第23卷第3期 2006年9月 爆破 V01.23 No.3 Sep.2006 BLASTD-『G 文章编号:1001—487X{2006)03—0001一o4 三峡三期RCC围堰倾倒法拆除涌浪测试模型试验 赵根1,2,李学海 ,吴新霞 ,杨伟 (1.水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010 2.中国科学技术大学,安徽合肥230026; 3.长江水利委员会长江科学院,湖北武汉430010) 摘要: 长江三峡工程三期上游碾压混凝土围堰中段380 m采用预埋药室(孔)向上游倾倒爆破法予以拆 除,围堰倾倒时产生的涌浪是否会对周围建筑物和环境造成危害,一直是人们关注的问题,通过1:100的围 堰倾倒模型试验,测得了围堰倾倒时的涌浪特性、传播规律,并预测了实际围堰爆破时将产生的涌浪高度,对 围堰爆破的安全防护设计具有重要的指导意义。实际围堰爆破时的涌浪观测资料也验证了模型试验成果的 正确性。 关键词: 三峡工程; 围堰拆除; 涌浪;模型试验;RCC围堰 中图分类号:TD 235 文献标识码:A Swell Test on Model for Upstream Roller Compactions Concrete Cofferdam Demolition Blasting in the Third Issue of Three Gorges of Yangtze River Hydr0-juncti0n ZHAO Gen ,LI Xue—hai , Xin-xia ,YANG Wei (1.Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of the Ministy of rWater Resources, Wuhan 430010,China;2.University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China; 3.Changjiang River Scientific Research Institute,CWRC,Wuhan 430010,China) Abstract:The upstream roller compactions concrete cofferdam demolition the third issue in Three Gores of Yangtze River hydro-junction of used”the cofferdam center—section 380 meters bury the barrel chambers and holes inclined blasting combination with the beginnings and ends using deep-hole blasting”.Whether the swell produced by the coffer dam falls Can causes the harm to the periphery building and the environment,is always the problem people concemed.Through the model experiment of 1:100 coffer dam,the swell characteristic and the dissemination rule when the coffer dam falls,aye obtained,and produced altitude the swell in actual coffer dam demolition is fore- cast.The swell ̄data observed in the actual coffer dam demolition blasting have also confimed the accuracy of mod—r el experiment achievement. Key words:Three Gorges of Yangtze iverR hydro.junction;cofferdam demolition blstaing;swell;model experi. ment;roller compactions concrete cofferdam 1 刖 -上--置 -・L- -.收稿日期:2006—07—06. 作者简介:赵根(1965一),男;武汉:水利部岩土力学与工程重点实 验室教授级高级工程师.合肥:中国科学技术大学博士生. 三峡工程三期上游碾压混凝土围堰平行于大坝 布置,横向围堰轴线位于大坝轴线上游114 1TI,其右 维普资讯 http://www.cqvip.com
