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三峡工程论文范文

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三峡工程论文

第1篇

三峡工程监理工作及监理管理分两个阶段,第一阶段(1993-1997年)为一期工程阶段,主要是酝酿筹备,初步建立监理组织体系,初步展开监理工作;第二阶段是1998年以后,主要是完善监理组织体系,全面开展监理工作,并向规范化发展。1999年5月,三峡工程首次聘请了外国监理公司,监造三峡水轮发电机组。2000年8月,成立了三峡工程质量总监办公室,聘请了奥地利的罗伯特等中外专家担任专业质量总监。2001年1月,成立了安全总监办公室,聘请了日本前田株式会社的广岛、田濑等专家担任安全总监。

在三峡工程第一阶段建设期间,监理单位主要有长江水利委员会、中南勘测设计研究院等10家。

在三峡工程第二阶段建设期间,主要监理单位有12家。与以往不同的是,三峡工程水轮发电机组的制造,业主聘请外国公司监造。5家外国公司参加竞标,最后由法国技术监督局与法国电力公司组成的联合体——EDF/BV中标。

三峡监理工作制度分为业主和监理单位两个层次。中国三峡总公司于1994年11月编制并《三峡工程建设监理统一管理办法》(试行)。该管理办法原则规定了三峡工程监理工作的内容、方法、程序、措施等。进场各监理单位依据业主统一管理办法的原则以及本单位制定的监理规划和监理细则开展工作。

中国三峡总公司工程建设部统一组织和指导各监理单位工作。三峡工程监理单位按工程项目或工程部位分别设置。监理单位均与业主签订监理委托合同,相互间没有隶属关系。监理组织机构由建安工程监理和永久工程设备监造两个部分组成。根据工程建设发展需要,三峡工程还按专业聘请了质量总监和安全总监。

2三峡工程监理管理机制

业主的监理管理部门制定了三峡工程建设监理统一管理办法,以总体协调三峡工程各监理单位的监理工作。

监理单位的选择与委托。三峡一期工程监理单位选择与委托的主要方式是邀请招标,通过竞争择优选择并委托。三峡二期工程监理单位的选择与委托方式主要是议标。

监理委托合同的签订。监理单位的委托必须签订监理委托合同书。合同书按《三峡工程建设监理委托合同书编制样本》(试行)规定的格式和内容进行编写。

监理委托合同的履行。业主依据监理委托合同对监理单位履行合同的行为给予检查和监督。

三峡工程实行分项目管理。监理单位一方面要接受各相应项目部对监理工作具体的检查监督,另一方面还要接受业主工程建设部工程信息部的检查与指导。

业主试验中心、测量中心及金属结构设备质量监督检测中心等既是对工程总体质量监督的专门机构,又是业主开展监理管理工作的主要手段之一。

业主单位各项目部通过工程建设部的每月监理工作例会了解三峡工程监理工作开展情况。工程建设部通过例会协调解决监理单位提出的带有共性的问题,并在合同范围内,根据工程的最新进展和出现的新情况对监理提出一些具体的工作要求。

为加强对三峡工程质量和安全的控制和管理,业主在工程建设部下设了质量总监办公室、安全总监办公室,聘请国内外知名的水工、机电、焊接和安全专家担任总监。业主每周一召开专业质量总监、项目总监联席会议和安全工作会议,及时解决工程施工中出现的质量和安全问题。

3三峡工程质量总监办公室

为进一步完善三峡工程建设的质量保证体系,加强三峡工程建设的质量管理,确保三峡工程的一流质量,2000年8月,中国三峡总公司按专业设立了三峡工程质量总监,成立三峡工程质量总监办公室。

3.1三峡工程专业质量总监的职责

质量总监不替代监理工程师的职能,监理工程师仍按合同授予的职责开展工作。专业质量总监的主要职责为:

1)按专业行使对三峡工程施工质量进行高层次、有权威性的监督。

2)研究和发现三峡工程施工中可能出现的质量问题,并及时提出警示和建议。

3)为实现三峡工程的一流质量,对工程质量控制、施工技术与工艺提出意见和建议。

4)对已经出现的工程质量缺陷和事故,提出纠正和处理措施。

5)对施工中发现的质量隐患和违反质量技术要求的行为提出意见,行使质量一票否决权,并在授权范围内行使对质量监理的决策权。

6)在了解设计意图的基础上,为保证工程最终质量,提出优化设计的建议。

7)根据需要对总公司和监理单位的质量管理人员进行专业技术培训。

3.2三峡工程专业质量总监的聘任和工作方式

专业质量总监由中、外专家和有关部门高素质技术人员担任。所聘专家应具备本专业扎实的理论知识和丰富的实践经验,有良好的品德素质,经严格遴选确定。可根据工程建设需要,在不同时段聘请不同的专业质量总监,实行动态管理。

