300m级高拱坝结构问题研究
基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析
基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析杜玉涛; 朱彤【期刊名称】《《人民长江》》【年(卷),期】2019(050)009【总页数】6页(P175-179,213)【关键词】辐射阻尼; 有限元—无限元; 无质量地基; 拱坝; 抗震分析【作者】杜玉涛; 朱彤【作者单位】大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】P319近年来，一批300 m级的高拱坝在我国西南地区建设完成，西南地区地震烈度高，高拱坝的抗震安全问题尤其突出。
坝体抗震研究多采用动力模型试验方法和有限元数值模拟的方法[1-4]。
由于坝体—库水—地基相互作用的模型试验技术尚未成熟，学者多采用数值模拟的方法来研究这一问题。
数值模拟中通常采用无质量地基模型进行抗震分析，但由于未考虑地基的辐射阻尼效应，在工程中应用中是偏于保守的。
为真实反映坝体—地基的相互作用问题，研究者们现已取得了较多的研究成果，包括人工透射边界、比例边界有限元和黏弹性边界方法等[5-11]。
大岗山拱坝位于四川省境内，水平向设计地震峰值加速度为0.557 5 g，是目前我国高坝抗震设防之最，研究其地震响应具有重要意义。
本文采用有限元—无限元耦合模型(下文简称无限元边界模型)来解决坝体—地基相互作用问题，使远场地基边界能严格满足无穷远处位移为零的条件，不会造成地震波在截断边界处的反射误差。
燕柳斌用无限元边界模型模拟了重力坝地基，认为该方法在解决无限地基问题上是有效的[12]。
向前用无限元边界模型模拟了拱坝的无限地基，但其是从基岩处直接输入地震波时程，该方法会在固定边界引起失真的扰动[13]。
目前，无限元边界模型仅对内源振动问题比较有效，对外源入射问题还有待研究。
为了解决外源入射问题，戚玉亮等根据等效边界力的叠加原理，采用将地震动转换为等效应力的方法[14]。
黄胜等采用波场分解的原理给出了人工边界上地震荷载的等效计算公式[15]。
300米级高拱坝的温度应力分析研究
胥 为捷ｂ介绍Байду номын сангаас了温 度 作用 的特 点 及
热 和 绝 热温 升 计算 ，外 界温 度计 算 （ 气温 、库水温 度 、 日照辐射等 ）计 算 ，结 构 温 度场 的 差 分 解 和 有 限元 解
法 。
２ ３ １运 行期 温度应 力 ．．
按 混 凝土 拱坝 设计规 范 （ Ｄ１５ Ｓ ４ ８ ）中附录 二 的规定 ， ５ 计算 出平均温
限 ，拱 坝 厚 高 比在 ０． ０以 上时 ，可 ２ ｌ
年平均温度看作为坝体的温度边界值 ， 坝体 在此边 界条 件下 的温 度场 即为稳 定
温度场 。
半理论半 经验公式求解 。 度应 力仿真 运算 。潘家诤 １ 等提 出了 ２ ３ 应 力求解 方法 ． 大体 积混 凝 土 温 度控 制 设 计 的 整 套 理 中国水利水电科学研究院院士朱伯 论 ，解 决 了浇 筑 温 度计 算 ，水 泥 水 化 芳Ｈ自编 了我 国第一 个混 凝土 温 度徐 变 １
化 的 幅 度较 小 ，影 响 拱 坝 内 部 深 度 有
。
中国科技信 息 ２ Ｉ 年第 期 ｏｏ
ｃ Ｉ ｃＥＣ № １ｃ甘 ｌＧ Ｎｏ ｏ № ． １ ＨＮ ｓ Ｉ ｆＡ Ａ Ｎｉ － 卜ｌ Ｙ１Ｆｆ Ｅ 、Ｏ ０ Ａ Ｎ ２ ０ ｏ
温 度荷 载 的分 类 、影 响 因素 和 温 度 场 应力有限元程序 ，并开创性地将其应 种计算方法 ： ①按 Ｆ ｕｉｒ ｏ ｒ 的热传导 用于 三门峡坝 底孔温 度应 力分 析 中， ｅ 以将年平均温度近似看成稳定温度场 。 ！的３ 这 样 在 计 算 稳 定 温 度场 时 ，把 水 温 的 方程求解 ；②按近似数值求解 ；③按 实现 了我 国历史上 首次大 体积混 凝土温
300m级高拱坝设计与施工三维可视化仿真研究
ｔｍａｉｎ ＡＰ ．Ｍｅ ｎ ｈｌ，Ｋｎ ｗｌｄ ｅｂ ｓｄ Ｉ ｔｌｇ ｎ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｉ ｐ ｌ ａｉｎ ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｔ ｅｉｎ ｔｅ ｃ ｍｐ － ｏ ｔ Ｉ ｏ ａｗ ｉ ｅ ｏ ｅ ｇ －ａｅ ｎｅｌ ｅ ｔ ｓｇ ｎ ｔ ａ ｐｉ ｔ ｓｅｔｂｉ ｅ ｏ ｄ ｓｇ ｈ ｏ ｏ ｉ ｄ ｓ ｃ ｏ ｓ ｎ ｎ ａｔ ｄ １ Ｕ ｉｇｔｅｔｒｅｄｍｅ ｓｏ ｄ ｌ ｆ ａ ａ ｄＣ ｅ ｔ ｒ ｍｏ ｅ． ｓｎ ｅ －ｉ ｎ ｉｎｍｏ ｅ ｍ ｎ ＯＭ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔｅｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎｓｈ ｍｅａ ｄｄ ｎ ｍｉ ｖｄ ｏ ｐ ｈ ｈ ｏｄ ｔｃ ｎ ｌｇ ．ｈ ｏ ｓｒｃｉ ｃ ｅ ｎ ｙ ａ ｃ ｉｅ ｏ ｓｍｕａｉｎｗａ ｂａｎ ｄ ｉ ｌｔ ｓｏ ｔｉｅ ． ｏ
后 决 定 广泛 采 用 的 。该 电力 公司 目前 已 成功 将 Ｃ ＴＡ应 用 于 ＡＩ
地 质 重 构 、 坝设 计 、 房设 计 和 机 电 设 备 安 浆 等 ， 已建 立 大 厂 且
由 于 双 曲 函数 的表 达 复 杂 性 和拱 圈 的 曲 面 连 续 性 要 求 ． 目前 多数 三维 设 计 软 件 表 达 双 曲 拱 坝 的 ｃ 在 拱 坝 设 计 中 ． ２（
