土石坝有限元分析中土体卸载时计算方法分析

对糯扎渡心墙堆石坝进行了三维有限元计算,对比分析两种常用于邓肯E-B模型的加卸载准则以及回弹模量取值对土石坝应力变形的影响。结果表明:大坝施工过程中,基于加载函数的加卸载准则(简称准则1)判断的卸载回弹区域一直较大;准则1下数值计算所得的坝体位移较小,仅为采用基于应力水平s与偏应力(σ_1-σ_3)的加卸载准则(简称准则2)时计算位移的一半左右,加卸载准则的选取对坝体应力影响较小;监测数据表明糯扎渡大坝采用准则2时计算位移更为准确,在准则2下回弹模量取值对大坝应力变形的影响主要表现为满蓄期坝体水流向位移随回弹模量的增大而减小。     

固化灰浆防渗墙墙体材料力学性能的研究

目的研究固化灰浆防渗墙墙体浆材的配合比及固化工艺,计算实际墙体的应力与应变等力学参数.方法采用室内正交试验与模拟试验的方法,进行防渗墙固化灰浆配制和成墙固化工艺的研究;运用Duncan-chang的E-ν双曲线模型及E-K弹性模型计算防渗墙墙体的力学性能指标.结果固化灰浆墙体浆材固结28 d的抗压强度为0.5~1.5 MPa、弹性模量为70~150 MPa、渗透系数为10-6~10-8cm/s;所选用的固化工艺凝结时间可控性好,能在凝结固化时间内形成墙体;低弹模的固化灰浆防渗墙墙体位移主要由坝体位移决定,墙体抗压强度由墙体所受的大主应力值决定.结论试验优选出的固化灰浆配合比较好,其物理力学性能指标符合防渗工程要求;按Duncan-chang的E-ν双曲线模型计算固化灰浆防渗墙体的力学性能指标比较符合实际,其计算结果可靠;防渗墙成槽所用泥浆的性能对墙体的力学性能影响很大,不分散低固相泥浆应作为防渗墙的护壁泥浆首选.固化灰浆防渗墙具有较高的工程推广应用价值.     

平原水库防渗墙的应力分析

采用非线性有限元方法,对某平原水库防渗墙的应力进行了分析.计算中考虑了坝体的施工过程、水压力的升高过程、先筑坝后建墙和先建墙后筑坝两种不同的施工顺序,计算结果表明墙体的强度是有保证的.     

黄金坪坝基防渗墙地震反应规律

为研究地震作用对深厚覆盖层中坝基防渗墙的应力变形规律的影响并评价其抗震安全性,以黄金坪沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,在三维非线性静力分析的基础上,对坝基防渗墙进行了地震动力时程分析,动力计算中,坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich本构模型.计算结果表明,在地震过程中,防渗墙加速度和动位移反应均较小;横河向最大拉应力相比于静力工况增加了10.9%,防渗墙拉裂状况基本没有恶化;竖直向最大压应力为-33.62 MPa,增幅为0.9%;竖直向压应力最大值仅1.8%来自于地震波作用.综合看来,设计地震对防渗墙的应力变形状态影响不大.     

跨声速风洞槽壁试验段流场品质提升措施研究

以CARDC 0.6 m连续式跨声速风洞为研究平台,开展了改善槽壁试验段流场品质的研究工作。风洞建成后的第一期调试,发现当试验段Ma1.0时,槽壁试验段模型区内轴向马赫数分布均匀性较差,均方根偏差σ_(Ma)0.01。利用数值仿真计算辅助分析,确认低超声速时马赫数波动是由开槽数和开闭比选取不合适及喷管和试验段连接处曲率不连续引起。据此提出以下2种改进措施:(1)综合考虑洞壁干扰特性的影响,降低槽壁试验段开闭比,槽壁试验段改为开槽数为6、开闭比为6%的配置方案;(2)试验段入口设置弹性板,以实现喷管与试验段连接处型面曲线的曲率连续。对改进后的槽壁试验段数值仿真计算和试验验证,结果显示试验段模型区马赫数均匀性得到较好改善,均方根偏差指标达到了σ_(Ma)≤0.001(Ma1.0),σ_(Ma)≤0.006(Ma≥1.0)的国际先进水平。     

桩基承台三维光弹性应力分析

本文应用三维光弹性试验方法,将冻结应力后的环氧树脂模型切片,放入全场斜射仪中,进行正射、斜射,测得各切片的等差线和等倾线。采用切力差法计算应力,确定了不同厚度桩基承台上、下边缘最大拉应力、最大压应力区域及其大小,计算了截面内部的应力σ_x、σ_y、τ_(xy)、σ_1、σ_2、的分布规律,同时给出了最大切应力传递角度和主应力迹线。     