专业质量总监主要在施工现场独立进行质量监督,在授权范围内通过项目部的配合,对监理工程师提出建议或下达指令,一般不直接对施工承包商下达指令。

专业质量总监在质量总监办公室的统一组织和协调下开展质量监督工作。

3.3三峡工程质量总监办公室职责

三峡工程质量总监办公室设在工程建设部,受三峡工程质量管理委员会和工程建设部的双重领导,负责组织和管理专业质量总监的工作,向总监提供必要的设计和其它技术文件。

质量总监办公室除行使专业质量总监的职责外,还承担以下职责:

1)参与对三峡工程各参建单位的质量保证体系和质量规程、要求进行检查和指导。

2)掌握三峡工程质量状况,对三峡工程的质量管理和质量状况进行阶段性分析和总结。汇总和编写向上级有关部门的质量汇报材料和有关文件。

3)参与对工程质量缺陷和质量事故进行调查和评定,审大质量事故的处理方案。

4)协助和配合三峡枢纽工程质量检查专家组行使对三峡枢纽工程的质量检查和监督,负责与质量检查专家组及其工作组的日常联系。

5)监督工程建设部各项目部和监理单位对质量控制和质量管理的情况。

4安全总监办公室

为加强三峡工程安全生产的监督与管理,力争安全生产零事故,2001年1月,中国三峡总公司成立了安全总监办公室。安全总监办公室设在工程建设部,受三峡工程安全生产委员会和工程建设部的双重领导。安全总监办公室除配备安全专职工作人员外,增加土建、施工设备专业工作人员各一名,并聘请数名专家担任安全总监。

4.1三峡工程安全总监的职责

安全总监不替代监理工程师的职能。安全总监的主要职责为:

1)对三峡工程施工安全进行有权威性的监督。

2)研究和发现三峡工程施工中可能出现的安全问题,及时提出警示和建议。

3)对三峡工程的安全保证体系,安全规程、规范,安全生产措施提出意见和建议。

4)对施工中发现的安全隐患和违反安全规程的作业提出意见,由现场监理工程师行使职权,监督整改。

5)根据需要,对各参建单位的安全管理人员进行安全培训。

4.2三峡工程安全总监的聘任和工作方式

聘请在水电施工中有丰富经验的中、外专家和安全管理人员担任安全总监。所聘专家应有较深的专业造诣和丰富的实践经验,有良好的品德素质。可根据工程建设需要,在不同时段聘请不同的专业安全总监,实行动态管理。

