基于接触模型的重力坝稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定是大坝安全重要内容之一。基岩中的软弱结构面是造成大坝失稳的关键因素。采用接触单元模拟坝基结构面的法向和切向行为,通过分析不同折减系数下接触面的滑移状态和关键点的位移变化规律来综合评价坝基的稳定性。以中国某重力坝为例,建立三维非线性有限元模型,分析了在不同折减系数下坝体-地基系统的接触面滑移状态、关键点位移变化规律,并对大坝的稳定性进行了综合评价。     

稳定渗流条件下水位变化对重力坝稳定性影响

采用有限元法对某重力坝在上游不同水位时的稳定性进行计算,研究了在水位降低过程中重力坝坝基的滑裂面分布、抗滑稳定系数、塑性破坏区及剪应力分布,结果表明:随着上游水位的降低,重力坝坝基滑裂面有往坝体内部发展的趋势,滑裂面从高水位的折线型滑动变为低水位的圆弧型滑动;上游水位降低后,重力坝坝基抗滑稳定系数逐渐增大,上游坝踵集中分布的塑性破坏区范围逐渐减小,防渗墙上游侧的剪应力有所增大,而下游侧的剪应力则有所减小。计算成果对类似的中小型工程的稳定性分析有一定借鉴作用。     

水位上升对燕云重力坝坝基稳定性影响研究

为了研究水位变化对重力坝坝基稳定性的影响,以拟建燕云电站重力坝为例,采用有限元软件PLAXIS计算了坝体在水位上升过程中的抗滑稳定,重点研究了重力坝坝基破坏模式、抗滑稳定系数、塑性破坏区、渗流场以及防渗帷幕受力的变化情况。结果表明:水位上升对重力坝坝基破坏模式影响显著,水位较低时为浅层滑动,水位升高后为表层滑动;水位上升将导致坝基抗滑稳定系数减小,坝基塑性破坏范围增大,在坝踵处集中分布;防渗墙底部渗流速度最大,两侧剪应力主要分布在墙体中部与岩层交界处。研究成果对工程的顺利开展有一定指导意义。     

考虑强震能量持时的混凝土重力坝损伤累积效应研究

地震动持时对大坝的损伤演化有显著影响,但目前在多向地震动持时方面的研究较少。为综合考虑多向地震动持时对重力坝累积损伤的影响,以某重力坝为研究对象,考虑混凝土的塑性损伤模型,分别考虑单一水平向、水平向和竖向两向地震动作用,采用综合能量持时公式研究综合能量持时对大坝损伤累积效应的影响,以及不同强度阈值范围的能量持时与大坝损伤指标之间的相关性。研究表明：能量持时对大坝的损伤破坏有显著影响,长持时的地震动会对大坝造成更严重的损伤破坏;竖向地震动作用会加剧大坝损伤破坏,进行大坝动力计算时应考虑地震动竖向分量的影响;15%~85%强度阈值范围的能量持时与损伤指标之间的相关性最优。研究成果可为大坝抗震设计提供参考。     

基于时程法的重力坝动力抗滑稳定研究

以重力坝整体失稳破坏为评判准则,研究地震荷载作用下重力坝的抗滑稳定性,根据塑性区分布情况、计算收敛性以及瞬时安全系数可综合判断大坝的安全度。从分析结果来看:无论是沿建基面的抗滑稳定,还是坝基软弱结构面的深层抗滑稳定,随着地震加速度的增大,塑性区都逐渐增大,并最终出现贯穿性塑性区;沿滑动面的安全系数随地震加速度时程的变化而变化,最小安全系数分布与塑性区的发展情况类似,因此可对塑性区分布和瞬时安全系数进行综合评价后再对坝体抗滑稳定性进行判断。     

基于ADINA的重力坝动力响应及抗滑稳定性研究

利用有限元软件ADINA建立某拟建重力坝坝体-地基三维仿真模型,通过在坝基截断边界上设置黏弹性人工边界方式来模拟远域地基辐射阻尼对地震波产生的影响,基于时程分析法对该重力坝在设计地震及校核地震作用下的抗震能力进行分析,并对设计地震动进行超载,以坝基塑性区贯通为失稳判别标准,对该重力坝的深层抗滑稳定性进行研究。结果表明,设计地震及校核地震作用下,该重力坝的顺河向及竖向位移最大值均产生于坝顶位置;设计地震下,坝体仅在上游坝面坝踵前缘反弧段发生损伤开裂;校核地震下,下游折坡处也出现了轻微的损伤;设计地震动超载2.5倍时,该重力坝发生了滑动失稳。     