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｔ ｉ ｉｕ ｔｔ ｅ ｌ ｅ ｔｅ Ｃ ｏ ｔｎ ｉ ｕ ｆｃ ｆｄ ｕ ｌ ｃ ｒａ ｕ ｅ ａ ｃ － ａ ｉ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｉｇ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｄ ｆ ｃ ｌ ｏ ｒａ ｉ ｈ ２Ｃ ｎ ｉ ｕ ｔ ｓ ｒ ｅ ｏ ｏ ｂ ｅ ｕ ｖ ｔ ｒ ｒ ｈ ｄ ｍ ｎ ｔｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ｄ ｌ ．Ｉ Ｓ ｆ ｚ ｙ ａ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｔ ｅｃ ｒ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｕ ｌ ｕ ｖ ｔ ｒ ｒ ｈ ｄ ｍ ａ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｈ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｍｏ ｅｉ ｇ ｗｉ ｕ ｈ ｓ ａ ｅ ． ｈ ｕ ｖ ｕ ｃ ｉ ｆＤｏ ｂｅ ｃ ｒ ａｕ ｅ ａ ｃ ａ ｗ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔｅ ｔ ｒｅ ｄ ｍｅ ｓ ｄ ｌ ｔ ａ － ｏ ｏ ｎ ｈ
锦屏一级水电站300m级高拱坝渗流控制工程措施
锦屏一级水电站300m级高拱坝渗流控制工程措施李仁鸿;唐兰;侯波;左雷高【摘要】锦屏一级水电站拱坝是300m级的高拱坝,位于高山峡谷地区,坝区岩体较为破碎,工程地质和水文地质复杂,除存在中强透水岩体区域外,渗流场还受f5、f8、f13、f14断层,煌斑岩脉和深部拉裂隙等不利地质条件的影响.大坝帷幕防渗、排水设计的好坏,直接影响拱坝坝体的应力和稳定,影响拱坝坝肩抗力体的稳定.本文通过对锦屏一级高拱坝“先阻后排、防排并举”渗流控制措施的布置及效果分析,阐述其有效性和合理性.【期刊名称】《水电站设计》【年(卷),期】2012(028)004【总页数】5页(P7-11)【关键词】特高拱坝;坝基;帷幕灌浆;排水系统;渗流分析;渗流控制;锦屏一级水电站【作者】李仁鸿;唐兰;侯波;左雷高【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川成都610072【正文语种】中文【中图分类】TV223.41 前言锦屏一级水电站工程规模巨大，主要任务是以发电为主，兼有防洪、拦沙等作用。
电站装机容量为3 600MW，多年平均年发电量166.2亿kW·h。
水库正常蓄水位1 880m，死水位1 880m，正常蓄水位时，库容77.6亿m3。
拱坝采用混凝土双曲拱坝坝型，最大坝高305m，坝顶高程1 885.00m，建基面最低高程1 580m。
锦屏一级水电站库大坝高，坝址区岩性主要由中上三叠统杂谷脑组大理岩夹绿片岩等组成，坝基右岸由大理岩夹绿片岩组成，左岸1 830m高程以下是大理岩,以上为砂板岩。
坝区水文地质条件复杂，岩体较为破碎，相对不透水层埋藏很深，且出露f5、f8、f13、f14断层，煌斑岩脉X和层间挤压带，深部拉裂隙等，因此合理、有效的大坝渗流控制工程措施至关重要，是整个工程的关键技术之一。
双江口水电站双曲拱坝方案右岸拱肩槽边坡稳定性分析
前言
随着西部大开发战略的实施，西部地区资源
的开发和基础设施的建设正在快速开展。 在这一
地区开展的工程中，往往需要开挖大量岩体，形成
高陡边坡。 而边坡的稳定性状况，关系到工程建
设的安全，并在很大程度上影响着工程建设的投
２０ 年代，早期的边坡研究有两种方法：一是分析
边坡所处的地质条件以及滑坡和滑坡发生的环境
大金川主干水系绰斯甲河及重要支流足木足河交
对应。 强卸荷带内岩体松弛严重，卸荷裂隙较发
汇处双江口（ 可尔因） 下游段，坝段位于阿坝州马
育，裂隙普遍松弛张开 ０ ５ｃｍ ～ ５ｃｍ、最大达 １０ｃｍ
尔康县境内的大渡河上源河流足木足河与绰斯甲
河汇口以下 ２ｋｍ 处，是大渡河干流开发的上游控
以上，充填碎屑及次生泥，多浸、滴水。
该水电站拱肩槽部位，谷坡高陡，设计坝高达
制性工程。 天然边坡与工程边坡高度达到 ３００ｍ
３１８ｍ，其规模之巨大，如果出现失稳，将对水电站
２５５０ｍ，是大渡河流域规划拟建的最大库容水电
损失和社会影响是不可估量的。
以上。 该 水 电 站 设 计 坝 高 ３１８ｍ， 正 常 蓄 水 位
站之一。
该段河谷呈典型的深切“ ｖ” 型谷，两岸岸坡
· ３４·
２０２０ Ｎｏ ４
四 川 水 利
双江口水电站双曲拱坝方案
右岸拱肩槽边坡稳定性分析
∗
朱自强１ ，祁 玲１ ，张 林２ ，杨宝全２
（１ 四川水利职业技术学院，四川 崇州，６１１２３１；
２ 四川大学水利水电学院，成都，６１００６５）
【 摘 要】 双江口水电站是大渡河流域水电梯级开发的关键性工程之一，工程高边坡达到 ３００ｍ 以上，边坡稳定性
拱坝设计
应力分析
拱坝应力分析的方法较多，都是在不断改进不断完善的基础上发展起来的。最早是用 圆筒公式。以后按纯拱理论应用纯拱法，再后来又考虑垂直悬臂梁作用即试荷载法，随着计 算机的发展，薄壳理论、有限单元法等计算方法都已用来计算拱坝的应力。作为毕业设计， 为培养学生清晰的力学概念，这里主要说明采用拱冠梁法的设计思路。 1．拱梁径向位移协调一致方程组 如图 1 所示，从坝顶到坝底选取 n 层拱圈，令各划分点的序号为自坝顶 i＝1 至坝底 i ＝n，各层拱圈之间取相等的距离Δ h，拱圈高为 1m。
荷载
作用于拱坝的荷载有静水压力、动水压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪
压力、冰压力和地震荷载等。其中静水压力、泥沙压力、浪压力计算相对容易，只需将已知 参数代入计算公式即可求得。自重、温度和地震荷载计算相对复杂，考虑因素较多，应认真 计算。 1、自重 混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行灌浆封拱，形成整体。在拱坝形成整体前， 各坝段的自重变位和应力已形成，全部自重应由悬臂梁承担。即将自重作为竖向荷载，计算 由此产生的梁的变位 iw ，代入拱梁变位协调方程。 2、温度荷载。 温度荷载的大小与封拱温度有关，且随时间和位置而变化，精确计算是极为复杂的， 通常仅考虑对坝体安全最不利的情况， 即对坝体应力而言， 需计入温降的影响， 对稳定而言， 需计入温升的影响。 温度沿上下游方向在坝体内呈非线性分布， 为便于计算方便， 可将其与封拱温度的差值， 即温度荷载视为三部分的叠加，即均匀温度变化（t1 ） 、等效线性温差（t2 ） 、非线性温度变 化（t3 ） 。均匀温度变化（t1 ）是温度荷载的主要部分，它对拱圈轴向力和力矩、悬臂梁力矩 等都有很大影响。 等效线性温差 （t2 ） 在中、 小型工程中一般可不考虑。 非线性温度变化 （t3 ） 不影响整体变形，在拱坝设计中一般可略去不计。 对于中、小型拱坝，可视情况采用下列经验公式作拱坝的温度荷载计算：