安全总监主要在施工现场独立进行安全监督,在授权范围内通过项目部的配合,对监理工程师提出建议或下达指令,一般不直接对施工承包商下达指令。

安全总监在安全总监办公室的统一组织和协调下开展安全监督工作。

4.3三峡工程安全总监办公室职责

1)参与选聘安全总监和负责管理安全总监的日常工作。

2)安全总监办公室是安全总监的窗口,安全总监的意见、指令由办公室传达和贯彻。

3)参与对三峡工程各参建单位的安全保证体系、安全规程的检查和指导工作。

4)掌握三峡工程安全状况,对三峡工程的安全管理和安全状况进行阶段性分析和总结。

5)参与对安全事故的调查和评定。

6)监督项目部和监理单位的安全管理工作。

三峡工程第一阶段监理单位及承担的监理(监造)工程项目

1、长江水利委员会:监理工程项目有右岸一期工程、二期围堰等项目,1993年5月进场。

2、中南勘测设计研究院:监理工程项目有永久船闸一期开挖等项目,1993年12月进场。

3、华东勘测设计研究院:监理工程项目为临时船闸及升船机工程,1993年12月进场。

4、铁道部第三勘测设计研究院:监理工程项目为对外交通专用公路工程,1993年12月进场。

5、铁道部科学研究院:监理工程项目有西陵长江大桥、覃家沱大桥等项目,1993年12月进场。

6、西北勘测设计研究院:监理工程项目有左岸厂房1至6号机组段一期开挖、第13至第16小区房建等项目,1994年1月进场。

7、中国三峡总公司多能公司:监理工程项目为场内交通、房建、三通及场平工程,1994年1月进场。

8、葛洲坝水力发电厂:监理工程项目为施工供水供电等项目,1994年1月进场。

9、南京工苑建设监理公司:监理工程项目为右岸东岳庙办公生活小区建设项目,1993年8月进场。

10、武汉钢铁设计研究院:监理工程项目为建设者之家工程,1995年12月进场。

三峡工程第二阶段监理单位及承担的监理(监造)工程项目

1、长江水利委员会:监理工程项目有泄洪坝段及左岸11号?14号机组厂房坝段、右岸茅坪溪防护土石坝一期、金结及机电监造、塔带机监理等项目。

2、西北勘测设计研究院:监理工程项目有左非12号?左岸10号机组厂房坝段及左岸电站厂房,金结及机电监造项目。

3、中南勘测设计研究院:监理工程项目有永久船闸二期工程、金结及机电监造、98.7米拌和系统设备监理及运行监理等项目。

4、华东勘测设计研究院:监理工程项目为升船机工程、上游引航道工程。

5、东北勘测设计研究院:监理工程项目有茅坪溪防护土石坝一期沥青混凝土心墙及二期工程、右岸地下电站进水口洞挖及混凝土预建工程等项目,1997年8月进场。

6、中国三峡总公司多能公司:监理工程项目为下岸溪人工砂石系统开采等项目。

7、葛洲坝水力发电厂:监理工程项目为左岸14台水轮机埋件监造。

8、水电第十三工程局:监理工程项目有门塔机、土石方机械监理等项目,1998年11月进场。

9、武汉水利电力大学:监理工程项目有缆机、门机监理等项目,1998年11月进场。

10、郑州机械设计研究所:监理工程项目为启闭机监造项目,2000年4月进场。

第2篇

经过几十年长期反复的研究论证是必要的,也是有成效的,特别是这次两年多的重新论证,无论在广度和深度方面都有很大的提高和完善。但是如果久拖不决会造成重大的失误

这次会议提出《长江三峡水利枢纽工程可行性研究报告》,集中反映了长期研究论证的成果,论证范围和深度,对照国内外的大型工程,可以认为已经达到或超过“可行性论证”阶段的要求。我同意这个报告的论点、结论和建议。补充两点理由:

1.三峡水资源是国家的宝贵自然资源,具有优越的开发条件,在我国资源贫乏(人均资源),特别是能源,水源不足的情况下,长期不开发利用将是巨大的浪费。

通过论证明确了开发的各种条件,利害得失和开发时机,证明使巨大的自然资源成为真正财富是完全现实可行的。如果我们失去有利的建设时机,久拖不决,使这一巨大资源终于报废,我们是无法向后代交代的。

2.论证满足了要从三个层次说明三峡工程的作用和地位的要求,即从三峡工程本身,长江流域规划,全国的经济发展需要三个层次来论证。

对三峡工程本身这个层次,绝大多数的同志认为是可行的,主要问题都得到了解决,次要问题虽然未全部具体解决,但都作了分析研究,提出了解决的途径,并对可能出现的风险作了必要的估计。第二个层次,通过长江流域规划,对水灾防治、水资源的综合开发利用和环境治理都作了研究和安排,提出了江河整治和水资源开发的总体部署方案,明确了三峡工程在流域开发中的地位和作用,我认为也是基本正确的。第三个层次,是三峡工程在全国社会经济发展中的地位和作用。三峡工程对全国经济发展的关系主要与能源、交通建设密切联系,电力系统专家组和航运专家组作了大量工作,得出了必要结论。电力系统专家组从国民经济长远计划发展出发,研究了全国一次能源、电力需求、水火核电合理配置等方面的发展规划,作了各种方案的比较研究,提出了明确的结论,明确说明了三峡工程在全国能源发展中的重要地位和兴建的迫切性。航运专题论证也是从全局出发的,研究了近期和远景的需要,对于各种问题作了充分论证,提出了明确的结论。有的同志提出,三峡工程论证只是就三峡论三峡,没有放在全国经济发展中进行论证,我认为是不符合事实的。作为一项工程的可行性论证,做到现在的深度是完全可以说明问题的。至于调整整个国家经济发展的布局和结构,应是国务院的任务,应由更高的层次去研究。