考虑施工过程影响的拱坝体形优化分析方法及应用

基于序列二次规划(SQP)优化算法,以坝体有限元等效应力为应力约束条件,以坝体方量为目标函数,并考虑拱坝柱状浇筑、封拱灌浆等施工过程,进行拱坝体形优化计算.计算过程采用有限元全过程参数化分析方法,自动实现了拱坝的三维建模、荷载施加、施工过程模拟、有限元等效应力计算以及拱坝体形优化迭代等分析过程.以淋溪河拱坝为例进行了拱坝体形优化计算,计算结果表明,考虑施工过程的优化结果与不考虑施工过程的优化结果相比更加安全,也更具有实际意义,优化后的坝体厚度更薄,坝体方量减少近20%,拉、压应力已达到约束边界,优化后体形基本上达到了可能的最优体形.     

水泥土搅拌桩防渗墙对土坝防渗效果的模拟研究

通过对水泥土搅拌桩防渗墙防渗效果进行研究,为水泥土防渗墙设计提供进一步的优化指标。通过测压管观测数据反演得出大坝土体实际渗透系数,建立渗流有限元模型并利用实测资料验证,对水泥土搅拌桩防渗墙在土坝中的施工位置和深度进行不同情景模拟分析,结果表明：加入防渗墙后,渗流稳定性增加,防渗效果明显。防渗墙越靠近坝体上游,坝体的渗流稳定性越好;防渗墙贯入深度越深,坝体的渗流稳定性越好。防渗墙的位置布置在坝体中部靠近上游处较为合理,但考虑实际工程中施工要求,适当将防渗墙位置后移布置在大坝轴线处,对于渗流量影响较小。     

大岗山拱坝施工期空库状态下应力仿真分析及评价

根据大岗山拱坝的实际浇筑过程,采用三维非线性有限元仿真计算大岗山拱坝在自重、温度荷载及蓄水压力的不同组合工况下的坝体应力情况,得到坝体应力分布规律,在此基础上着重对比分析了坝踵、坝趾在不同荷载作用下的应力.计算结果表明,由于大岗山拱坝在完建时处于空库状态,受坝体体型影响,坝体重心位置略偏向上游侧,使得坝底上游侧受压而下游侧受拉,但其应力大小距蓄水后的应力水平及最大拉应力控制标准均有一定的富余度,不会对坝体及坝踵、坝趾产生不利影响.     

蓄水过程对防渗墙应力应变的影响分析

应用有限元软件,分析了某平原水库蓄水过程对防渗墙应力应变及防渗墙的变形的水平与竖向位移的影响.得出防渗墙的水平应力及竖向应力随水位的上升而逐渐增大,水平位移随水位的上升从偏向上游逐渐向下游移动,竖向位移逐渐向下移动.     

偏压异型深基坑支护结构内力和变形分析

以合肥地铁1号线、2号线换乘站大东门地铁偏压异型深基坑工程为背景,采用FLAC3D建立数值计算模型模拟开挖施工过程,考虑支护结构与土体的相互作用,计算和对比分析偏压异型深基坑地下连续墙的内力和变形,得到其分布规律。结果表明:深基坑支护结构异型点的主应力比直臂部分的主应力大,而且应力集中现象也较为明显,水平方向的变形比同等条件下直臂部分也要大,异型部分的受力和变形都是深基坑的最不利情况。     

超深地下连续墙施工

超深地下连续墙在地铁、隧道等地下工程中得到越来越多的应用,其对垂直度、防水性能、稳定性等要求都较高,因此,施工难度较大。本文对其施工技术难点、施工方法以及新材料新工艺的应用进行了讨论。详细阐述了成槽垂直度的控制和工程中常采取的改善槽壁稳定性和接头处止水性能的措施,并分析了GFRP筋、TRD工法、TRUST工法、CRM工法优点及适用性。此外,对超深地下连续墙墙身质量的检验尚存在的不足提出了建议。     

地下墙护壁泥浆临界相对密度的显式解──坍体底面未及地下水面

对考虑了土拱效应的地下墙泥浆槽壁稳定分析的坍体极限平衡方程式给出了改正的适用条件和物理意义明确的转换式，导出了最危险状态的坍体底面临界倾角和相应的极限平衡状态的泥浆临界相对密度的显式解公式。推论分析了各种因素对结果的影响。     

