天仙湖栏沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖即有坝顶加宽工程为例,采用Mohr Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

三板溪堆石坝的变形监测分析

通过观测仪器对三板溪堆石坝沉降、顺河向水平位移、坝坡错位和土压力等现场观测，为坝体变形分析提供了重要依据。沉降观测资料表明，次堆石区局部部位沉降偏大。由于测量方法固有的缺陷，引张线式水平位移计不宜用于观测堆石坝水平位移；陡峭坝坡会加大沉降的不均匀性，导致面板拉应力的增加。土压力计的观测资料表明，主堆石区坝体拱效应明显。     

天仙湖拦沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖既有坝顶加宽工程为例,采用Mohr-Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

土石坝加宽培厚对坝体位移与心墙应力变化的影响

为考察西南地区某土石坝加宽培厚后坝体的真实工作性态和安全状况,采用三维有限元方法分析了土石坝坝体加宽培厚及蓄水运行时坝体位移、防渗心墙应力与等效塑性应变区域的变化规律。结果表明,坝体沉降最大值发生在加宽培厚土层区域,且坝体出现了向上游与向下游的水平位移,下游贴坡式加宽培厚方式使坝体防渗心墙出现了拉应力与较大区域的等效塑性应变范围,坝体加宽培厚后,需进一步判定坝体培厚土层的稳定性以及心墙的屈服情况与防渗性能。研究成果可供类似工程参考。     

配筋和填筑顺序对三板溪堆石坝的影响

采用有限元数值分析方法和引入邓肯-张E-B非线性弹性模型，对三板溪堆石坝的坝体变形、施工顺序和面板配筋进行了详细分析，由于坝体次堆石区的填筑料远比主堆石区差，导致下游坝体的水平位移大于上游坝体，最大垂直沉降区域偏向于下游坝体；实际坝体填筑顺序有助于减少坝体向下游的水平位移，加速次堆石区在施工期的沉降，从而减轻坝体沉降对面板的影响；双层配筋方案能大大改善面板的应力应变状态，减少面板的结构性裂缝，同时还能减少面板表面的温度裂缝。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E-B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析,采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响,给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点,特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点,为大坝的安全设计提供理论依据。     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上．系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表，对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析．从而对其安全性态进行评价，并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题。综合分析认为，碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小，基本趋于收敛稳定。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

极端气候条件对某土石坝稳定特性的影响研究

受全球气候变化和人类活动的影响,干旱、降雨等极端气候导致水库大坝产生了滑坡等灾害,同时碾压式土石坝设计规范未考虑蒸发、降雨对大坝坝坡渗流和稳定性的影响。对此,构建了某土石坝有限元计算模型,研究了蒸发、降雨和库水位作用对土石坝孔隙水压力、浸润线和坝坡抗滑稳定安全系数的影响,并结合地勘和监测资料分析了滑坡的成因机制。研究结果表明,蒸发、降雨对下游坝坡0～2 m范围土体的孔隙水压力影响较大;测压管实测水位与有限元计算浸润线差值小于0.4 m;初始阶段蒸发作用提高了坝坡稳定性,但蒸发作用导致坝体表层填土不断收缩、开裂,为降雨入渗提供了通道,随着降雨、蒸发循环次数的增加和库水位上升,裂缝不断增加,裂缝底部附近的局部滞水区相互连通形成饱和带,从而导致大坝下游浅层坝坡失稳破坏;研究结果为完善土石坝设计规范和水库大坝滑坡预警提供了科学依据。     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上,系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表,对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析,从而对其安全性态进行评价,并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题。综合分析认为,碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小,基本趋于收敛稳定。     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上,系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表,对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析,从而对其安全性态进行评价,并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题.综合分析认为,碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小,基本趋于收敛稳定.     