建议对“长办”所提“可行性报告”,根据这次会议所提意见,进行必要补充修改后,尽快上报中央,供中央决策,争取三峡工程尽快兴建。

二、对三峡工程的防洪作用和防洪标准问题简单说明一点情况和看法

1.关于荆江河段再遭遇1870年洪水,荆江大堤是否会溃决的问题。

1986年春我看见陆钦侃委员的文章中提到这个问题,后来在“群言”杂志上看到类似意见。重新论证之初,大家对此都十分重视,在论证工作纲要中专门列了研究课题。经“长办”的努力和专家组的研究,最后由“长办”提出了一个“荆江地区遭遇1870年洪水南岸和北岸溃决可能性及灾害分析”的专题报告。这个报告是经过专家组的现场查勘,“长办”具体调查研究和分析计算,并经专家组的讨论之后提出的。这个报告已分送给有关同志。其论点主要是考虑到1870年洪水的特点,荆江河段行洪条件和变化形势,并调查分析了堤防溃口的实际事例和经验,分析研究结果认为:荆江河段再遭遇1870年洪水,南岸首先漫溃的可能性极大,由于1870年洪水涨势过猛(一天之内从7万多米3/秒涨到10万米3/秒以上)。南溃后由于种种行洪障碍,分流不畅,江水位仍有迅猛上涨的可能,因此荆江大堤的溃决仍然是可能的。堤防溃决,在洪水位超过堤顶漫溢是不可避免的,洪水位低于堤顶时是否溃决,因为影响因素很多,只能分析其可能性。对这种问题,应当充分考虑从事防汛工作几十年,始终在第一线工作的专家和工作人员的意见,对此长办和有关地方水利部门做了大量调查和访问,认真对待他们的实践经验,我认为这一点是很重要的。总之,我认为专题论证报告中的结论是可以成立的。

2.关于三峡工程的防洪作用问题

一项工程的防洪作用是一个不确定的随机事件,洪水情况不同,作用也不同。长办和防洪工作组对此都作了各种情况的分析。不同典型年差别很大。这说明要解决长江中下游的防洪问题,不能单靠三峡工程,必须有其他工程设施的配合,才能较好的解决。但每一项工程措施的作用有大有小,有的能起关键作用。有的只能起辅助作用,差别很大。三峡工程最主要的作用是有效地控制长江上游洪水,上游洪水正是对荆江河段,江汉平原和洞庭湖区的最严重的威胁,有效地控制上游洪水,可以大大提高江汉平原安全性,大量减少洪水泥沙进入洞庭湖区,延长洞庭湖的寿命,减少长江干流洪水的负担,为洞庭湖接纳四水洪水创造有利条件。这一点十分重要,是其他工程所不可代替的,不可一般而论。至于其他类型的洪水,三峡工程主要起辅助作用,即对水库下游洪水进行补偿调节,无论1931年、1935或1954年型水都可以减少淹没耕地300余万亩,大量减少分蓄洪区的损失。这也是其他工程所不能起的作用,应当充分估计它的效益。

从历史发展的角度来看,长江上游洪水来量大,中下游河道泄洪能力不足,洪水过宜昌后总需要找个分蓄洪水的场所,古代是云梦泽,近代是洞庭湖,洞庭湖淤积的速度很快,洞庭湖淤废,或调蓄能力大大下降后,总要找个新的蓄纳场所,如果没有这个场所,长江中游的洪水是没有出路的,湘、鄂两省的洪水灾害将比现在严重得多。比较现实合理的新的洪水蓄纳场所只有三峡工程。从这一点考虑,三峡工程对长江防洪的总体布局和远景发展的需要,都具有战略性的意义。

3.关于防洪标准问题。

这个问题一般根据社会经济发展的需要和技术经济条件两方面综合考虑。但是由于防洪经济分析十分复杂难于确切表述,因此除了一般的经济效益的分析比较外,不得不参考国内外的实际经验。

不同的看法主要是对荆江河段的防洪标准。防洪专题论证报告中提出:“荆江河段,防洪标准不低于百年一遇,发生类似1870年的历史特大洪水时,配合分洪措施,要保证荆江河段的行洪安全,防止南北两岸堤漫溃,发生毁灭性灾害”。这个提法是明确的,三峡工程的防洪调度也是按此考虑的。荆江河段达到百年一遇的标准,看来没有不同意见,问题是1870年洪水要不要考虑?我认为:

(1)考虑对付1870年洪水的对策,不等于防洪标准,因为那时分蓄洪区还要利用,还有一定的洪灾损失,但可以做到防止洪水失控,避免堤防意外溃决,造成大量人员伤亡的毁灭性灾害,这是完全必要的。

(2)1870年洪水是历史上确实出现过的特大洪水,在现有防洪设施条件下,荆江河段洪水失控,造成大量人口伤亡的可能性非常大,不考虑是对人民不负责任。世界各国都在防洪规划中充分考虑了历史上曾经发生过的特大洪水,有的作为防洪标准,有的采取了特殊的措施,考虑对付这种特大洪水,还要看有没有解决问题的可能和合理条件,如果没有条件解决,自然灾害只能事到临头,尽人事而听天命,如果有解决问题的办法,而又可以办到,不考虑加以解决将来对人民更是无法交代的。三峡工程结合发电,航运的巨大效益修建起来,完全可以解决这个问题,不必付出特殊的代价,因此对1870年型洪水加以必要的安排,避免发生毁灭性灾害,是完全合理可行的。

