强震区心墙土石坝地震反应三维非线性分析

地震对土石坝的危害已经为工程界所广泛认识和重视,尤其"5.12"汶川大地震后,西部强震区土石坝的抗震安全性已成为人们普遍关注的关键技术问题.论文结合东风水库土石坝工程,基于动力分析中的等效线性模型,采用三维非线性动力有限元法,对心墙土石坝进行了地震反应分析,揭示坝体动应力、动应变、加速度、残余变形等分布规律,对土石坝的抗震安全性进行评价,为工程的除险加固设计提供了参考依据.     

册田水库土坝抗震稳定性评价

册田水库大坝为均质土坝，后坝堆石渣坝型，大坝采用不同方法分期施工，大坝地处7度地震区，故对大坝抗震安全性评价尤为重要。通过对水库地震危险性分析，并对坝体进行二維、三维地震反应分析，得到如下结论主坝、北副坝在地震作用下，大坝存在液化区、裂缝和局部隆起，但大坝整体是稳定的；南副坝由于坝基砂层的存在，在地震作用下，坝坡处在不安全状态，所以需要加固。     

水工建筑物抗震设计规范修编的若干问题研究

本文概述了我国水工建筑物抗震设计规范修编的依据,工程背景,指导思想,主要变动内容及关键问题。阐明了本次修编的必要性和可行性。修编遵循的指导思想为：水工建筑物抗震安全性评价包括地震动输入、结构地震响应、结构抗力三个相互配套部分;＂防止遭遇最大可能的极端地震时,发生库水失控下泄、导致严重次生灾害的溃坝灾变＂是大坝抗震设计的战略重点。修编中主要变动的内容,包括：增加渡槽、升船机两类建筑物和边坡;对重要大坝按最大可信地震下不发生地震灾变进行校核;对设计烈度7度及以上的1、2级土石坝,同时用有限元法对坝体和坝基进行动力分析,综合判断其抗震安全性;补充了各章的抗震措施;调整个别水工建筑物的结构系数等。对修编中就抗震设防水准框架、设计反应谱、大坝混凝土动态力学特性、土石坝的动力分析等几个关键技术问题,给出了对其进行了专题研究的主要结果、及对其中一些修编规定对不同工程的影响进行了抗震试设计检验的结果。     

不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析与评价

采用基于黏弹塑性模型的三维真非线性动力反应分析方法,进行了不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析。研究比较了在场地波、规范波、实测波三类不同输入地震波作用下高土石坝的加速度和动剪应力反应、地震残余变形、坝坡动力稳定性和大坝的抗震安全性。结果表明,在给定的三类不同输入地震波作用下,场地波作用下大坝的动力反应最大。整体来看,场地波作用下的计算结果相对保守,满足规范波作用下的安全性是最低要求,实测波选择上存在局限性。所提出的有关规律和结论,可为工程抗震设计提供技术依据。     

关于高坝大库与水库地震的问题

本文就5.12汶川大地震后国内外提出和关注的有关高坝大库是否可能引发地震的问题进行了探讨,阐明了作者们对水库地震的认识和观点,并论证了汶川大地震与紫坪铺和三峡工程蓄水无关,以供进一步讨论.     

基于变形和稳定的高心墙堆石坝抗震性能分析

为保证高烈度地震区高心墙堆石坝的安全运行,需要进行抗震性能分析。变形和稳定是抗震性能分析的两个重要评价内容。文章同时考虑高心墙坝材料参数及地震荷载的不确定性,采用地震易损性分析方法,基于坝顶相对震陷率和累积滑移量两个性能参数,进行抗震性能分析。首先基于拉丁超立方抽样方法,选取多组材料参数样本,并进行随机组合,然后对大坝分别施加若干条地震动,分析其在不同强度地震水平下的地震响应,进而对大坝进行易损性分析,最终得到大坝两个不同性能参数在不同性能水平下的地震易损性曲线和概率,成果可为高心墙坝的抗震设计、加固或维修方法提供参考。     

汶川大地震给金沙江下游水电开发带来的思考

2008年5月12日四川汶川发生的8.0级特大地震,为新中国历史上震级最大、影响范围最广、破坏最严重的地震.本文通过对汶川大地震中岷江流域沙牌、紫坪铺等已建水电工程震损情况的实地调查,分析了水电工程抗震表现和主要设施设备防震抗震性能,得出了一些重要的结论:大坝工程经受住了远超设防标准的强震考验;地下电站具有较强的抗震能力,但应注意隧洞进出口位置的合理选择;应进一步加强泄洪设施及设备的抗震性能,尤其是要具备应急使用条件.文中还结合金沙江下游河段梯级水电开发的实际,提出了水电工程和水库防震、抗震安全管理值得关注的几个主要问题:建立水库地震监测系统;加强电站枢纽工程区及周边强震监测;健全强震下的应急机制和应急预案;确保重大地震灾害情况下的通信保障和交通运输保障等.     