拱坝勘察重点难点分析
拱坝勘察重点难点分析摘要：拱坝对地形、地质条件要求很高，勘察工作要有所侧重，须重点查明岩体抗变形能力，抗滑稳定等工程地质问题。
本次勘察工作主要利用钻孔、平硐、物探（钻孔电视及钻孔声波测试）等多种勘察手段进行勘察。
关键词：拱坝；钻孔电视；声波测试；平硐引言中国是世界上建造拱坝最多的国家。
拱坝作为一个整体的超静定结构，与同样客观条件的重力坝比，工程量可以节省1/3～1/2。
但拱坝对地形、地质条件及坝基处理要求很高，一旦大坝运行中出现问题，后果十分严重。
例如1959年法国马尔帕塞拱坝失事造成死亡失踪500余人，财产损失超300亿法郎，这些教训值得吸取。
随着拱坝建设及失败经验的积累，勘察设计人员对岩体抗变形能力，抗滑稳定及渗透稳定等重点地质问题也越来越重视，需要我们运用各种勘察手段重点查明。
1工程概况临安某水库是一座以防洪、供水和改善水环境为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的水库。
坝址以上集水面积80km2，水库正常蓄水位325.00m，总库容2915万m3，防洪库容923万m3，电站装机容量4000kW，多年平均发电量1002万kW.h。
设计推荐坝型为混凝土重力拱坝，坝顶高程332.0m，最大坝高74.5m。
2坝区工程地质条件2.1 地形地貌坝址河谷宽约45m，左岸山体雄厚，山坡坡度45°～50°，右岸为山脊，山体相对单薄，山坡坡度39°～43°。
坝址右岸分布基座阶地，沿河岸边断续出露与变质岩组成的基岩重叠，阶地堆积物为含泥砂砾卵石层，上覆有厚度不一的坡残物堆积。
2.2 地层岩性坝址区岩性为震旦系下统志棠组上段（Z1z3）青灰色角岩化泥岩，角岩变质程度深，微层理发育，新鲜岩石胶结致密、岩质较硬，中厚层～厚层为主，单层厚度一般50cm～80cm，岩层产状：290°～340°，SW∠46°～65°，层面倾向上游，坝址岩体受附近区域断层影响，普遍硅化，程度不一。
中国水力发电工程(施工卷)
我国水电建设历经坎坷曲折，从小到大，从弱到强，不断发展。
旧中国水电建设十分落后，1912年，在云南建成的石龙坝水电站是中国的第一座水电站，其后的几十年间，也建设了一些水电站，但规模都较小。
1949年，全国水电装机容量仅为36万kW，年发电量12亿kW·h，其中主要的还是日本侵略者为掠夺我国资源在东北修建的丰满等水电站。
新中国建国后的50年，特别是改革开放以来，由于党和政府重视水电开发，水电建设迅猛发展，工程规模不断扩大。
代表性的工程50年代有新安江、柘溪、新丰江、盐锅峡等水电站；60年代有刘家峡、丹江9、三门峡等水电站；70年代有葛洲坝、乌江渡、龚嘴、凤滩、东江等水电站；80年代有龙羊峡和广蓄、水口、岩滩、隔河岩、漫湾“五朵金花”；90年代有五强溪、李家峡、天荒坪、十三陵、莲花、二滩、天生桥等水电站；世纪之交有三峡、小浪底、大朝山、棉花滩等水电站。
据初步统计，全国已建、在建大中型水电站约220座，其中100万kW以上的大型水电站就有20座。
三峡枢纽是世界上最大的水利枢纽，也是最大的水电工程。
截至1999年底，全国水电装机总容量达7297万kW，年发电量2129亿kW·h，均居世界第二位。
半个世纪以来，水电建设不仅在规模上有了腾飞性的进展，而且整体实力更是今非昔比。
我们坚持自力更生、独立自主的方针，同时积极引进和学习外国的先进技术，不断培养壮大自己的力量，培养造就了一支训练有素、实力强大的勘测、设计、施工、科研、制造、安装、运行队伍，积累了串富的经验。
50年中，我们依靠自己的力量，在长江、黄河等大江大河上兴建了不同类型的水电站，解决了一系列设计、施工技术难题，取得了许多重大成就，技术水平不断提高，很多已达到甚至超过世界先进水平。
比如在坝工建设上，在建成大量100~150m高度的混凝土坝和土石坝的基础上，我们进行了一批200m以上乃至300m量级高坝的研究、设计和建设工作，使坝工设计理论与筑坝技术有了新的突破，特别是已建成并顺利蓄水发电的二滩水电站，混凝土抛物线双曲拱坝坝高240m，是我国第一座坝高超过200m的高拱坝水电站，其坝高目前在世界同类型坝中名列第三，如考虑泄洪等条件，综合难度应居首位。
300m级高拱坝超深帷幕灌浆试验及施工技术
浆设计参数及探索最优施工方法， 为帷幕灌浆设计优 化及顺利实施创造条件 。 1 工程地质条件 大坝左岸 EL1 601m 坝基帷幕灌浆洞帷幕灌浆试 验区域位于 K0 + 50． 0m— K0 + 80． 0m， 试验区灌浆对 象为浅部大理岩， 主要为 Ⅱ 级岩体 。 试验部位岩性为 2 （ 5 ） 层大理岩， 向下钻会穿过 2 （ 4 ） 层大理岩进入 2 （ 3 ） 层大理岩， 岩体中裂隙较发育， 发育长大溶蚀裂隙 及 NW 向张性裂隙， 为次块状 ～ 块状结构 。 该部位透 水率 q = 5 ～ 20Lu ， 属中等偏弱透水带， 可灌性较好。 2 2． 1 帷幕灌浆设计 灌浆孔布置 大坝左岸 EL1 601m 坝基帷幕灌浆洞帷幕灌浆试 验区域防渗帷幕采用 3 排， 灌浆孔间距为 2． 0m， 排距 为 1． 3m， 梅花形布孔 。 上游排为副帷幕孔， 往上游倾 角为 1° ， 孔深 116． 5m； 中间排及下游排为主帷幕， 均为 垂直孔， 孔深 171． 5m， 各灌浆孔最大灌浆压力6． 5MPa， 各排帷 幕 灌 浆 孔 分 3 序 施 工 。 灌 浆 孔 布 置 如 图 1 所示 。 2． 2 灌后设计检测标准 岩体钻孔 灌后帷幕质量检测以满足透水率为主， 全景图像测试 、 声波纵波速为辅， 并结合钻孔取岩芯资 灌浆记录等综合评定帷幕灌浆质量 。 帷幕透水率 料、