有人说,既然荆江河段要考虑1870年洪水,上游四川省的防洪,为什么不考虑1870年洪水?四川洪水有它的特殊性,受灾地区分散,河道洪水涨幅大,涨落快,不少地区涨水时临时逃避洪水比较容易,在将来干支流兴建水库后,部分河段是有可能加以解决的;有些沿河城市按1870年洪水设防几乎没有可能,但采取非工程措施,尽量减少洪水灾害还是可能的。因此,对于上游四川省的防洪标准只能因地制宜,不能笼统地说需要考虑或不需要考虑。

第3篇

关键词:仿真模拟岩体力学混凝土耐久性高掺粉煤灰

《三峡水利枢纽工程几个关键问题的应用基础研究》是1994年国家自然科学基金委员会和中国长江三峡工程开发总公司联合资助和领导下开展的一项大型综合性研究。所谓“应用基础”实际是指工程设计、工程施工应用技术的基础理论。经过5年研究。取得了预期的成果,已于1999年6月在三峡坝区通过国家科委组织的专家组验收。

此项研究涉及三峡工程的几个关键问题,侧重于从应用基础理论上解决工程疑点和难点,在研究中理论与工程实际相结合。所获成果,对三峡工程有的具有直接应用价值,有的需要在工程进展中加以验证。从专家意见中反映出,这些研究推动了我国相关领域工程应用基础理论水平的提高,一些技术还可以推广应用到其它水利水电工程上去。现将研究的内容和取得的成果按以下五个课题予以介绍:

1三峡工程泥沙问题研究

三峡枢纽上游年输沙量大,枢纽建成后,大量泥沙将在水库内淤积,坝下游河道则发生冲涮,若不加以妥善解决,将影响水库寿命和枢纽效益的充分发挥。本课题研究了以下内容。

1.1几个泥沙基础问题

主要有:淤积物的密实度及干容重变化研究;泥沙起动规律研究;推移质运动特性和输沙率研究;底层泥沙交换、状态概率及推悬比研究;水流挟沙力研究。

1.2坝区泥沙淤积和坝下河道演变

内容有:通航建筑物引航道防淤清淤措施研究;电站引水防沙措施研究;河道床面粗化研究;河道床面形态和阻力;坝下游河道演变及河型转化。

1.3数学模型和实体模型技术研究

进行了模型沙特性研究;实体模型变率研究;实体模型图像分析系统;长系列试验方法比较;数学模型试验中a系数研究;回流区泥沙淤积计算。

关于泥沙的基础理论研究,在水库淤积物密实过程、泥沙起动规律、冲积河道阻力和床面粗化、推移质运动特性、底层泥沙交换和水流挟沙力等问题上都获得了创新性的研究成果。对于通航建筑物引航道的防淤清淤措施、电站的引水防沙方案已为设计部门所采用。对于实体模型中的模型沙特性研究、模型变率的影响、长系列试验方法以及数学模型中不平衡输沙恢复饱和系数,回流区泥沙淤积等都作了深入的分析和探讨,其研究成果有助于澄清三峡工程泥沙科研中长期存在的不同认识,本课题中建立的实体模型图象分析系统能够在短时间内量测大面积水域的流场,是一项十分有用的新技术。

2通航建筑物的应用基础研究

本课题对三峡工程通航建筑物的通航条件、船闸水力学、船舶运行仿真模型和船舶技术应用中的一系列基础理论问题进行了研究。

2.1枢纽泄洪对坝区通航条件的影响

从枢纽泄洪对上下游航道通航条件的影响、电站调峰非恒定流对通航条件的影响、通航水流条件的航行判据的研究表明,通过采取相应的措施,优化船闸与电站的运行方式,可以达到坝区通航条件的要求。

2.2船闸输水系统和闸阀门水力学解决以下技术难题

(1)输水系统水力学:三峡永久船闸输水系统采用了4区段8支管,顶支孔出水,盖板消能的动力平衡系统,它可使水流均匀分布于整个闸室平面,从而可减少闸室输水所导致的非恒定流水面波动和局部水流紊动。通过试验及计算分析得出,支孔形状、廊道雷诺数、廊道阻力、支孔高宽比、支孔总面积与廊道面积比等,是影响出流的一些因素,并提出了改进意见。

