[发明专利]一种解决大型水电枢纽重建工程近距离新老混凝土坝相互影响的方法

权利要求书

1.一种解决大型水电枢纽重建工程近距离新老混凝土坝相互影响的方法，其特征在于：首先结合实际工程判断适用条件；分析并提出近距离新老坝相互影响的一般因素；通过有关手段，定量分析和评价各因素对新老坝安全的影响程度；针对性的提出相关对策措施。

2.根据权利要求1所述的一种解决大型水电枢纽重建工程近距离新老混凝土坝相互影响的方法，其特征在于：所述的适用条件是在大型水电枢纽重建工程中，新建大坝近距离布置于老坝下游，两者轴线距离D≈（1～1.5） H（坝高），老坝在新坝建设期正常挡水运行。

3.根据权利要求1所述的一种解决大型水电枢纽重建工程近距离新老混凝土坝相互影响的方法，其特征在于：新老坝相互影响的一般因素包括新坝建设对老坝的影响因素以及老坝拆除对新老坝的影响因素；

（1）新坝建设对老坝的影响因素

1）新坝下游围堰的存在，使老坝下游在建设期一直处于无水运行状态，改变了老坝下游水位条件以及坝基渗流条件，进而对老坝稳定、应力等产生影响；

2）新坝基坑开挖较深，使老坝坝基下游出现临空面，增加了老坝产生深层滑动，进而对老坝稳定、应力产生影响；

3）新坝混凝土浇筑，使老坝下游尾岩体所受荷载以及变形逐渐增加，进而对老坝稳定、应力产生影响；

4）新坝在建设期预留缺口度汛，抬高了老坝在正常运行状态时的下游水位，改变了老坝下游水位条件以及坝基渗流条件，进而对老坝稳定、应力产生影响；老坝度汛期间下游水位抬升会引起老坝坝基廊道进水，进而对老坝安全监测系统产生影响；

5）新坝基坑开挖爆破会对老坝各部位结构产生不同程度的振动影响；

（2）老坝拆除对新老坝的影响因素

1）老坝缺口拆除爆破会对新坝各部位产生不同程度的振动影响，水下冲击波会对新坝上游坝面产生冲击影响；同时爆破飞石可能会对新坝上游附属结构产生破坏和影响；

2）新坝坝前充水期间，从老坝缺口下泄的水流会对新坝上游面形成冲击，同时掏刷老坝坝脚。

4.根据权利要求1所述的一种解决大型水电枢纽重建工程近距离新老混凝土坝相互影响的方法，其特征在于各因素影响程度的计算分析和评价是通过材料力学法、有限元法数值计算、水力学计算、水工模型试验、工程类比手段，定量分析和评价各因素对新老坝安全的影响程度；

（1）材料力学法计算分析

针对影响新老坝稳定应力的各因素和计算工况，按照悬臂梁对重力坝进行材料力学法应力计算，包括坝基面和混凝土层面的应力，其中水平方向上考虑剪切与弯曲变形的作用；稳定分析是采用刚体极限平衡法进行坝基面和混凝土层面的稳定计算；

地震工况动力分析采用拟静力法和反应谱方法；拟静力法将坝体地震惯性力等效为一个集中荷载，然后与静力荷载叠加，按照静力计算方法分析坝体的应力稳定；

反应谱方法将坝体分层简化为多自由度体系，并考虑坝体和地基的自振特性，对各截面上的各振型应力采用“平方和开平方”的方法进行组合，进而求解地震工况下的坝体应力和稳定；根据计算结果，定量分析和评价各因素对新老坝安全的影响程度；

（2）有限元法数值计算分析

针对影响新老坝稳定应力的各因素和计算工况，建立坝体和地基有限元计算模型，将模型离散为若干计算网格，形成整体质量矩阵、刚度矩阵和荷载矩阵，求解网格节点变形，进而计算整个有限元模型的应力；根据应力计算结果，针对关注的滑动面，进行应力积分，得出作用于该滑动面上的内力，然后求解和分析滑动面的抗滑稳定安全性；

地震作用下的线弹性有限元分析采用时间历程分析和振型分解反应谱分析；；爆破作用下的线弹性有限元分析采用振型分解反应谱法；

（3）水力学计算

满足新建大坝泄洪和引水发电的前提下，对老坝过流进行水力学计算，确定老坝缺口拆除规模；对新老坝间充水进行水力学计算，确定充水流量、充水时间、水流流速以及防护措施；对建设期新坝预留缺口度汛进行水力学计算，确定预留缺口高程及范围；

（4）水工模型试验

由于老坝与新建坝的相对位置以及不同施工期新建坝的浇筑面貌等因素影响，使老坝在遇超标洪水泄洪时变得相对复杂，为此，开展工程施工期度汛水工模型试验研究，以便分析新建坝建设期度汛对老坝泄洪的影响；

（5）工程类比

通过工程类比，提出新坝基坑开挖爆破以及老坝拆除爆破期间，新老坝关键部位的爆破安全控制标准，并结合现场生产性爆破试验以及有限元数值计算，分析新老坝各关键部位的动态响应和稳定情况，指导爆破安全控制标准的制定。