过水土石围堰下游混凝土护板随机稳定性研究

论文摘要

过水土石围堰导流具有节省投资、缩短工期的优越性。从国内外经验说明,围堰下游护坡设计是整个过水围堰安全的核心问题。混凝土护板与其它护面型式相比,具有自身稳定性好、施工简单等优点。因此,在工程实际中,广泛采用混凝土板护面。 为了合理设计混凝土护板的布置形式和结构尺寸,首先需确定围堰过流时下游护板的最不利流量。本文主要针对过水围堰与隧洞联合泄流的施工导流方式,通过系统分析影响过水土石围堰溢流工况的主要因素,采用下游护坡尾水位流速水头作为衡量围堰溢流工况的指标。在此基础上,研究分析施工洪水过程、导流隧洞泄流能力、围堰上下游水位差等的不确定性,提出过水围堰下游护坡的溢流风险模型,并运用Monte-carlo法求解其风险率,确定围堰溢流最不利工况。 然后,根据下游坡面的溢流水力条件,通过对混凝土护板进行受力分析,分析水流脉动压力的对混凝土护板稳定的影响,研究混凝土护板的失稳机理及失稳方式,提出混凝土护板的失稳主要是由护板所受的脉动上举力以及护板下的渗透压力等造成的。 混凝土护板下垫层的稳定与护板的稳定相互制约。当垫层经适当的设计后,可大大削减板下压强。本文探讨了在垫层逐步淘刷的情况下,混凝土护板的稳定性。并对影响混凝土护板稳定的下游坡角度以及护板厚度进行敏感性分析,为混凝土护板设计提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1 施工导流风险分析概述
• 1.1.1 国外有关风险分析研究成果
• 1.1.2 国内有关风险分析研究成果
• 1.2 过水土石围堰最不利溢流工况研究
• 1.3 过水土石围堰下游混凝土护板稳定性研究现状
• 1.4 选题的目的和意义
• 1.4.1 过水土石围堰溢流风险问题
• 1.4.2 过水土石围堰下游混凝土护板稳定性问题
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 过水土石围堰溢流风险分析
• 2.1 引言
• 2.2 土石过水围堰泄流计算模型
• 2.3 导流隧洞泄流计算模型
• 2.3.1 流态的判别
• 2.3.2 隧洞上游水位计算
• 2.4 联合泄流计算模型
• 2.5 过水围堰施工导流联合泄流计算方法
• 2.6 过水土石围堰下游护坡溢流风险率模型
• 2.7 过水土石围堰溢流工况的影响因素
• 2.7.1 单宽流量q
• 2.7.2 上下游水位差Z
• 2.7.3 围堰下游边坡坡度m
• 2.7.4 边坡不平整度
• 2.8 溢流风险影响因素的随机分布
• 2.8.1 施工洪水 Q的随机分布
• 2.8.2 隧洞与围堰泄流能力的随机分布
• 2.8.3 上下游水位差的随机分布
• 2.9 溢流风险率的求解方法
• 2.9.1 Monte-Carlo 方法
• 2.9.2 Monte-Carlo 法求解步骤
• 2.10 实例分析
• 2.11 小结
• 第3章 过水土石围堰下游护坡设计研究进展
• 3.1 概述
• 3.2 护面的基础构造
• 3.2.1 垫层的作用
• 3.2.2 垫层的反滤设计
• 3.3 各种护面型式的研究进展
• 3.3.1 块石护坡
• 3.3.2 混凝土板护坡
• 3.3.3 铅丝笼护坡
• 3.3.4 加筋护坡
• 3.4 小结
• 第4章 过水土石围堰下游混凝土护板稳定性研究
• 4.1 引言
• 4.2 脉动压力
• 4.2.1 水流脉动压力的求解
• 4.3 混凝土护板的失稳机理
• 4.3.1 脉动上举力
• 4.3.2 其它
• 4.4 混凝土护板的失稳方式
• 4.4.1 倾覆
• 4.4.2 浮升
• 4.4.3 侧向失稳
• 4.5 混凝土护板的稳定计算
• 4.5.1 抗浮升稳定计算
• 4.5.2 护板抗倾覆稳定计算
• 4.6 实例分析
• 4.6.1 工程概况
• 4.6.2 设计工况护板稳定计算结果
• 4.6.3 按最不利流速护板稳定计算结果
• 4.7 小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