(2)船闸阀门水动力学特性。

(3)阀门空化特性及控制空化措施。

(4)阀门流激振动特性及减振措施。

(5)船闸人字闸门运行动水阻力。

(6)船闸水工模型试验缩尺效应。

2.3船闸运行过程仿真模拟试验

采用计算机仿真模拟方法对船闸输水及船舶过闸过程进行模拟,其优点是经济、快速、宜于长期保留,预演过程整体性强。主要模拟过程有:船闸输水过程仿真、航行条件的快时模拟、船舶航行条件实时模拟器的研究、船闸运行可行性分析。

本课题的主要研究成果:如超高水头大流量的阀门水力学、通航建筑物的通航条件和船舶试验技术研究等都已达到国际领先水平。对于非恒定流减压模型试验方法和试验设备的研制、阀门段廊道流态特征和急变分离流机理、门楣通气减少空蚀的综合措施、分散输水系统中出水支孔流量分配规律、泄洪产生引航道往复流的机理、小尺度船模的相似性等研究成果都已应用于三峡工程设计,并据此修改了《船闸设计规范》中的输水系统部分条文,成果具有广泛的推广价值。3三峡船闸高边坡若干基础理论研究

此轮高边坡研究基本上是国家八五科技攻关三峡研究的延续和深化,内容侧重于工程岩体力学的应用基础理论。由于研究工作与永久船闸高边坡施工平行进行,因此研究成果除了一部分可以用于指导反馈设计和施工以外,大部分成果对我国高边坡工程,特别是卸荷高边坡工程,可为设计提供理论武器和较先进的分析手段。

3.1关于岩体力学性质的研究

三峡坝区的闪云斜长花岗岩属性良质优的岩体。由于建闸开挖体坡高(170m)、体长(1610m)、堑深(67m);由于山体下部诱发的地应力释放;由于风化和岩体结构面的发育发展;导致岩体宏观力学性质与按常规试验获得的力学数值之间存在差异,而且在开挖后会有性质弱化的趋势。

通过研究,在试验与调查基础上,建立了岩体宏观力学参数模拟理论,提供能较真实反映现场岩体性质的参数值。如岩体的变形模量,微新岩体可取为20~30GPa。研究表明,岩石在三向应力状态下,卸围压可导致岩石的开裂。开挖后的高边坡,岩体同时存在加载和卸荷,卸荷效应会引起岩性区域的重新划分,从坡表至深层出现程度不同地岩体变形、松动和开裂。研究认为区内花岗岩体存在着卸荷流变效应,此种流变可通过正、反分析予以界定。

3.2高边坡岩体稳定分析方法的研究和应用

在具有不同理论背景的岩体破坏机理研究分析基础上,采用各种不同的方法对高边坡的稳定进行了分析计算。以反映变形规律和变形量。

分析使用的方法不同于过去较明显的是,在计算模型中较多地运用了脆性理论。如有的引进、开发、应用“断裂损伤介质分析系统”,对高边坡进行了断裂损伤弹塑性与流变分析;有的针对三峡船闸高边坡建立了脆弹粘性理论分析的计算模型;亦有数家单位采用其它方法试图解释三峡船闸高边坡卸荷岩体的变形和非连续性问题,如离散元法(DEM)、不连续变形分析法(DDA)、数值流形方法及卸荷非线性分析。

从分析结果看,在三峡船闸高边坡不同断面的特征点上,在垂直于船闸轴线方向上,最大水平位移大都不超过50mm。清华大学用断裂损伤流变模型计算的位移量在坡顶最大,为100~300mm,其它部位为50mm左右。给出的流变量,即开挖结束后继续随时间发展的位移量为5mm,收敛期为一年。

此外,有的运用潘家挣塑性力学的上下限理论,用组合塌滑体的刚体极限平衡分析方法,给出高边坡整体稳定问题中沿最大可能滑动面滑动的边坡体稳定安全系数大于5。

完成的其它成果有:对渗流水荷载、爆破动力荷载的分析研究;用锚固模型的流变损伤分析方法研究锚固机理等。

4三峡工程混凝土原材料研究

本课题结合三峡工程的需要,以提高混凝土的耐久性为中心,研究混凝土的配合成份,配置出高性能混凝土、抗冲耐磨混凝土、微膨胀水泥和灌浆改性超细水泥等方面都有所创新,其中改性超细水泥灌浆已在三峡工程中试用。研究成果的水平总体上处于国际前列。