Abstract ： According to the highest arc dam with 305m of hydroelectric power station in Yalongjiang，under the bad conditions of complex geological condition， high operation water end， high requirement for dam foundation seepage control， grouting experiment for superdeep curtain was carried out． The drilling technology，performance study of slurry，grouting parameters and techniques are summarized，meanwhile，the grouting effect is analyzed to form construction method foe superdeep curtain of high arch dam under complex geological conditions．
溪洛渡300m级高拱坝坝基的渗流稳定工程措施
左岸 ３２ ４０ ３～ １ ｍ高程坝基由 Ｐ Ｐ ２ ２ ～ 慝岩流层组
成， 建基面 以下铅直厚度 １ ～４ｍ 的岩层主要为 ｑ＝ ０ ０
收 稿 日期 ：ｏ８ ６—２ ２０ —０ ４
作 者 简介 ： 剐 （９４ ， ， 赵永 １６ 一）男 四川 珙县 人 ， 士 ， 硕 教授 级 高级 工 程 师 ， 长期 从 事 坝 工 设计 。
程措 施 的研究 。
１Ｌ ）２０ ０ ｕ ；４ｍ高 程 以下 岩体呈 弱偏微 透水性 （ ｑ＝３ ～
１ｕ 。但在 ２２ １３ Ｌ） １ ～ ８ｍ高程间，ｌ石灰岩上部分布 Ｐ ｍ 宽约 ８ ｍ、 ５ 厚约 ３ ｍ 向下 游 尖灭 的中等 偏 弱透 水 楔 ０
形体 （ ｑ＝１ ０～２Ｌ ） ０ ｕ 。在 高程 １３～２２ 以 下 ， ８ １ｍ 岩 体完 整 ， 岩溶 不发 育 ， 岩体 透水性 小 于 １０ 被视 为 ． ｍ，
～
金沙江 溪洛渡 水 电站 是 以发 电为 主 ， 兼有拦 沙 、 防洪 和改善 下游航运 条件 的巨 型水 利水 电工程 。电
站装 机 容 量 １ ０ ＭＷ ， 凝 土 拱 坝 高 ２８ 承 受 ２６ ０ 混 ７ ｍ，
５ ０ 二叠 系下统茅 口组 石灰岩 （ 】） 出露 于峡 ２ ｍ； Ｐ 仅
水 电 站设 计 第 ２ 卷 第 ４ ４ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２ ０ 年 １ 月 ０８ ２
溪 洛 渡 ３ ０ 级 高 拱 坝 坝 基 的 渗 流 稳 定 工 程 措 施 ０ｍ
赵 永 刚
（ 国 水 电顾 问 集 团 成 都勘 测 设 计 研 究 院 ， 中 四川 成都 ６０７ ） １０ ２
文地质及其渗流特性 ， 了溪洛渡高拱坝 的渗流稳定的工程措 施。简要介绍 了采 用“ 制定 复杂三维渗流控制分 析计算程序” 分析 的
300m级高拱坝施工方案和进度
仓浇筑最为合适。缆机浇筑混凝土施工强度高 、 运
输费 用相 对较 低 ； 除可 承担 混凝 土 吊运外 ， 还可 承担
施工 设 备 和金 属 构件 等 的 吊运工 作 。我 国高度
１ ０ ０ ｍ 左 右 的混凝 土 坝 （ 如 万 家寨 等 ） 采用 ２ ０ ｔ 缆机
较多 ， 二滩高拱坝 ３ ０ ｔ 缆机 的应用 ， 为３ ０ ０ ｍ级拱坝 施工方案垫定了坚实的基础 。经 比选 ， 溪洛渡、 锦屏 级、 小湾 拱坝 采 用 了 ３ ０ ｔ 缆 机 吊运 ９ ｍ。 混 凝 土 不
水 电站 设 计 第２ ９ 卷 第４ 期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ
２ ０１ ３年 １ ２月
３ ０ ０ ｍ 级 高拱 坝 施 工 方 案 和 进 度
郑 家祥 ， 阎士勤 ， 李 翔 ， 尹 习双
（ 中国水 电顾 问集 团成都勘测设计研究 院， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ７ ２ ） 摘 要： 本文介绍了在建 的溪洛 渡、 锦屏一级和近期 刚完建 的小湾 ３ 座３ Ｏ Ｏ ｍ级 高拱 坝的施工方案和施工进度 。其施工 方案主要
１ 工 程 由拦河大坝 、 泄洪建筑物 、 引水发电建筑物等组成 ， 正常蓄水位 ６ ０ ０ ． ０ ｍ， 总库 容１ ２ ６ ． ７亿 ｍ 。拦 河大 坝 为混凝 土双 曲拱 坝 ， 最 大 坝高 ２ ８ ５ ． ５ ０ ｍ， 坝顶高程 ６ １ ０ ． ０ ０ ｍ； 泄洪采 取“ 分散 泄洪 、 分 区消能 ” 的布置原则 ， 在 坝身 布设 ７个表 孔、 ８ 个深孔与两岸 ４条泄洪洞共 同泄洪 ， 坝后设有 水 垫塘 消 能 ； 发 电厂 房 为 地 下 式 ， 分设在左、 右 两 岸 山体内， 左右岸各安装 ９台单 机容量 ７ ７ ０ Ｍ Ｗ 的水 轮发电机组 ， 总装机 容量 １ ３ ８ ６ ０ ＭＷ。混凝 土双 曲 拱坝顶拱 中心线弧长 ６ ８ １ ． ５ １ ｍ， 分为 ３ １ 个 坝段 ， 坝 底拱冠厚度 ６ ０ ． ０ ０ ｍ， 坝顶拱冠厚度 １ ４ ． ０ ０ ｍ， 坝体混 凝 土约 ６ ６ ５万 ｍ 。 四川 雅龙 江锦屏 一 级水 电站 主 要建 筑 物 由混 凝
300m 级特高拱坝建设关键技术与实践
抗震、施工温控防裂等要求更高，安全控制难度大。 锦屏一级拱坝，高305 m，是当前世界已建的第一高
坝，也是基础地质条件最复杂的特高拱坝。坝址河谷呈 窄V形，坝基岩体主要由大理岩和砂板岩构成；大理岩强 度高，为整体块状结构；砂板岩性状差，分布于左岸中 上部地基，受河谷下切影响倾倒变形突出，变形模量E0 为1~2 GPa ；加上左岸煌斑岩脉、层间挤压带、卸荷松 弛带等地质缺陷的影响，构成大坝十分复杂的基础地质 条件。大坝设计地震(100年基准期超越概率2 %，下同) 和校核地震(100年基准期超越概率1 %，下同)的基岩水 平峰值加速度分别为269 Gal和317 Gal。基础处理与整体 稳定是大坝安全控制的关键。
针对300 m级特高拱坝工程特点，在勘测设计研究 与建设过程中，充分吸取国内外高拱坝建设的成功经验， 结合现代筑坝技术与信息技术的发展，对大坝基础可利 用岩体及合理建基面、拱坝体形优化设计，基础抗滑与 整体稳定安全控制，抗震研究与设计，复杂地基处理， 混凝土材料及施工温控防裂等关键技术开展了一系列科 技攻关，取得多项技术突破并直接应用于工程[2]。小湾、
