Autobank闸基渗流计算与改进阻力系数法对比分析

地基土体渗透变形是造成水闸失事的主要因素,对地基土的抗渗稳定问题必须高度重视,尤其是粉细砂地基。因此,在水闸工程设计过程中,闸基渗流计算占有重要位置,计算方法有理论解法、试验法、流网法、数值计算法及近似计算法等。Autobank采用有限元方法求解二维渗流计算精度高,而改进阻力系数法计算简便,是近似方法中较精确的方法,文章通过对比分析,得出两种计算方法可相互验证使用,可为其他类似水利工程设计提供参考和借鉴。     

Slide软件在水闸渗流计算中的应用及分析

土质地基上水闸基底渗透压力计算对水闸的防渗排水设计较为关键,改进阻力系数法作为一种近似计算方法,由于精度较好已被推广采用,但地下轮廓复杂时计算过程十分繁琐,技术规范要求复杂土质地基上的重要水闸采用数值计算法求解。结合工程实例,采用Rocsciencee公司研发的Slide有限元软件对闸基渗流问题进行计算,并与改进阻力系数法和Autobank有限元分析法的计算成果进行对比,相同工况下3种计算结果表明:Slide软件可较好的解决水闸渗流计算问题,成果可靠、计算高效;数值计算法得到的渗透坡降较改进阻力系数法偏安全,获得的渗流要素更为全面、直观。     

基于ANSYS的某水闸除险加固稳定性分析研究

依据某水闸除险加固设计方案,利用ANSYS建模与理论计算模型,开展水闸的渗流、翼墙及闸室应力稳定性分析,采用拆除全部闸墩,保留闸室底板;以1.5孔1联重新修筑底板结构;拆除上、下游全部翼墙,以原有底板地基重新设计建设对称分布重力式翼墙。研究获得了闸室在正、反向挡水工况下渗透压力最大值分布区域与渗透坡降值,均低于允许值0.15~0.25。分析获得了上、下游重新设计修筑后基底压力均满足设计要求,且下游翼墙基底压力高于上游翼墙,地震动因素能削弱翼墙抗滑稳定性。研究获得了闸室结构应力分布云图、地应力均匀系数及抗滑安全稳定系数,均满足规范要求,拉应力仅在局部区域出现,最大拉应力为2.74 MPa,低于材料抗拉强度。论文为病害水闸等水利工程除险加固稳定性分析提供一定的参考。     

基于ANSYS的水闸-地基体系抗震分析

在结构-地基体系动力有限元研究的基础上,针对闸底板结构特殊、受力条件复杂使得其抗震稳定分析难度较大的问题,以某水闸工程为例,考虑地震动水压力作用、闸室结构的空间耦联及闸室结构与地基相互作用的影响,利用通用有限元软件ANSYS对闸室与地基整体结构进行了抗震计算,并对比分析了反应谱法与时程分析法动力计算结果,同时对该水闸的安全稳定性进行了评价。结果表明,闸底板的转折部位承受拉应力较大,配筋及实际施工过程中应予以重点关注。反应谱法与时程分析法的动力分析结果具有一致性,但反应谱法对地基承载力计算的结果比时程分析的结果保守。     

尼泊尔卡贝利水电站泄洪冲沙闸闸基渗流分析方法探讨

水闸基础渗流分析是水闸设计的重要内容。目前,国内外关于土基上小型水闸基底渗流的分析方法主要有改进阻力系数法、分段法、有限元法等。以尼泊尔卡贝利(Kabeli)引水式水电站工程水闸为例,采用上述3种方法对该工程闸坝进行渗流分析。结果表明:闸坝出口段渗透坡降小于允许渗透坡降,满足渗透稳定要求,渗漏量在可接受范围内。通过与实际监测数据对比分析,改进阻力系数法计算成果与有限元计算成果更接近,更符合实际,而分段法计算得到的出口段渗透坡降相对偏小;相较于分段法,改进阻力系数法更适用于深厚覆盖层基础上小型水闸的渗流计算分析。     

GeoStudio 在水闸渗流计算中的应用

采用GeoStudio有限元软件对水闸渗流进行计算，并与规范推荐的改进阻力系数法计算结果进行比较分析，表明GeoStudio可以方便准确地应用于求解水闸渗流问题，可为水闸设计及安全鉴定中渗流问题的计算提供便利。     