4.1混凝土耐久性及破坏机理

本课题侧重研究混凝土自身因素对耐久性的影响。对混凝土原材料特性进行分析,找出不利因素,提出改进的措施,从提高混凝土自身的性能来达到抵抗外界环境的影响,从而提高了大坝混凝土的耐久性。

(1)对大坝混凝土所用水泥及粉煤灰性能进行了试验研究。对三峡大坝所用中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的性能进行了全面的性能测试分析,均符合国家规定指标。中热水泥的含碱量可达到小于0.55%(熟料小于0.5%),低热水泥的含碱量可达到小于1.0%的指标。对粉煤灰品质、水化速度和贫钙问题进行了全面的研究。粉煤灰在拌制混凝土时有三种效应并产生三种势能:形态效应产生减水势能;火山灰活性效应,使粉煤灰具有受激活反应的势能;微集料效应造成致密势能。粉煤灰的水化速度与温度有密切关系,且随时间增长而增加。混凝土在20C下,粉煤灰在3~4年中仍在水化,只是水化速率缓慢,因而强度也是在缓慢增加。

(2)三峡大坝混凝土必须使用高效减水剂和引气剂。在确定高掺一级粉煤灰的前提下,必须选用与粉煤灰相适应的高效减水剂至关重要,两者配合应用,在降低每m3混凝土的用水量方面,能产生叠加效应。能使总减水率达到20%~30%。掺入引气剂后能使混凝土抗冻性能大幅度提高,也提高了混凝土韧性和抗折强度。

(3)混凝土的微观结构研究试验得出:①水胶比对孔隙率和孔径分布有较大的影响,水胶比大,孔隙率就高,大于100nm的孔增加;②每m3混凝土用水量降至100kg以下,总孔隙率大大降低;③掺入30%、50%、70%的一级粉煤灰,浆体总孔隙率随掺量增加而增加,但孔径大于100nm的有害孔仍较少,小于20nm的无害孔增加。

水泥浆体于集料界面存在富水层,较多的SO3溶解于此,造成人Aft富集和Ca(OH)2晶体的择优取向生长,构成混凝土中的薄弱部位。当水胶比降低,对界面结构有所改善;掺加20%或者40%粉煤灰及高效减水剂和引气剂后,改善了界面结构,但粉煤灰应低于50%。

4.2微膨胀型中热和低热水泥研究成果

研究成果表现在两方面:第一,已研制出微膨胀型中热及低热水泥;第二,对两种膨胀源氧化镁及钙钒石的膨胀机理,微膨胀中热和低热水泥的膨胀机理有了了解。

4.3高掺粉煤灰大坝混凝土

由于优质粉煤灰的大量掺入,其需水量比为90%左右,加之高效减水剂联合使用,产生叠加效应,使每m3混凝土的用水量减少20%~30%,由于用水量降低加上高掺粉煤灰,就使得水泥用量可以大大降低,得到质量较好的混凝土。

4.4抗冲磨高性能混凝土研究

三峡工程特种混凝土原设计是采用C40抗冲磨混凝土,这种混凝土曾用于葛洲坝水利枢纽的特殊部位。本课题研究出C60抗冲磨高性能混凝土,它的特点是限制水泥浆体积在混凝土中的总含量,掺入高活性掺合料-硅粉和优质粉煤灰取代水泥,以减少水泥用量,选用与之相匹配的高效减水剂及膨胀剂,使C60抗冲磨高性能混凝土的水泥用量降至330kg,掺合料的总重量达37%。用铁矿石粗骨料制备的抗冲磨高性能混凝土28d抗压强度可以达到89.6MPa,抗冲磨失重率又比C60低40%,抗冲击韧性提高1.8倍,但单价较C60高。

研究表明抗冲磨混凝土的改性机理是由于大量极细的活性掺合料水化后生成得C-S-H凝胶改善了集料与

水泥胶体的界面结构,使总孔隙率减少25%,有害孔减少,使混凝土密实性大大提高。

4.5大坝基础处理水泥灌浆材料改性及其机理研究

三峡大坝防渗帐幕设计标准要求ω≤0.01L/(min·m·m),在细微裂隙发育的大坝基岩,用普通水泥灌浆无法灌入的地段。采用超细磨水泥灌浆能达到设计要求且不污染环境。

1)超细磨水泥主要性能如下:

①细度D95≤16μm,平均中值粒径小于4μm。

②浆材的稳定性和流动性,当W/C=1.0时,析水率小于5%。

③强度:3d为52.5MPa,28d为72.5MPa。

④膨胀率:3d不小于0.15%,28d不大于0.60%。

(2)X光衍射分析现场灌浆情况,可以看出绝大部分水泥熟料已水化成C-S-H凝胶、Ca(OH)2和钙矾石

(Aft),仅有少数石英(SiO2)及碳化的CaCO3,所以水泥结石强度高,无体积收缩。

5三峡水工建筑物安全监测与反馈设计

本课题分五个专题:安全监控系统结构与方案优化,安全监测信息分析的新理论与新方法,安全监测高

新技术及自动化监测系统,混凝土坝施工期仿真计算与温控反馈设计,开放式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术等。

5.1安全监控系统结构与方案优化研究

三峡工程包括永久船闸、升船机、左岸大坝及厂房、泄洪坝段、右岸大坝及厂房、茅坪溪防护坝等建筑

物的监测系统,另外还有专项监测、地质环境及其他监测,其中仅永久性测点就有6000多个,是当今世界上最庞大的安全监测系统。为此,对总体结构、监测仪器布置和变形监测网等进行了全面系统地优化研究。

(1)总体结构优化针对三峡工程大坝特点及安全分析、评价和监控的要求,对安全监测系统总体结构,

依据信息可靠、有序采集、保存、查询、调用等原则,应用优化理论,将原设计大坝三级监控(建筑物、分区和工程监测中心)改为二级监控(建筑物,监测中心),从而减少了结构层次,提高了系统的可靠性,节约了费用。

(2)监测仪器布置优化结合技术设计和招标设计,依据少而精等原则,对监测仪器的布置进行优化研究。经优化后,变形和渗流监测仪器、设备数量减少约1/2,应力应变监测减少约2/3,水力学和动力监测减少约1/2,监测费用减少1亿元以上,经济效益显著。

(3)变形监测网络化对变形控制网和倒垂等进行优化研究,突破常用的模拟法,提出用解析法的优化方

案,构成目标函数。以精确、可靠、灵敏度和费用等作为约束条件,形成一个二次规划模型,并以此编制变形监测网自动化分析软件。应用这一个优化软件,对升船机及临时船闸高边坡水平监测网进行了优化设计。

5.2安全监测信息分析新理论和新方法

安全监测的主要目的是通过监测资料的分析和反分析,对水工建筑物的安全状况作出综合分析、安全评价和监控。为此,针对三峡主要水工建筑物在施工期、蓄水期和运行期的不同特点,吸收国内外安全检测领域的最新信息分析理论和方法,提出了安全监测信息分析的理论和方法。主要分三大类:

(1)综合分析和安全评价的理论和方法用层次分析和模糊评判及其相结合、突变理论、多级灰关联分析、可靠度理论等方法和理论,依据实测资料对大坝的实测性态进行综合分析和安全评价。应用可靠度理论方法,以风险分析为基础,建立大坝安全风险评估的框架。

(2)结合已建工程和三峡大坝的典型坝段(泄洪2号坝段等),建立了施工期的特殊监控模型,时空分布的确定性模型及反分析模型,多测点监控模型因子集分析模型,另外还提出用数学滤波法分离时效分量,采用回归与时序模型,用瑞利分布研究监控模型中环境量对效应量的滞后效应等。

(3)拟定变形监控指标拟定的理论和方法

主要包括用结构分析法和数学监控模型拟定监控指标。

5.3安全监测高新技术及自动化监控系统

鉴于三峡工程的特殊要求,决不允许中断监测和采集数据,这就要求安全监测系统能精确、稳定、可靠、长期而又实时地采集数据。为此,在吸收目前国内外传感器(主要是变形、裂缝等)及自动化监测技术的基础上,有针对性地开发和研制精度高、稳定可靠的自动化监测仪器和设备,对稳定性检查,对监测系统的构成和选型提出优化方案等。

5.4混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计

混凝土高坝,工程规模大、工期长、施工和自然条件复杂,使设计与实际施工有一定差别。为此,开展混凝土坝仿真计算与施工期温控反馈设计的研究,对优化设计和施工,提高混凝土坝的设计施工水平具有重要的科学意义和实用价值。对此进行下列研究,并取得了相应的成果。

①提出了一整套混凝土高坝的仿真计算新方法;②研究了通仓浇筑重力坝和碾压混凝土重力坝温度应力的特点和规律及其与常规柱状浇筑重力坝的差别;③编制了混凝土坝和基础温度场、渗流场和位移场反分析软件;④研制了混凝土高坝施工期温控反馈设计软件。⑤对三峡大坝进行系统仿真计算,提出了合理的温控措施。

5.5开发式大型通用水工结构分析系统原理及研制技术

对以下几个方面进行了研究:①系统设计原理及实施方法;②系统工具环境的设置;③系统应用软件

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