Engineering 2 (2016) xxx–xxx
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Research Hydro Projects—Article
300 m级特高拱坝的应力控制指标需兼顾坝址河谷形 态、基础地质条件、坝身泄洪孔口布置、拱坝整体稳定
© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license
拱坝设计中问题分析
拱坝设计中的问题分析摘要：本文结合作者多年工作经验，对拱坝设计中应注意的问题进行了分析，以供同仁参考。
关键词：拱坝设计；体形设计；坝基处理1 工程概况某水电站工程以发电为主，兼有灌溉、防洪、旅游等综合效益。
枢纽建筑物由拦河大坝、坝顶溢洪道、放空底孔、引水隧洞、进水口和发电厂房等组成，拦河大坝为混凝土拱坝，坝底高程148m，坝顶高程232．3m，坝高84.2m，正常蓄水位230m。
2 拱坝设计中应注意的几个问题2．1拱坝布置与坝肩开挖该工程上游的东西坑两水汇合后的峡谷只有1.5km长，峡谷两岸山顶高程由300m急剧下降至120m，对应于建造正常蓄水位230m 的大坝来说，可供布置坝轴线的范围只有峡谷上游500m，而在这段峡谷的中部两岸均有深切的冲沟。
为免受冲沟影响，拱坝坝轴线只能布置在冲沟的上游(上坝轴线)或下游(下坝轴线)。
上坝轴线两岸地形对称，可布置拱坝的区域较大，从地形上看十分理想，但地质勘探结果表明上坝轴线受横切区域性大断层f6的影响，两岸岩石风化层较深，拱坝工程量明显偏大，从经济上考虑不优越；下坝轴线右岸为一突出的小山包，由于小山包下游峡谷明显变宽，要使工程在经济上可行，就必须利用这个小山包作为拱座，从坝肩稳定角度考虑，由于小山包较单薄，右坝肩要尽量往上游靠，但靠近冲沟又会遇到卸荷岩体，这就造成可布置拱坝的区域较小，同时由于地形不对称，对拱坝的布置造成了极大的困难。
下坝轴线地质勘探结果表明左岸岩石风化深度浅，右岸岩石风化深度深，为了减少拱圈的不对称程度，在满足坝基设计要求的前提下应尽量浅挖右坝肩。
左岸拱端下游处平均嵌深约8m(5～12m)，右岸拱端下游处平均嵌深20m(15～26m)，大部分坝基置于微风化岩体上，少部分利用弱风化岩体。
由于左岸山坡陡峭，如按拱端实施全径向开挖，则开挖方量很大，为了尽量减小开挖量，全部采用半径向开挖。
右岸拱端布置在小山包的凸部，其上游靠近冲沟，大大减少了工程开挖量。
混凝土大坝的抗震安全评价(三篇)
混凝土大坝的抗震安全评价本文论证了混凝土大坝重点是高拱坝的抗震安全评价的实践与发展现状。
现有的评价准则主要依据混凝土的强度，特别是抗拉强度来判断大坝的安全性。
大坝的应力计算则以弹性动力分析为基础。
各国规范关于地震设防水平和大坝的容许拉应力数值有很大差别，表明认识上的不一致。
事实上，由于各坝坝高、坝型、地形、地质条件不同，地震时坝身中某一部分产生的最大拉应力不足以全面反映大坝的抗震安全性。
混凝土的动态强度是大坝抗震安全评价中的一个薄弱环节。
大坝抗震设计中目前只依据Raphael进行的局部加载速率的试验结果选取混凝土的动强度。
实际上，地震作用下，不同的坝不同部位的应变速率是不相同的，而且混凝土的动强度还和应变历史、初始静抗压强度、含水量以及尺寸效应等许多因素有关，有待作深入研究。
在以上分析基础上，文中建议了混凝土大坝抗震安全评价的合理方法以及进一步的研究方向。
随着国民经济的发展，小湾、溪洛渡等一批300m级世界超高拱坝和龙滩等200m级高碾压混凝土重力坝即将在我国西部高烈度地震区进行建设。
高坝的抗震性评价关系到下游广大地区工农业生产和人民生命财产的安全，具有特殊重要的意义。
目前有关混凝土大坝在地震作用下的动力分析技术已经取得了很大的进步，我们可以对复杂形状的拱坝进行比较严密的三维坝水地基系统的地震响应分析。
在计算中可以考虑河谷地震动的不均匀输入；可以考虑拱坝结构缝在强震作用下的相对滑移和转动；可以考虑拱坝和无限地基的动力相互作用影响等。
混凝土大坝的弹性振动响应分析可以达到比较高的计算精度。
但是，对混凝土大坝抗震安全评价有关的一些重要问题，其中包括地震设防标准，混凝土材料的动力特性等，都还没有得到很好解决。
以下，我们对一些问题的发展现状作一些分析。
1、混凝土大坝抗震安全评价的历史回顾混凝土大坝的抗震安全评价经历了较长时期的历史发展。
安全评价包括强度和稳定两个方面。
由于失稳的发展一般是一渐进过程，所以，目前正在研究应用不连续变形方法来分析大坝沿薄弱面失稳的发展过程。
300m级弧形直心墙超高堆石坝应力变形分析
（０００ ３ ； ５ ８９２ ） 国家 杰 出 青 年 科 学基 金 （０２９ １ ５８５０ ）
．
作者 简 介 ：￣Ｎ ｊ １７ － ）男 ， ｇ（９６ ， 山东 济 宁人 ， 士 研究 生 ， 博 主要 从 事 土石 坝 设计 理 论 、 土 工程 数 值 模拟 等 研 究 ．－ａｌｃ １７＠ｈｕ ｅｕ ｃｎ 岩 Ｅｍ ｉ ｆ ９６ ｈ ．ｄ ：ｙ
水 电站 ， 大坝 高 ２ １５ 最 ６ ． ｍ．
国外 ３０ ０ ｍ级堆 石坝所 积 累的成 功经验 很有 限 ，０ ｍ级堆 石坝设 计 相对 成 熟些 ， 有 的计 算理 论 、 ２０ 现 方法 能否适 用 于 ３０ｔ级 也没有 得 到验证 ． ０Ｔ Ｉ 因此 ， 建设 ３０ ０ ｍ级 高堆 石 坝 ， 存 在关 键 性 技术 问题 需要 深 入研 究 ， 还 如变 形协调 问题 、 水力 劈裂 问题 ， 轻高 心墙坝 的应力 拱效 应 、 强心墙 抗裂 能力 的方 法等 Ｉ１ ． 减 增 ３２ －ｊ 对某超 高心墙 堆石 坝 ， 都勘 测设计 研究 院建议 以弧形 心墙 堆石 坝型作 为 比较方 案 ． 文对 该超 高堆石 成 本 坝进行 直心墙 和 弧形心 墙 ２ 坝型 的三维有 限元 应力变 形计算 分 析 ， 种 为类 似 工程提 供参 考 ．
较 有竞 争力 的坝 ຫໍສະໝຸດ ， 有时 甚至是 唯一 的选择 ． 随着 筑坝技 术 的发展 ， 国内外 已有 很 多超 过 ２０ ｌ ０ ｎ 的高 堆石 坝 ，