2 爆破 2006年9月 侧与右岸白岩尖山体相接,左侧与混凝土纵向围堰 上纵堰内段相连。三期碾压混凝土围堰为重力式结 构型式:堰顶宽度8 m,迎水面高程70 m以上为垂 直坡,高程70 m以下为1:0.3的边坡;背水面高程 130 m以上为垂直坡,高程130 m至50 m为1:0.75 几何比例、用混凝土整体浇筑,并在110 m高程处预 制了一个倾倒缺口,模拟实际围堰由预埋药室爆破 形成的倾倒缺口。 模拟试验时坝前水位为EL135.0 m,枢纽下泄 流量Q=25 000 m。/s,围堰倾倒采用人工控制同时 的台阶边坡,其下为平台。 围堰拆除部位包括右岸5号堰块、河床段6— 倾倒,以获得围堰整体倾倒产生的最大涌浪情况。 2.2试验测试方法 15号堰块、左连接段,具体拆除范围为:1)右岸5号 堰块:长40 m,拆除至高程110 m;2)河床段6—15 号堰块:长380 m,拆除至高程110 m;3)左连接段: 长60 m,拆除至高程110 m,其中与纵堰交界处拆除 至纵堰内坡面;围堰爆破拆除总长度为480 1TI,总拆 除工程量为18.6万m 。 三期上游碾压混凝土围堰拆除时,左岸电站14 台机组全部投产发电,大坝全线挡水运行,右岸电站 厂房正在紧张施工之中,因此,要求拆除爆破施工必 须确保大坝、电站厂房及其它重要设施的安全。 在前期研究、试验和专题设计的基础上,提出了 长江三峡水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰拆除采 用“围堰中段380 m预埋药室(孔)向上游倾倒爆破 与两端深孔炸碎相结合”的方案。 围堰爆破拆除设计的堰内外工况条件为:堰外水 位为135 m高程,堰内基坑在装药结束后将进行充 水,充水高程应高于堰外。由于380 m长堰体设计分 成40 m左右一个堰块分 I,即使如此,倾倒高度 为30 m的单个堰块的体积将达到15 600 m3,这样巨 大的混凝土块体在倾倒过程中会产生多大的涌浪? 全部堰块148 200 m。相继倾倒产生的涌浪会不会对 周围环境造成危害?这些问题一直是大家关心的问 题,也直接影响着围堰爆破拆除的安全防护设计工 作,所以有必要通过模型试验来回答这些问题u 。 2试验方法 2.1试验模型 试验在长江科学院宜昌科研基地三峡枢纽 1:100整体模型上进行,该模型上游模拟自庙河至坝 前约17 km的库区地形,围堰前地形概化为EL70.0 m,枢纽建筑物按照施工图纸制作。 围堰110 m高程以上部分与以下部分分开制 作,以上部分的围堰倾倒模型按1:100的几何比例、 用混凝土分块制作,模拟实际爆破围堰110 m高程 至140 m高程倾倒部分的堰体,模型高度为30 cm, 每个堰块(6 一14 )的模型长度为40 cm,15 堰块模 型的长度为20 cm,围堰模型共分1O个堰块,总长 度为380 m。围堰110 m高程以下部分按1:100的 1:100模型堰块倾倒试验时(堰内外水位均为 EL135 m),在围堰前水域、坝前布置涌浪观测点,采 用通过省计量部门认证的超声水位仪同步连续测试 记录涌波水位值,并自动整理、输出试验数据;岸坡 最高水位、最低水位采用水准仪直接测量相应高程。 3 测点布置 为了了解三峡三期RCC横向围堰倾倒拆除激 起的涌波特性,以及对枢纽坝体、茅坪溪护坝及坝前 茅坪港区产生的影响。在围堰中部垂直于围堰轴线 的坝前15 m、堰前80 m、堰前330 m、堰前630 m、堰 前1 140 m以及茅坪溪内各布设1个涌浪观测点, 共布置超声水位仪传感器6个;在坝前茅坪港区岸 坡设两处涌浪爬高测点:其中一个在堰前1 380 m 正对围堰处,另一个在堰前1 400 m斜向对应围堰 (夹角约45。)处。测点布置见图1。 测点位置说明 。 坝前15m , 堰前80m 杏 , 2 堰前330m 图1涌浪测点布置 Fig 1 Layout of measuring points for upstream 4试验成果 在相同条件下进行了3组试验,试验成果见表 1,其中第2组试验的涌浪实测典型波形(已换算为 原型比尺)见图2。