阿库木引水枢纽左岸进水闸闸室基底应力复核计算

阿库木引水枢纽的左岸进水闸存在渗流流土破坏的可能,同时存在闸室地基不稳定的安全隐患。为了保证进水闸安全运行,规范开展水闸安全鉴定工作,根据《水闸设计规范》(SL 265-2001)的要求,从阿库木引水枢纽工程实际出发,论述了该工程左岸进水闸的布置及安全鉴定,并对进水闸闸室基底应力及整体稳定性进行了复核及评价,最后提出了加固处理方案。     

基于有限元法和响应面法的闸基渗流反演分析

文章提出基于响应面法的渗透系数反演分析方法。通过构造渗压计算值响应面方程,代替耗时的有限元计算,提高了渗透系数反演分析效率。结合监测数据和数值模拟对某水闸地基渗流进行了分析。监测数据表明该水闸地基渗压呈汛期高、枯期低的周期性变化规律,原因是下游河道水位大幅变化。对闸基覆盖层材料的渗透系数进行反演分析后,对闸基渗流场进行了有限元数值模拟,验证了渗压周期性变化的原因,揭示了闸基中渗透坡降较大的部位。     

地基上水闸闸室结构性稳定分析研究

为了提高闸室结构的稳定性,研究建立三维有限元模型,分析天然地基和复合地基水闸闸室的应力沉降,同时分析闸室结构稳定性产生的影响。结果显示,复合地基相较于天然地基,闸室最大沉降量显著减小。在没有进行地基处理时,水闸闸室的最大竖向位移量为162.9mm;进行地基处理后的水闸闸室最大竖向位移量为36.19mm。两者相比,最大竖向位移减小77.8%。研究表明,复合地基可以有效提高闸室结构的稳定性,可为实际水闸工程提供实用参考。     

颍上县大黄闸闸室结构安全复核分析

闸室安全复核是水闸安全鉴定中的重要内容,涉及水闸地质条件、结构形式及材料性能等诸多方面。闸室安全复核的关键在于应用科学合理的计算分析方法。本文结合工程实例,针对整体式底板闸室结构特点及其水文地质条件,采用理正结构设计有限元分析软件建立闸室结构安全分析模型,分别对不同计算工况下闸室结构安全进行复核计算。复核结果表明：该水闸闸室基底应力、闸室抗滑稳定安全系数以及闸底板和闸墩结构强度均满足规范和设计要求。采用有限元分析方法,较之传统的方法,可极大地提高水闸安全复核的精度和效率,分析方法对同类水闸工程安全分析具有借鉴价值。     

文笔洲交叉闸进水闸防渗稳定性有限元分析

水闸工程防渗稳定性,是衡量工程质量的主要指标之一,通过ABAQUS软件,以粉砂地基上的文笔洲交叉闸进水闸工程为实例,对进水闸闸室应力、渗流稳定、地基防渗处理等进行了有限元模拟分析。经过实际施工验证,采用有限元方法进行设计可靠度较高,而且具有良好的稳定性和安全性。     

小型挡水闸铺盖裂缝对闸基渗流场影响性分析

以小型挡水闸为研究对象,结合工程实例,针对小型水闸上游铺盖不同部位出现裂缝时,闸基的渗透坡降、总水头以及渗流量等因素进行了统计分析。当上游铺盖裂缝距离闸室越近时,闸基渗流入口及渗流出口处的渗透坡降值越大,相应的总水头递减速率越大,水头变化波动性也相对较大,对应工况的闸基渗漏量越大。结果表明,水闸上游铺盖的裂缝位置距离闸室越近,对闸基的渗流稳定性越不利。     

三汊河河口闸单孔开启结构安全性研究

三汊河河口闸单孔开启运行模式超出原设计结构安全验算的工况范围，为探究水闸单孔开启的可行性，采用结构分析软件ANSYS建立三汊河河口闸三维有限元仿真计算模型，模拟灌注桩与地基土、闸室混凝土与地基或回填土之间的非线性接触，分析不同工况下水闸结构的变形和应力分布规律，得出最不利工况及最不利位置，并对比有限元计算结果与历史运行监测资料成果。结果表明：单孔开启运行条件下，水闸结构位移和应力均满足现行规范要求，位移值也未超出历史监测数据范围。研究结果可为护镜门型水闸不具备多孔开启条件时，单孔开启安全运行提供依据。     

施工方法对整体式闸室墙后土压力的影响分析

为研究施工方法对闸室墙后土压力分布的影响,以江苏某船闸工程为背景,采用非线性有限元方法模拟施工过程,土体采用D-P模型,在闸墙与回填土之间、闸底板与地基土之间设置接触单元,模拟接触面滑移特性,得到了不同施工方法的闸室墙后土压力分布,并与船闸规范推荐的计算方法进行比较。研究成果可供船闸设计施工参考。更多还原     

