样本和借鉴。

    2020年01期 v.6;No.29 83-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1840K]
  • 主变压器消防细水雾灭火系统GB标准与NFPA标准的对比

    黄毅;

    消防规范要求一定容量的变压器应设置固定式灭火装置,其中细水雾灭火系统是经实践证明的一种有效措施。本文对我国现行标准GB 50898—2013《细水雾灭火系统技术规范》与美国国家消防协会标准NFPA 750—2015《Standard on Water Mist Fire Protection Systems(细水雾灭火系统标准)》的内容进行对比,分析并阐述国内外标准的共同点和不同点,供电力工程主变消防设计人员参考。

    2020年01期 v.6;No.29 87-89+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]

水工监测及其自动化

  • 安全监测在大型地下洞室围岩变形中的应用

    赵代鹏;伍中华;丁长青;占清华;

    为了保证大型地下洞室施工期安全,以安全监测为主要手段了解围岩状态,为围岩稳定性评价提供依据。本文以乌东德水电站右岸主厂房7~8号机组段上游边墙变形为研究对象,基于安全监测成果,结合地质及施工等对围岩变形进行分析,利用结论采取相应工程措施,并对措施实施后的效果进行评价。主要结论为:右岸主厂房7~8号机组段上游边墙变形主要发生在第Ⅵ层与下方L3施工支洞贯通开挖期间,爆破开挖导致陡倾顺层岩体切脚,产生向临空面顺层滑移;基于安全监测成果进行措施前后对比分析,措施后围岩变形及应力应变变化速率明显减小,实践证明工程措施有效控制了围岩变形,截至目前,该部位围岩稳定;安全监测成果的应用,有效指导了工程施工,为围岩稳定性评价提供了依据,在大型地下洞室开挖中发挥了重要的应用价值。

    2020年01期 v.6;No.29 90-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 3546K]
  • 丰满大坝重建工程泄洪兼导流洞变形监测资料分析

    李作光;

    本文对丰满大坝重建工程泄洪兼导流洞监测项目进行了介绍;为了判断泄洪兼导流洞的变形量的变化情况,首先对监测数据进行可靠性检查,然后绘制时空分布曲线和建立统计模型,对变形物理量进行定性和定量分析,得出泄洪兼导流洞变形基本稳定的结论。

    2020年01期 v.6;No.29 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2657K]

状态监测

  • 三维可视化技术在水电站设备管理中的应用研究

    胡海龙;常龙;王欣欣;余忠伟;温国强;杨高飞;

    水轮机、发电机、主变压器是抽水蓄能电站的重要生产设备,担负着水电站发电和输电生产过程,无论从设备资产的占有率,还是从管理工作的内容本身,生产设备的稳定运行关系到生产秩序的正常开展。研究采用基于二三维相结合的可视化技术~([1]),构建水电站设备三维模型,并将设备模型精细构建到零部件级别;以模型为载体,一方面挂接设备从安装、运行、维护的全过程资料,另一方面与HPMS管理系统中设备树的1~5级进行数据深度集成,将设备实时运行数据叠加到模型及零部件上,通过三维可视化技术超现实展示方式创新性建立了水电站三维全息化设备管理平台~([2]),以三维可视化方式实时监控设备及零部件运行状态,提高设备管理水平。

    2020年01期 v.6;No.29 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 6355K]
  • 水轮发电机组转速测控装置运行稳定性分析与研究

    罗红俊;张官祥;杨廷勇;

    机组转速是水轮机控制系统最重要的参数之一,机组是否稳定运行最能直观地显示在机组转速信号上,并将其电气二级过速、机械过速等重要信号上送至监控系统,参与机组保护控制逻辑,故转速测控装置是保障机组能否正常运行的关键所在。对转速装置发生的异常事件进行了深入的分析,根据现场实际应用和存在的问题,提出了切实可行的优化措施和解决方案,有效杜绝了此类故障重复发生,并对现使用的转速装置提出了优化设想和解决思路。

    2020年01期 v.6;No.29 115-117+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]

水工及水力学

  • 露顶式弧门液压启闭机上铰点合理位置算法

    王启行;王磊;仪彤;

    露顶式弧门广泛应用于水电站表孔及泄水闸等工程部位,其液压启闭机油缸上铰点的位置对启闭机的容量和行程有很大影响。根据典型露顶式弧门液压启闭机的布置型式,建立了上铰点位置的计算模型,并采用几何解析方法得到了确定油缸上铰点合理位置的算法。在工程实践中,运用Mathcad软件编程,将本算法应用于某水电站表孔弧门液压启闭机的设计,既优化了油缸参数,节省了投资,同时又减少了设计工作量。

    2020年01期 v.6;No.29 118-120+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2220K]