概率极限状态设计法在坝基工程中的应用

为有效反映深层软弱结构面对坝基稳定的影响,针对坝基内部倾向上游的缓倾角结构面,建立了坝基深层抗滑稳定的单滑动面和双滑动面计算模型及相应的抗滑稳定极限状态设计表达式。将建立的模型和推导的理论公式应用于石板水电站重力坝坝基深层抗滑稳定复核计算,结果表明大坝坝基深层抗滑稳定是安全的,这与对大坝多年运行监测资料的分析得到的重力坝是安全稳定的结论相一致。     

水位下降对复杂地基重力坝深层抗滑稳定分析--以武都水库重力坝19＃坝段为例

武都重力坝基岩地质构造复杂,对坝体深层抗滑稳定极为不利。为了研究水位下降对武都重力坝抗滑稳定性的影响,以武都水库重力坝19＃坝段为例,采用有限元法计算了坝体在库水位下降过程中的应力应变特性,重点研究坝基塑性破坏区的发展规律、坝体位移变化趋势以及坝体抗滑稳定性。结果表明：坝基塑性区主要分布在断层10f2两侧,随着上游水位的降低,塑性区的分布范围逐渐减小,重力坝和坝基发生逆时针方向的倾倒变形,坝顶最为明显;上游水位降低导致扬压力减小,坝体抗滑稳定系数增大,在死水位时稳定系数最大为3．0。说明随着库水位下降,重力坝抗滑稳定安全系数将逐渐增大。     

金安桥重力坝坝基稳定问题分析

采用三维弹塑性有限元方法，对金安桥水电站的碾压混凝土重力坝坝基的深浅层抗滑稳定进行了研究。强度储备系数方法计算所得出的渐进破坏过程揭示了重力坝坝基深浅层滑动的模式，同时根据新的重力坝设计规范。对大坝在设计阶段的抗滑稳定安全度进行了分析，大坝坝基的深浅层抗滑稳定是可以保证的。     

某水库浆砌石重力坝溢流坝段抗滑稳定分析

对于浆砌石重力坝,其坝体抗滑稳定不仅应计算砼垫层与基岩接触面的稳定,还应计算砌石体与砼垫层接触面的稳定以及砌石体之间的稳定。为提高大坝抗滑稳定,大坝坝址宜选择在坝基岩体接触面倾向上游处,坝基宜设置防渗帷幕及排水孔,坝体设置排水管。     

东焦河水库大坝稳定分析应力计算

东焦河水库大坝为浆砌石重力坝,河床及两岸基岩裸露,坝基下不存在软弱夹层,稳定分析计算主要考虑沿坝体垫层混凝土与基岩接触面滑动。根据《砌石坝设计规范》抗滑稳定采用抗剪强度公式;应力分析采用材料力学法。通过计算可知,水库大坝稳定,断面设计合理。     

高碾压混凝土重力坝的失稳破坏机理和极限承载能力分析

针对碾压混凝土坝的结构和施工特点，采用弹塑性有限元和不等比例降材料强度参数的方法，对高碾压混凝土重力坝的渐进破坏过程、破坏机理和极限承载能力进行了分析计算，结果表明，大坝的破坏失稳表现为沿RCC层面（包括建基面）的剪切滑移，或表现为从坝体下部下游侧RCC本体开始的大面积压剪屈服为主的与沿RCC层面剪切滑移的组合，它取决于大坝的断面形态和RCC层面与块体材料强度的组合情况。因此，在研究评价大坝的稳定安全程度时，除核算沿关键层面（或建基面）的抗滑稳定性外，还应考虑坝践区块体的抗压剪能力。用不等比例降材料强度参数的方法提示了碾压混凝土坝的破坏规律，且结果合理，符合实际。     

重力坝深层抗滑稳定的数值分析

重力坝的深层抗滑稳定性是坝基设计中的重要问题。对于深层抗滑稳定问题比较严重的重力坝,数值分析是作为校核、验证或深入研究的重要手段。重力坝深层抗滑的数值模拟,其核心的问题归结为如何模拟坝基中软弱结构面。通过算例分析说明对软弱结构面采用接触处理法能更好的模拟坝基深层抗滑稳定问题,并把此接触处理法引入对武都17#坝段的数值模拟。     