微桩群复合地基水闸闸室结构有限元分析

借助三维有限元软件ABAQUS对软基上的焦土港闸进行了计算,分析研究了不同闸内外水位情况下微桩群复合地基以及闸室结构的应力应变情况。 结果表明,微桩群显著降低了地基沉降并提高了地基承载力;闸室位移及应力均较小,水闸处于正常状态;水闸荷载由桩及桩间土共同承担,若在设计中考虑桩间土所承担的荷载,可以降低工程投资。研究结论对软基上的水闸设计有参考价值。     

地基对水闸抗震性能的影响研究

考虑地基和不同边界条件,选用时程分析方法,应用有限元软件ANSYS对某水闸结构进行动力分析,结果表明:地基不仅对水闸闸室结构动位移有放大作用,而且还延迟了闸室结构的地震动位移,但对水闸的机架桥和启闭机房影响很小。另外地基不仅放大了水闸结构的动应力响应,而且还延后了水闸结构地震动应力的出现,其对水闸闸室结构的放大作用最大,机架桥次之,启闭机房最小。     

沉井基础水闸整体结构及稳定性分析

针对传统计算方法中沉井基础水闸结构的设计未能考虑结构间的相互影响和整体工作效应的问题,以江苏省某沉井基础水闸为例建立了三维有限元计算分析模型,采用ANSYS软件模拟了混凝土材料的弹性、土体材料的弹塑性及结构和地基接触面的非线性行为,得到了闸室结构的位移、应力分布及基底的应力状况。结果表明,该沉井基础水闸整体结构的位移、强度及稳定性均满足现行规范要求,且有限元计算结果能较直观地反映水闸整体工作性态。实际工程设计中,建议采用三维空间有限元法进行沉井基础水闸结构的数值模拟。     

闸室抗滑稳定的模糊随机可靠度分析

针对水闸观测数据偏少,水闸闸室稳定分析中出现的大量不确定因素等问题,在刚体极限平衡法的基础上,结合随机可靠度和模糊数学理论,对节制闸闸室抗滑稳定性模糊随机可靠度进行综合探讨。选取某水闸为例,考虑地基抗剪断参数的模糊随机性,对摩擦系数f、粘聚力c等模糊随机变量采用模糊截集,将闸室失稳状态和稳定状态之间的界限采用隶属度函数模糊化,考虑水平截集、参数负相关性、隶属函数的不同取值界限以及失效准则隶属函数选取对可靠指标的影响。对比计算结果可知,模糊可靠度更能真实反映闸室抗滑的稳定性,为闸室抗滑可靠性研究提供了一种新的方法。     

无黏性土中筒型基础静压下沉模型试验研究

筒型基础是海洋结构物特别是海上风力机的重要基础型式之一,其下沉阻力的研究是该种基础型式成功应用的关键。以往下沉阻力计算多以静力触探的锥尖阻力为基础,考虑渗流对土体有效应力的影响,通过试验确定筒侧壁与端部阻力系数得到最终的下沉阻力,但对于下沉过程中筒-土间的挤压特性及摩擦系数研究较少。本文开展了3种不同厚径比的筒型基础静压下沉模型试验,测量了下沉过程中筒内外侧壁及端部土压力与总的下沉阻力;基于孔穴扩张理论及土塞效应建立了筒内外土压力的计算方法;以地基承载力公式为基础推导了筒端土体阻力的计算方法。研究表明筒型基础下沉过程中筒土间摩擦系数约为0.4,DNV规范推荐的k_f=0.001~0.003仅适用于计算筒外壁摩阻力,实测的筒内壁摩阻力远大于计算值,端阻力系数k_p与土体的有效内摩擦角相关,k_p=1.8时计算值与实测值吻合较好。     

黏土地基深井排水效果试验与渗流场分析

深井降水效果将影响水利工程的排水方案设计。为了分析黏土地基工程深井井点降水措施的有效性,结合无锡市生态休闲岛工程,根据地质勘测资料,通过建立渗流分析有限元模型,采用固定网格有限元非饱和渗流计算分析方法,分析了深井降水的非稳定渗流场,对比分析了试验井的排水量实测数据,研究结果表明深井降水具有较好的排水效果,提出了地基土层渗透性对渗流场有较大的影响,建议了采取合适的井深和井间距以保证深井降水效果,结果可为类似黏土地基排水措施提供设计参考。