碧口土石坝竖向位移监测的逐步回归模型拟合与分析

对碧口土石坝竖向位移实测数据资料进行了系统分析和研究,通过时空定性分析,确定了坝体沉降变形的主要影响因子,在此基础上建立了各竖向位移测点的统计模型,并采用逐步回归分析方法,对各测点的实测位移进行拟合和分离,进而定量分析水压、温度、时效等分量变化对坝体竖向位移的影响作用,综合分析认为,碧口大坝累计沉降量相对较小,竖向位移变形基本趋于收敛稳定.     

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。     

重力坝稳定分析考虑齿墙作用的探讨

重力坝的抗滑稳定性是重力坝设计中的一项重要内容,它有时控制了坝体体积的大小,直接影响到工程造价的高低.因此如何提高其抗滑稳定安全性,是重力坝设计的一项重要课题.在以往的重力坝设计中,为了防渗或增加抗滑安全的需要,在坝踵下部常设置齿墙,它对于坝体的抗滑稳定性起一定的作用,可以使坝基水平滑动面变成倾向上游的斜坡,这样将迫使坝下的部分岩体连同坝体一起滑动,从而增加了重量,有利于坝的稳定.或者在坝体沿坝底面呈水平滑动时,齿墙和坝体间存在抗剪断力,同样起到抗滑的作用,当然应取用二者的小值,但在以往的设计中,齿墙的抗滑作用只当作安全的储备因素来对待.本文认为,齿墙常与坝体浇成整体,在分析坝体抗滑稳定、计算安全系数时,也应计入齿墙的作用,以达到既安全又经济的目的.     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性对比分析

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间具有对称梯形断面的新坝型,其结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显。为了研究Hardfill坝在复杂地基条件下的适应性问题,选取重力坝为参考坝型,采用地质力学模型破坏试验和有限元计算的方法,对比分析了在外荷载作用下复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性。结果表明,在复杂地基上,Hardfill坝与重力坝主要在坝基软弱结构面处发生深层滑动破坏,坝与地基出现整体失稳现象,但Hardfill坝坝体变位相对于重力坝较小,超载安全系数较大,稳定性更强。     

降雨入渗对土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

基于多孔介质饱和-非饱和非稳定渗流理论,以那板心墙土石坝为例,采用有限元法模拟正常蓄水位时不同降雨强度、降雨历时条件下的土石坝暂态渗流场,然后将暂态渗流场与极限平衡法相结合计算坝坡的稳定性,为了考虑基质吸力对坝体材料抗剪强度的影响,计算中采用修正的摩尔-库伦（Mohr Coulomb）破坏准则。结果表明,降雨强度和降雨历时对土石坝暂态渗流场及坝坡稳定性有明显的影响。     

土工格栅加筋对高土石坝坝坡地震稳定性影响研究

以300m级双江口心墙堆石坝为研究对象,采用有限元动力时程稳定与变形分析方法,研究了高土石坝顶部1/5坝高范围内采用土工格栅加筋措施对坝坡动力稳定与变形的影响。结果表明,采用土工格栅加筋措施后,增强了高土石坝坝顶区堆石体的整体稳定性,坝坡最危险滑弧深度增加,有效提高了坝坡安全系数;土工格栅加筋方案明显抑制了坝坡滑动位移,最小安全系数对应滑弧的累积滑动量减小。随着输入地震动峰值增加,土工格栅加筋方案对坝坡动力稳定贡献越大。     

高土石坝变形监测的监测管选型研究

在土石坝分布式光纤变形监测技术中,监测管是光纤与坝体间力-光转换的媒介,它需要适应土石坝围压大、变形量大等特点。据此,采用分段刻槽的ABS管作为光纤应变传递载体的监测管方案,建立坝料-监测管复合体的三维非线性有限元模型,并通过坝料-监测管的大型土工三轴试验验证了该数值模型的有效性。基于该数值模型,研究了监测管在最不利受力情况下的应力分布,以检验其在高围压下的适应性。结果表明,ABS管具有较高强度,可适应300m级高土石坝的高应力状态。研究成果可为土石坝的变形监测提供参考。