三峡三期下游土石围堰防渗墙爆破拆除设计

三峡三期下游土石围堰高喷防渗墙采取一次钻孔爆破拆除,下部拆除至导流明渠底部高程。防渗墙爆破须爆断预埋灌浆钢管,爆碎高喷墙混凝土,且不能破坏周围建筑物,施工难度较大。在理论计算的基础上,结合爆破试验成果和类似工程经验进行爆破设计,成功地实施了爆破。     

地铁车站复合墙结构体系受力特性

针对地铁车站复合墙体系受力变形规律与理论计算结果存在较大差异,围护结构土压力分布规律和主体结构内力具有不确知性的问题,采用EPS板(聚苯乙烯泡沫)代替防水垫层进行模型试验和数值模拟,对比分析复合墙和叠合墙体系受力、变形特性,得到墙后水平土压力、周围地表沉降、结构体系内力等变化规律。结果表明:复合墙技术具有良好的卸荷作用,可有效改善地铁车站主体结构受力状态;卸荷效果随EPS板厚度增大或弹性模量减小而增强,但地连墙弯矩会随着卸荷作用的增大而增大,因此,并非EPS板厚度增大或弹性模量越小就越好,而是需要确定合理的减载参数;复合墙体系会引起较叠合墙体系更大的周围地表沉降,本文条件下的主要影响区域为0.60H～1.25H(H为基坑深度),沉降差约为12%。     

土坝防渗墙设置摩擦单元对墙体应力变形的影响

以某水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序对其典型剖面进行了有限元计算,重点分析了设置摩擦单元对墙体应力变形的影响.最后指出:设置摩擦单元后,墙体位移明显减小,大小主应力有所改变,最大应力值发生位置没有改变.     

超大逆作基坑地下连续墙变形分析

本文基于天津滨海新区某深基坑施工监测资料,对超大逆作基坑开挖过程中地下连续墙水平、竖向位移进行了分析。认识到,逆作基坑地连墙水平变形随开挖深度变化近似呈“弓形”分布,水平位移最大值出现的位置约为基坑开挖面以上1 /3 深度处,与顺作法位于基底开挖面附近区别较大。在竖直方向上,随着开挖深度不断加深,墙体的隆起值不断增加,但每步开挖后墙体隆起均有一定的滞后性,底层板浇筑后隆起趋于平缓。同时认识到基坑逆作法相对于顺作法具有变形小、整体性强的特点。     

离心模型试验的连续墙变形影响因素

以上海世博会世博轴及地下综合体工程1标段逆作法施工深大基坑为背景,为了更好的了解土体开挖对地下连续墙变形的影响,设计了反应上海软土蠕变效果的离心模型试验,并结合有限元对其中主要的影响因素-开挖时限、开挖顺序和纵向开挖宽度进行了分析计算。离心模型试验和监测数据表明,数值计算的结果与试验和现场实测出的地下连续墙水平位移值都比较接近,可以较好的反映基坑开挖的变形性状。研究结果表明：预留土台和中板对于地下连续墙的变形有很好的控制作用;由土体蠕变而产生的地下连续墙变形大部分发生在预留土台开挖后,在预留土台开挖后应尽快施作下层板结构,以减小由于土体蠕变而使地下连续墙产生的变形;浅3层预留土台的纵向开挖宽度宜小于深3层预留土台的纵向开挖宽度;采用跳挖方式开挖土台时,应先开挖地下连续墙附近无重点保护对象的区域。     

挡土墙墙后土体应力状态及土压力分布研究

为了考虑在平移模式下刚性挡土墙墙后土体主应力偏转和水平土层间的剪应力作用,对墙后滑裂土体的应力状态进行了详细分析.考虑各土层滑裂面水平倾角的变化,对水平层单元法改进,建立了逐层渐近计算法.将墙面、滑裂面的应力状态与墙后滑裂土体的水平土层的静力平衡相结合,建立了水平土层竖向应力、挡土墙土压力、合力及其作用位置的计算公式.计算结果表明,挡土墙主动土压力分布与模型试验结果基本一致;计算得到的滑裂面为一曲面,其顶宽比库仑理论滑裂面小,与试验结果相吻合.     

土坝防渗墙材料与厚度对墙体应力变形的影响

对不同墙体材料采用不同墙厚工况进行了有限元应力应变分析,给出了混凝土防渗墙的应力与变形计算结果,同时分析了墙体材料和墙体厚度变化对墙体应力与变形的影响.所得结论,可作为土石坝工程设计和病险库加固防渗墙方案选择时参考.