考虑持时的高沥青混凝土心墙坝抗震性能评价

现行水工抗震设计规范中关于强震特性中的幅值和频谱均有明确规定,而强震持时特性对高性能水工结构地震反应的影响至今尚未被纳入规范中。目前衡量强震持时特性的定义方式较多,但多数情况下仅考虑单方向地震动持续时间,低估了多方向强震持时特性对高性能水工结构地震反应的影响。鉴于上述原因,本文以西部大石门高沥青混凝土心墙砂砾石坝为例,建立“大坝-宏观库水-坝基”动态耦合分析系统,基于能够考虑多方向强震持时特性的综合持时指标,通过增量动力分析（IDA）法探究短持时和长持时地震对高沥青混凝土心墙砂砾石坝抗震性能的影响。采用坝顶相对震陷率作为抗震性能的评价指标,给出了高沥青混凝土心墙砂砾石坝的性能水平划分等级,得到了考虑地震动综合持时特性的大坝地震易损性概率曲线。结果表明：地震动综合持时特性对大坝不同性能水平的破坏概率影响显著;当地震动强度相同时,长持时地震动作用下大坝的破坏概率均大于短持时地震动作用。     

从汶川大地震论水利工程强震安全监测

根据汶川大地震后震中区几座大型水利工程的震害情况,阐述了水利工程抗震减灾取得的成效及其原因,指出了水利工程抗震安全工作的薄弱环节,强震监测工作在实际工程应用中存在的问题以及大坝强震安全监测中存在的模糊认识。利用计算机及网络技术,将信息远程传输和信息数据库管理的概念引入大坝强震监测技术领域,提出了大坝强震监测安全快速评价与决策支持系统的新思想,对系统的功能、基本原理、研究内容等宏观技术要点进行了论述,并指出了水利工程强震安全评价工作的发展方向。     

溪洛渡拱坝设定地震及场地相关反应谱研究

合理确定地震动参数是高坝抗震安全评价的先决条件。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》（NB35047—2015）关于抗震设防类别为甲类的工程设计反应谱规定，本文开展了溪洛渡水电站设定地震及其场地相关反应谱研究。首先采用没有经过不确定校正的工程场地峰值加速度，确定了对场址地震动贡献最大的永善潜源，并在该区域内进一步确定设定地震；然后将发生概率最大的情景地震作为给定设防水准的设定地震；最后选用美国西部AS08反应谱预测方程，生成与设计地震和校核地震对应的场地相关反应谱。研究成果可为进一步开展基于真实动力工作性态的溪洛渡拱坝抗震研究提供基础，并可为同类工程抗震安全评价提供借鉴参考。     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。     

用刚体弹簧元研究拱坝的地震破损过程

在满足刚度、强度和荷载等效的基础上，本文采用三维刚体弹簧元模型模拟连续一非连续介质系统，通过拱坝在自重和水压荷载作用下的位移场和应力场的计算，并且与有限元方法计算的结果对比，表明该法在模拟连续介质方面的精度在工程上可以接受。随后应用这一模型分析某拱坝的地震破损过程，计算结果表明，地震加速度峰值对拱坝整体性受损存在一临界值，对于研究的某拱坝，在选定的几何参数和物理参数条件下，当地震加速度峰值小于0．4g时，坝体的整体性保持较好，地震引起的动力残余位移较小且呈线性变化；当地震加速度峰值大于0．5g时，由于强震的往复作用，横缝以及水平施工缝的开裂造成拱坝中上部产生分离的混凝土块体，拱坝整体性受损较重。因此，建议在坝体中上部配置钢筋抗震加固带以提高拱坝的抗震安全性能。     

浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。     

拱坝随机振动响应的概率分析及抗震安全评价

本文介绍如何利用反应谱方法对结构动力响应做概率分析,并用Monte-Carlo方法进行验证,结果表明两种方法结果一致。应用反应谱方法对拱坝随机振动响应进行了分析,研究了均匀振动下拱坝随机振动响应的概率分布,对拱坝在基准期内的抗震安全作了评价。     

古田溪一级重力坝悬臂梁振型分解反应谱法抗震计算

本文提出了重力坝悬臂梁材料分区规则，按此规则可确定任一水平条块的材料组成、形状、大小与位置。在振型分解反应谱法抗震计算中，提供了不等间距的悬臂梁柔度计算公式，考虑了地震动水压力的作用与地基弹性的影响．研制了相应的计算程序。利用该程序对古田溪一级重力坝进行了地震烈度7度的抗震计算，得出了一些有价值的结论。典型坝段的计算结果规律性强，自振周期与有限元法结果基本一致，表明本文的方法与程序是正确可靠的，可用于重力坝抗震设计。