已建 的有墨西 哥 的奇森 坝 ２ ３ 加 拿大 麦卡坝 ２３ 哥 伦 比亚 瓜维 奥坝 ２５ 目前 ， 石坝 正 向着 ３０ ６ ｍ， ４ ｍ， ４ ｍ． 堆 ０ ｍ级 高 度发 展 ， 如前 苏联 罗贡 坝 ３ ５ 前 苏联努列 克坝 ３ ０ ３ ｍ， ０ ｍ等 … １． 近 ２ 年 来 ， 国的筑 坝技 术也 获 得 了飞速 的发 展 ， ０ 我 国内 已建成 坝 高 １０ 以上 的堆 石 坝 ｌ 座 ， ０ｍ ７ 另有 ２ ４ 座超 过 １０ 以上 的堆石 坝正 在建设 或设计 论证 中＿ ， 中包括位 于大 渡河 上 的双 江 口水 电 站心墙 堆 石 坝 ， ０ｍ ２其 ｊ 最 大坝 高达 ３４ 位 于雅砻 江上 的两河 口水 电站 心墙堆 石 坝 ， 大 坝 高达 ２ ３ 位 于 澜 沧 江下 游 的糯 扎 渡 １ ｍ， 最 ９ ｍ，
300m级特高拱坝安全控制关键技术及工程应用
300m级特高拱坝安全控制关键技术及工程应用主要完成单位: 中国电建成都勘测设计研究院有限公司中国三峡建设管理有限公司雅砻江流域水电开发有限公司清华大学中国水利水电科学研究院四川大学国电大渡河流域水电开发有限公司主要完成人：王仁坤祁宁春洪文浩李德玉杨强周钟赵文光杨建宏 张冲 邵敬东水电是可再生清洁能源。
我国西部水电资源丰富，为了满足国家西电东送战略、能源结构调整、减少温室气体排放、防洪及水资源高效利用的需要，规划并建设了一批水库调节能力大、综合效益显著的高坝大库工程，包括适于狭窄河谷修建的坝高超过200m达300m级的特高拱坝工程。
截至目前，我国已建特高拱坝7座，正在建设和将要建设的特高拱坝有10多座，是我国重要的基础设施和国家能源战略体系的重要组成。
西部地区山高谷深，地质条件复杂，地震烈度高。
300m级特高拱坝的挡水压力巨大，对结构抗裂、基础稳定、坝体抗震的安全控制要求极高，代表了世界筑坝技术最高水平，超出了已有工程经验和设计规范。
大坝安全关系国计民生，我国规范明确规定特高拱坝需要专门研究论证。
中国电建成都院先后承担了200余座水电站设计，在我国已建7座特高拱坝中，成都院设计了4座，且工程规模与难度均具代表性。
其中，雅砻江锦屏一级拱坝高305m（装机360万kW），不仅坝高为当前世界第一，而且基础处理的复杂程度堪称世界之最；金沙江溪洛渡拱坝高285.5m（装机1386万kW，世界第三大水电站），Ⅸ度地震设防，坝身设25个泄流孔口、泄洪规模世界第一，设计综合难度居世界最高水平；大渡河大岗山拱坝高210m（装机260万kW），设计地震峰值加速度0.557g，为拱坝抗震设防世界最高。
雅砻江二滩拱坝高240m （装机330万kW），为上世纪末建成的中国首座突破200m大关的高坝工程。
项目依托锦屏一级、溪洛渡、大岗山特高拱坝建设，组织国内优势科研技术团队，产学研用相结合，针对300m级特高拱坝安全控制的关键技术难题，持续20多年科技攻关，取得的主要创新点有：1）创建了300m级特高拱坝安全控制3K方法标准及成套技术，解决了特高拱坝结构抗裂、基础抗滑和整体稳定的安全控制难题。
300m级超高混凝土面板堆石坝若干问题探讨
质条件 的适应性 ， 到广泛应用。 目前 ，０ 得 ２ ０ｍ级高面板 堆石 坝
筑 坝 技 术 已逐 步 成 熟 ， 坝 高 达 到 ３ ０ｍ 级 以 后 ， 板 堆 石 坝 但 ０ 面 的应 力 变 形 表 现 出 不 同 于 ２０ ｍ 级 的 一 些 新 特 点 。我 国 坝 工 ０
界专家通过 开展 ３０ ｍ级超 高混凝 土面板 堆石 坝筑坝 关键技 ０
堆石料造成 的差异变形也 随坝 高的二次方增加 。 通过 已建工程 原型观测 资料统计分 析得 出， 变形量 与坝 高 和堆石体 的压缩模量 有关 ， 大致与 坝高 的平 方成 正 比， 与压 缩 模 量成 反比 。当坝 高确 定 后 ， 要想 减少 坝体 和 面板 的变 形
量， 只有 提 高 堆 石 体 的 压 缩 模 量 ， 压 缩 模 量 又 与 堆 石 体 的 碾 而 压 密度 密切 相关 。 随 着 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 高度 的 增 加 和 施 工 技 术 的 改进 ， 体 堆 石 在 填 筑 施 工 时 ， 来 越 强 调 碾 压 密 实 度 坝 越 的提高。
基金项 目： 中国水利水电科学研 究院开放基金 资助项 目。
作者简 介： 张岩（９２ ） 男， １８一 ， 辽宁： ｇ ， Ｌ－￣ 助理 工程 师， 士研 究生， － 硕 主要从 事
高 坝 设 计 理 论 与 施 工新 技 术研 究 工作 。
Ｅ－ ｉ ： ｈａ ｇ ａ ｂｏ １ ８２＠ １ ｍａ ｌ ｚ ｎ ｙ ｎ ｙ ９ ６３． ｏ ｃｒ ｎ
某 ２ ０ ｍ高面板堆 石坝坝体 位移 随干密度 变化关 系曲线 ７
见图 １从 图中可以看出坝体干 密度 的变化对Байду номын сангаас体 变形有 直接 ，
300m级高面板堆后坝适应性及对策研究综述
些 适 宜 建 设 高 堆 石 坝 的 坝 址 ， 因 不 能 把 握
２ ０ ３ ０Ｉ 级 高 面 板 堆 石 坝 的 工 程 特 性 、关 键 技 术 ５ ～０ ｎ
和 运 行 特 点 ，设 计 方 案 研 究 中还 不 能 直 接 推 荐 面 板
堆 石 坝 方 案 ． 我 国 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 的 发 展 正 面 临
（ｙ ｒＣ ｉａ ｏｐ ｒｔ ｎ Ｂ ｉｎ ０ １０ Ｃ ｉａ Ｈ ｄｏ ｈｎ ｒｏａｏ ， ｅ ｉｇ１０ ２ ， ｈｎ） Ｃ ｉ ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｔ ｏ Ａ ａ ｔｂｌｙ ａ ｄ Ｃ ｕ ｔ ｍｅ ｓ ｒ Ｒ ｓａｃ ｆ ３ ０ ｍ —ｅ ｅ Ｈ ｇ Ｃ Ｒ ” ｓ ｍ ｒ ｅ ｈ ｓｒ ｃ：Ｔ ｅ ｐ ｏ ｃ ｆ” ｄ ｐａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｎｅ ａｕｅ ｅｅ ｒｈ ｏ ０ ｊ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉｈ Ｆ Ｄ ｕ ｍａｉ ｓ ｔｅ ｖ ｚ