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第23卷第3期 g、 * 竹 O 5 赵根等三峡三期RCC围堰倾倒法拆除涌浪测试模型试验 O 5 O 5 O 5 O 孙 l365 l36.0 g 1355 目135.0 1345 l34-0 0 5oo l 000 l 500 2 000 2 500 3 000 时间/s l3矗0 g l355 l35-0 1345 134-0 0 5oo l Ooo l 500 2 000 2 500 3 000 时间/s 时间/s (c)堰前330 m (d)堰前1 140m 图2三期RCC围堰倾倒时典型的涌波过程线(第2次试验) Fig 2 Typical upstream process when cofferdam collapses ∞ 试验观察:围堰至坝前水体随围堰堰块倾倒,水 堰前330 m处首波最高水位为EL136.95 m、最 低水位为EL133.71 m,该处最高水位为EL136.95 m。 涌波到达茅坪凤凰山前(试验测点为堰前 1 140 m处)时已明显衰减,首波最高水位为 EL135.72 m、最低水位为EL134。22 m,该处最高水 位为EL135。85 m。茅坪溪内涌波指标与堰前 1 140 m处相近。 体向上游方向推移,引起围堰至坝前水面急剧下降, ∞ 降水波自围堰向坝体传播,遇坝体后反射并与后续 波产生叠加。首波最低水位为EL133.57 m、最高水 湖 耥 时堰 位为EL137.1 1 m,坝前最高水位达EL137.33 m。 2 m 围堰堰前水体随堰块倾倒向上游推移,堰前水 ∞ 体先升后降,并顺右电厂前山体向上游传播、并向左 岸衍射,传播至茅坪凤凰山、左岸隔流堤后反射,∞ 并 与后续波产生叠加。 ∞ 堰前80 m处首波最高水位为EL136。19 m、最低 水位为EL133.21 m,该处最高水位为EL136.55 m。 试验测得茅坪凤凰山脚正对围堰处最高水位为 EL139.2 m,即最大涌浪爬坡高度为4.2 m,最低水 位为EL134.8 m,斜向对应围堰处最高水位略低,为 EL138.1 m。 表1 RCC围堰倾倒拆除坝前涌波测试成果表 Table 1 The monitoring data ot"surge in the front ot dam while blasting・demolition ot"RCC cofferdam 试验编号 位置 坝前 堰前80 m 堰前330 m 堰前630 m 堰前1 140 m 茅坪溪内 坝前 堰前80 m 堰前330 m 堰前630 m 堰前1 140 m 茅坪溪内 最低水位/m 最高水位/m 首波最低/m 首波最高/m 首波波幅/m 133.57 133.76 134.11 133.67 134.22 134.35 133.70 134.23 134.06 133.67 134.18 134.31 133.67 132.80 133.71 133.73 134.07 137.33 136.55 136.95 136.29 135.85 135.81 137.11 136.22 136.71 136.O1 135.71 135.69 137.04 135.73 136.70 136.18 135.64 133.57 134.53 134.44 133.67 134.22 134.49 134.07 134.23 134.06 133.67 134.37 134.31 133.67 133.21 133.71 133.73 134.33 136.30 136.11 136.95 136.29 135.72 135.59 137.11 136.19 136。71 136.O1 135。71 135。69 136.17 135。73 136.70 136.18 135.64 2.73 1.58 2.51 2.62 1.5O 1.10 3.04 1.96 2.65 2.34 1.34 1.38 2.50 2.52 2.99 2.45 1.31 第1次 第2次 第3次 坝前 堰前80 m 堰前330 m 堰前630 m 堰前1 140 m 茅坪潭内 134.31 135.71 134.57 135.51 0.94 维普资讯 http://www.cqvip.com