基于可视化编程的混凝土重力坝深层抗滑稳定分析及影响因素探讨

由于坝基很少是完整的岩体,常常有若干条节理、裂隙或断层将坝基岩体切割成块,并形成连续的滑动通道。因此,对混凝土重力坝进行抗滑稳定计算就显得尤为重要。文章借助于VB计算机语言,编写了基于刚体极限平衡法的重力坝深层抗滑稳定计算可视化程序。运用该程序对混凝土重力坝工程挡水坝段进行了计算分析,得出坝基深层抗滑稳定安全系数。并运用ANSYS有限元分析软件进行有限元计算,将二者结果进行对比分析,来验证所编程序的可靠性。最后对影响坝基抗滑稳定因素进行敏感性分析,提出坝基加固措施。     

考虑非正态变量相关性的重力坝抗滑稳定可靠度研究

为了研究相关非正态变量对重力坝抗滑稳定可靠指标的影响,采用Jc法、映射变换法和实用分析法计算了具有独立非正态变量时某重力坝抗滑稳定的可靠指标,以及用二阶矩矩阵法计算了非正态变量抗剪断摩擦系数f和黏聚力c字在相关性时重力坝抗滑稳定的可靠指标。通过计算分析表明：理论上Jc法、映射变换法、实用分析法三种方法对独立非正态变量的正态化处理方式有所不同,但对于文中实例计算结果基本一致;当变量间不考虑相关性时二阶矩矩阵法蜕化为Jc法;重力坝抗滑稳定的可靠指标随着f和c之间负相关系数的减小而增大,f和c’采用正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标比f和c采用对数正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标小。     

基于NGA模型的主余震序列作用下重力坝损伤破坏研究

传统的线弹性模型和弹塑性DP模型难以真实反映混凝土、岩石地基在遭遇超出其抗拉压强度时的损伤破坏规律。为更加全面地评估余震作用对已损重力坝结构的累积破坏影响,本文采用塑性损伤力学模型来模拟坝体的动力损伤,同时考虑岩石材料的非线性性质,将塑性损伤力学的方法推广到岩体材料,建立了大坝坝体与地基的整体损伤力学模型,实现了重力坝整体动态损伤演化全过程模拟。结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,分别研究了单次主震、单次余震以及主震后余震对强震区混凝土重力坝坝体地基整体损伤演化的影响。研究结果表明:余震作用对坝基的塑性应变累积效应显著,对于主震受损的混凝土重力坝结构,余震作用能够引起结构较大的二次残余变形。     

亭子口大坝深层抗滑稳定试验研究

 深层抗滑稳定一直是重力坝设计中的关键性问题。实际工程坝基岩体往往存在软弱结构面、缓倾角裂隙、断层等,这些不利结构面组合可能构成坝基内连续或断续的滑裂面,从而对坝基的深层抗滑稳定性造成严重威胁。为了给设计基础处理优化方案提供依据,并对数值分析进行验证,采用地质力学模型试验技术,研究亭子口表孔坝段深层抗滑稳定问题。试验分别进行基础处理和不处理 2 个方案的研究,对运行工况下大坝及基础关键部位位移场及规律进行分析,并得出超载作用下大坝及基础位移规律、破坏机理、滑动路径和抗滑安全系数。对基础处理前后的亭子口坝基深层抗滑稳定性及加固处理措施作出安全评价。     

双斜滑动面地基对胶凝砂砾石坝破坏模式的影响研究

为探究复杂地基对胶凝砂砾石坝(CSG坝)安全稳定性的影响,对均质地基、断裂双斜滑动面地基和完全发育双斜滑动面地基上的CSG坝开展了三维地质力学模型试验研究。通过分析试验中坝体、坝基的变形特征,以及模型的破坏过程与破坏形态,探究了影响坝体安全稳定的控制性因素。研究结果表明:(1)均质地基模型、断裂双斜滑动面地基模型和完全发育双斜滑动面地基模型的超载安全系数K_p分别为6.8、6.4和6.0。(2)模型的破坏模式与地基整体性有很大的关系,其由坝体沿坝基面产生的贯通裂缝破坏,逐渐发展为跟随地基中的滑移通道滑动,形成坝踵下降、坝趾抬升的滑动翻转破坏。(3)复杂地基中结构面的抗滑稳定性决定着CSG坝的稳定性;CSG坝在受到双斜滑动面地基影响后,各模型的破坏超载安全系数随着地基的发育逐步降低,严重影响着工程安全性,在坝址选取时应尽量避免可能形成潜在滑动面的危险断层。试验成果可对CSG坝后续发展、设计及施工提供参考依据。