历 史 ｌ２ ２ ０ｉ 】］ ０ ｎ级 高 面 板 堆 石 坝 建 设 技 术 已 由 探 索 －． 走 向 成 熟 ，基 本 具 备 向 ２ ０ ３ ０ ｍ 或 更 高 的 面 板 堆 ５～ ０ 石 坝发展 的技 术条 件 。 西 部 水 资 源 和 能 源 资 源 开 发 规 划 设 计 中 ， 需 要 修 建 高 坝 大 库 来 调 节 径 流 。 由 于 高 堆 石 坝 枢 纽 工 程 可 以 直 接 利 用 当 地 材 料 、减 小 外 来 材 料 运 输 压 力 ， 大 坝 具 有 对 复 杂 地 形 地 质 条 件 较 好 的 适 应 性 及 优 良 的 抗 震 性 能 等 特 点 。一 批 高 坝 工 程 已 经 设 计 采 用 或 规划 采用 高堆 石坝 方案 。
总结 ，并 围绕 拟 建 的 ３０ｍ 级 高 面 板 堆 石 坝 的 主 要 技 术 问题 开 展 研 究 ， 即 ：经 济 优 势 及 筑 坝 条 件 ，筑 坝材 料 特 性 ， ０ 坝体 分 区与 变 形 控 制 ，坝体 稳 定 性 评 价 与 变 形 控 制标 准 ，防渗 和 止 水 结 构 适 应 性 ，坝体 填 筑 程 序 及 施 工 质量 控 制 等 ， 取 得 了 一 系 列 成 果 。研 究 认 为 ，在 适 当条 件 下 ，采 取 适 当 的 工 程 技 术 措 施 后 ，建 设 ３ ０ｍ 级 高 面 板 堆 石 坝 是 可 行 ０ 的 。研 究 报 告 还 提 出 了进 一 步 的研 究 方 向 和 重 点课 题 。 关键 词 ：混 凝 土 面 板 堆 石坝 ；３ ０ 级 高 坝 ；适 应 性 ；对策 ；研 究 ；综 述 ０ｍ
高拱坝坝踵开裂问题和新的解决措施
高拱坝坝踵开裂问题和新的解决措施
贾金生;李新宇
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2008(039)010
【摘要】国内外的工程实践、计算分析、模型试验表明,高拱坝,特别是坝高超过200m的特高拱坝,坝踵部位因施工期属于强约束区,运行期应力复杂,常常难以确定是否会在基础或坝体部位出现裂缝,而坝踵部位的裂缝有可能会因为高水压力作用发生水力劈裂而进一步扩展,影响拱坝的正常运行.本文提出了在高拱坝坝踵上游面强约束区设置柔性防渗体系的新思路,提出了大型框架式仿真试验方法,可以模拟300m高水压下的柔性材料防裂漏水问题,并对所推荐的材料进行了仿真试验论证.建议的材料和方案已应用于小湾拱坝工程.
【总页数】6页(P1183-1188)
【作者】贾金生;李新宇
【作者单位】中国水利水电科学研究院,北京,100038;华东勘测设计研究院,浙江,杭州,310014
【正文语种】中文
【中图分类】TV642.3
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300m级高拱坝结构问题研究 拱坝结构
《300m级高拱坝结构问题研究拱坝结构》摘要：300级高拱坝结构问题研究（96－－0）是“九五”国重科技攻关项目“高坝工程技术研究”课题，湾拱坝高9溪洛渡拱坝高78超了目前世界高格鲁吉亚英古里拱坝（高7），近几年积极推广混合曲线拱坝已建成有金龙、奇艺、铜山级等拱坝二次曲线拱坝已建成有下会坑、溪尾、东吴等拱坝尚有3座建300级高拱坝结构问题研究（96－－0）是“九五”国重科技攻关项目“高坝工程技术研究”课题科技攻关是结合即将兴建湾和溪洛渡两座特高混凝土拱坝进行湾拱坝高9溪洛渡拱坝高78超了目前世界高格鲁吉亚英古里拱坝（高7）课题包括3专题①高拱坝应力控制标准研究；②高拱坝新型合理体型研究和应用；③高拱坝坝基抗滑稳定研究现将主要成分述如下（）用三维有限元法模拟坝施工和运行程系统地分析了常规设计没有考虑各项因素对拱坝应力状态影响如封拱前坝温变化引起初应力、横缝不抗拉、施工程、非线性温差等对高拱坝应力影响用有限元法和多拱梁法对国外十余座已建高拱坝进行了详细应力分析研究了不计算方法、不计算软件、不格形式对拱坝应力影响对国外已建66座高拱坝计算应力、实测应力和变位、应力控制标准、混凝土力学特性、实际运行情况及各国现行拱坝设计规进行了整理和综合分析摸清了拱坝设计已考虑和没有考虑而实际存各种因素对高拱坝应力状态影响制定新拱坝应力控制标准奠定了基础（）现行拱坝应力控制标准存不少缺如应力控制标准与建筑物重要性无关、允许拉应力与混凝土强无关、不计算方法和不计算软件算出应力数值相差较但允许应力值是相缺乏有限元法应力控制标准等总结国外拱坝建设实践验基础上结合理论分析提出了套新高拱坝应力控制标准克了现行拱坝设计规缺允许应力与建筑物重要性和混凝土强挂钩给出了有限元法、拱梁分法及不软件允许应力反映了国外拱坝建设实践验和科技进步计算简单与已有工程对比也切实可行（3）提出并完善了两种拱坝新体型混合曲线拱坝和二次曲线拱坝与现有各种拱坝体型相比具有明显优势允许应力相条件下坝体体积可节省0%以上体积相条件下应力可降低0%以上近几年积极推广混合曲线拱坝已建成有金龙、奇艺、铜山级等拱坝二次曲线拱坝已建成有下会坑、溪尾、东吴等拱坝尚有3座建由拱坝体型优化和新体型推广应用已建和建拱坝累计验效益达89亿元（）完善了拱坝动力优化数学模型、方法和工程应用首次采用了能量模型完成了拱坝双目标优化方法和程序可考虑造价和安全性并应用湾拱坝对多目标（坝体体积、应力、拉应力区、失效概率等）拱坝优化进行了探并对湾拱坝多目标优化得到了初步成（5）对周边缝、底缝拱坝进行了详细三维非线性分析深化了对设缝拱坝认识并提出了设缝拱坝优化模型和程序（6）通量模型试验和非线性有限元分析研究了孔口配筋对裂缝开、深及拱坝安全影响提出了合理配筋方式和新拱坝孔口配筋公式用钢量可节约5%（7）首次提出了地震区高拱坝跨缝配筋设计准则和计算方法并结合湾拱坝进行了分析（8）提出了计算拱坝坝肩稳定三维极限分析方法这是基塑性力学上限种新方法并编制了相应电算程序理论基础较扎实计算功能较强（9）建立了湾水电坝区水地质模型提出了密集排水孔流量结分配快速计算方法和带有潜水面干区虚拟流动不变格有限元分析方法研究了地表入渗对边坡稳定不利暂态孔隙水压力变化规律提出了湾拱坝基础渗控布置方案（0）采用弹黏塑性理论、三维刚体弹簧元、刚体极限平衡法等多种分析方法评价湾和溪洛渡拱坝坝肩动力和静力条件下抗滑稳定性出两岸坝肩稳定安全系数块体；采用三维弹塑性有限元法和型地质力学模型考虑坝区主要断裂构造以及洞塞、井塞、锚固等加固措施对湾拱坝加固前整体稳定性进行了对比