4 爆破 2006年9月 5成果分析 三峡三期RCC横向围堰爆破拆除堰块同时倾 倒(爆破微差时间为毫秒级,而涌浪历时上千秒,分 析时认为同时倾倒),在堰体至坝前形成较大涌波, 最高水位为EL137.33 m,即坝前最大涌浪高度为 由于围堰拆除后,三峡大坝将在EL156 m水位 运行,因此,涌浪高度在EL156 m以下均不会对需 保护物产生危害,主要应考虑涌浪对船只的影响,特 别是对靠近岸坡船只的影响,如在岸坡需保护部位 设置防浪竹排,船只离开岸坡停靠等措施即可解决。 6 结 论 2.33 m。历经约1 800 S波幅衰减至0.5 m以下, 3 000 s后趋于平静。 围堰前水体随堰块倾倒向上游推移,堰前水体 先升后降,并顺右电厂前山体向上游传播、并向左岸 衍射,传播至茅坪凤凰山、左岸隔流堤后反射,并与 后续波产生叠加,向上游传播波速约20—25 m/s, 波长约500—600 m。 堰前80 m处最高水位为EL136.55 m,即该处 最大涌浪高度为1.55 m。历经约1 200 s波幅衰减 至0.5 m以下,2 100 S后趋于平静。 涌波在堰前330 m处最高水位为EL136.95 m, 即该处最大涌浪高度为1.95 m。历经约500 s波幅 衰减至0.5 m以下,1 500 s后趋于平静。 涌波到达茅坪凤凰山前已明显衰减,堰前 1 140 m处最高水位为EL135.85 m,该处最大涌浪 高度为0.85 m。 正对围堰的茅坪凤凰山脚出现涌浪爬高,试验 测得茅坪凤凰山脚正对围堰处最高水位为 EL139.2 m,即该处最大涌浪爬高为4.2 m。斜向对 应围堰处爬高3.1 m。 茅坪溪内涌波指标与堰前1 140 m处相近。 把3次试验各测点的最大涌浪值进行整理,得 到涌浪随距离增加的变化趋势(见图3)。从图3可 明显看出:随着距离的增加,涌浪呈显著的衰减变化 趋势。 图3涌浪最大值随距离增加的变化趋势图 Fig 3 Variation trend of upstream peak with distance 由于正对围堰前方的茅坪凤凰山脚出现涌浪爬 高现象,围堰拆除时,应采取一定的防涌浪措施。 通过1:100模型涌浪试验的测试和分析可得到 以下结论: a.RCC横向围堰爆破拆除堰块同时倾倒,在坝 前产生的最大涌浪高度为2.33 m;在堰前80 m处 产生的最大涌浪高度为1.55 m;在堰前330 m处产 生的最大涌浪高度为1.95 m;在堰前1 140 m处产 生的最大涌浪高度为0.85 m;茅坪溪内涌波指标与 堰前1 140 m处相近。 b.随着距离的增加,涌浪呈显著的衰减变化趋 势。 C.正对围堰的茅坪凤凰山脚出现涌浪爬高,在 该处产生的最大涌浪爬高为4.2 m;由于正对围堰 前方的茅坪凤凰山脚出现涌浪爬高现象,围堰拆除 时,应采取一定的防涌浪措施。 这些重要结论,对围堰倾倒产生的涌浪特性有 了比较直观的认识和量级的概念,对围堰爆破拆除 安全防护设计具有积极的指导意义,特别是在确定 爆破警戒高程时,正对围堰的茅坪凤凰山脚出现的 最大涌浪爬坡高度,决定了爆破时的最低安全警戒 高程为139.2 m,为确保安全,围堰拆除爆破时 145 m高程以下均设定为警戒范围。 三峡三期围堰拆除爆破时,实际产生的涌浪情 况、传播规律与模型试验基本一致,在茅坪凤凰山脚 测得的最大涌浪爬坡高度为3.8 m,也与模型试验 预测值4.2 m基本接近,这充分说明了模型试验涌 浪测试成果的正确性以及对围堰爆破安全设计工作 的指导作用。 参考文献 [1]张正宇.中国爆破新技术[M].北京:冶金工业出版 社,2004. [2] 于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出 版社,2004. [3] 张正宇.现代水利水电工程爆破[M].北京:中国水利 水电出版社,2003. [4]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版 社,1996.
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- huatuo6.com 版权所有 湘ICP备2023023988号-11
违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务