分析得出加固处理湾拱坝超能力（）研究了高拱坝沿建基面失稳破坏机理采用线性和非线性有限元方法对湾拱坝强、稳定及可能破坏形式进行了分析得出了湾拱坝沿建基面有足够抗滑安全性结论（）提出了拱坝封拱温场两种优化模型探讨了湾拱坝优封拱温及实施方法（3）提出了对拱坝安全进行宏观评定两新方法；拱坝应力水平系数和安全水平系数比目前采用拱坝柔系数更合理（）对提高拱坝混凝土强等级进行了探从坝体应力、温控制、弹性稳定、抗地震及材特性等方面进行分析得出结论适当提高拱坝混凝土强等级是可行并可带显著济效益（5）改进了k－Br岩体强理论针对含断续节理岩体强各向异性特性推导出、变化规律并预测了湾岩体力学参数研究了含断续节理岩体破坏机理（6）全面、深入地研究了拱圈线型不拱圈线型对坝体混凝土体积影响可达0%～30%给出了优选拱圈线型方法和程序（7）建立了多裂隙岩体初始损伤、损伤演化和塑性损伤变形状态下三维弹塑性损伤构模型；研究了可以反映锚杆（）加固机理损伤岩锚柱单元并根据能量等效原形和变形相容条件推导了岩锚柱单元弹性损伤系数及损伤岩锚柱单元对岩体刚影响。
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300m级高拱坝结构问题研究- 工程设计
300m级高拱坝结构问题研究（96－221－04）是“九五”国家重点科技攻关项目“高坝工程技术研究”的第4个课题。
科技攻关是结合即将兴建的小湾和溪洛渡两座特高混凝土拱坝进行的。
小湾拱坝高292m，溪洛渡拱坝高278m，均超过了目前世界最高的格鲁吉亚英古里拱坝（高272m）。
本课题包括3个专题：①高拱坝应力控制标准研究；②高拱坝新型合理体型的研究和应用；③高拱坝坝基抗滑稳定研究。
现将主要成果分述如下：
（1）用三维有限元法模拟大坝施工和运行过程，系统地分析了常规设计中没有考虑的各项因素对拱坝应力状态的影响，如封拱前坝内温度变化引起的初应力、横缝不抗拉、施工过程、非线性温差等对高拱坝应力的影响。
用有限元法和多拱梁法对国内外十余座已建高拱坝进行了详细应力分析，研究了不同计算方法、不同计算软件、不同网格形式对拱坝应力的影响。
对国内外已建的66座高拱坝的计算应力、实测应力和变位、应力控制标准、混凝土力学特性、实际运行情况及各国现行拱坝设计规范进行了整理和综合分析，摸清了在拱坝设计中已经考虑的和没有考虑而实际存在的各种因素对高拱坝应力状态的影响，为制定新的拱坝应力控制标准奠定了基础。
（2）现行拱坝应力控制标准存在不少缺点，如应力控制标准与建筑物重要性无关、允许拉应力与混凝土强度无关、不同计算方法和不同计算软件算出的应力数值相差较大，但允许应力值是相同的，缺乏有限元法的应力控制标准等。
在总结国内外拱坝建设实践经验的基
础上，结合理论分析，提出了一套新的高拱坝应力控制标准，克服了现行拱坝设计规范中的缺点，允许应力与建筑物重要性和混凝土强度挂钩，给出了有限元法、拱梁分载法及不同软件的允许应力，反映了国内外拱坝建设的实践经验和科技进步，计算简单，与已有工程对比，也切实可行。
（3）提出并完善了两种拱坝新体型：混合曲线拱坝和二次曲线拱坝，与现有各种拱坝体型相比，具有明显优势，在允许应力相同条件下，坝体体积可节省10%以上，在体积相同的条件下，最大应力可降低10%以上。
经过最近几年的积极推广，混合曲线拱坝已建成的有金龙、奇艺、铜山一级等拱坝，二次曲线拱坝已建成的有下会坑、溪尾、东吴等拱坝，尚有3座在建。
由于拱坝体型优化和新体型的推广应用，已建和在建拱坝的累计经验效益达1.89亿元。
（4）完善了拱坝动力优化的数学模型、求解方法和工程应用，首次采用了能量模型。
完成了拱坝双目标优化的方法和程序，可同时考虑造价和安全性，并应用于小湾拱坝，对多目标（坝体体积、应力、拉应力区大小、失效概率等）拱坝优化进行了探索，并对小湾拱坝的多目标优化得到了初步成果。
（5）对周边缝、底缝拱坝进行了详细的三维非线性分析，深化了对设缝拱坝的认识，并提出了设缝拱坝的优化模型和程序。
（6）通过大量模型试验和非线性有限元分析，研究了孔口配筋对裂缝开度、深度及拱坝安全度的影响，提出了合理的配筋方式和新的拱坝孔口配筋公式，用钢量可节约25%.
（7）首次提出了地震区高拱坝跨缝配筋的设计准则和计算方法，并结合小湾拱坝进行了分析。
（8）提出了计算拱坝坝肩稳定的三维极限分析方法，这是基于塑性力学上限解的一种新方法，并编制了相应的电算程序，理论基础较扎实，计算功能较强。
（9）建立了小湾水电站坝址区的水文地质模型，提出了密集排水孔的流量结点分配快速计算方法和带有潜水面的干区虚拟流动的不变网格有限元分析方法，研究了地表入渗对边坡稳定不利的暂态孔隙水压力的变化规律，提出了小湾拱坝基础渗控布置方案。
（10）采用弹黏塑性理论、三维刚体弹簧元、刚体极限平衡法等多种分析方法评价小湾和溪洛渡拱坝坝肩在动力和静力条件下的抗滑稳定性，搜索出两岸坝肩最小稳定安全系数的块体；采用三维弹塑性有限元法和大型地质力学模型，考虑坝址区主要断裂构造以及洞塞、井塞、锚固等加固措施，对小湾拱坝加固前后的整体稳定性进行了对比分析，得出加固处理后小湾拱坝的超载能力。
（11）研究了高拱坝沿建基面失稳的破坏机理，采用线性和非线性有限元方法，对小湾拱坝强度、稳定及可能的破坏形式进行了分析，得出了小湾拱坝沿建基面有足够的抗滑安全性的结论。
（12）提出了拱坝封拱温度场的两种优化模型，探讨了小湾拱坝最优封拱温度及实施方法。
（13）提出了对拱坝安全度进行宏观评定的两个新的方法；拱坝应力水平系数和安全水平系数，比目前采用的拱坝柔度系数更为合
理。
（14）对提高拱坝混凝土强度等级进行了探索，从坝体应力、温度控制、弹性稳定、抗地震及材料特性等方面进行分析后得出结论：适当提高拱坝混凝土强度等级是可行的，并可带来显著经济效益。
（15）改进了Hoek－Brown岩体强度理论，针对含断续节理岩体强度的各向异性特性，推导出m、S的变化规律，并预测了小湾岩体力学参数，研究了含断续节理岩体的破坏机理。
（16）全面、深入地研究了拱圈线型，不同的拱圈线型对坝体混凝土体积的影响可达20%～30%，给出了优选拱圈线型方法和程序。
（17）建立了多裂隙岩体在初始损伤、损伤演化和塑性损伤变形状态下的三维弹塑性损伤本构模型；研究了可以反映锚杆（索）加固机理的损伤岩锚柱单元，并根据能量等效原形和变形相容条件推导了岩锚柱单元的弹性损伤系数及损伤岩锚柱单元对岩体刚度的影响。