沥青混凝土心墙坝的应力及变形特性

基于三维有限元数值模拟技术,对某沥青混凝土心墙坝进行了应力及变形分析.计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,考虑蓄水后心墙上游堆石料的湿化效应,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,得到了竣工期及蓄水期两种工况下沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布规律.计算结果表明,坝体及心墙的应力变形值均处在合理范围之内,坝体填料和心墙材料满足强度要求,为结构设计、施工提供了参考依据.     

沥青混凝土心墙坝坝基廊道应力变形分析

基于邓肯E-B非线性模型对下坂地沥青混凝土心墙砂砾石坝进行了有限元应力变形分析,并运用中点增量法,进行了施工期和蓄水期的应力应变研究,获得了不同时期坝体的应力和变形分布规律,位移和应力都在合理范围内.基于线弹性模型对坝基廊道在施工期与运行期的应力应变进行了研究,通过廊道应力应变有限元分析,获得了廊道在竣工期、运行期的应力应变规律,廊道在竣工期、运行期局部出现了压应力和拉应力集中现象,竣工期混凝土的拉压应力在允许范围内,运行期可能会在应力集中处引起破坏.     

黄金坪深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝数值分析

采用三维非线性有限元数值分析方法对坐落于深覆盖层上的黄金坪沥青混凝土心墙坝进行应力变形计算,结果表明:在竣工期和满蓄期大坝的应力与变形都在规范允许范围内;位移分布规律基本合理;心墙不会发生水力劈裂,没有发生剪切破坏;沥青混凝土心墙与河床中央混凝土廊道和混凝土基座之间的错动变形较小;大坝结构设计是合理的。     

某水库沥青混凝土心墙坝有限元计算分析

基于等效线性模型,采用有限元法对在建的某水库沥青混凝土心墙堆石坝进行了理论计算,重点研究了大坝在运行期各工况水位下的渗流,以及施工期、蓄水期大坝的应力变形分布,并将理论计算结果与施工期大坝安全监测资料进行了对比分析,对蓄水期大坝渗流、坝体及心墙应力变形进行了预测分析。分析表明:其施工期的理论计算结果与监测资料基本一致。大坝防渗效果较好,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起到了主要的阻水作用。坝体应力变形分布规律较为合理,心墙与过渡料及填筑料间能协调变形,工作性态良好,符合土石坝应力变形规律,为下一步水库蓄水验收及蓄水运行提供了科学依据。     

高土石坝廊道与防渗墙定向支座连接型式研究

建在深厚覆盖层上的高土石坝,混凝土廊道与防渗墙的应力变形性状十分复杂,针对深厚覆盖层上高土石坝防渗体系的受力特点,提出对廊道与防渗墙之间可设置定向支座连接型式,并开展了有限元分析,研究了刚接、定向支座两种不同的连接型式以及定向支座接头嵌固时机对防渗墙应力变形的影响。结果表明:定向支座型式的主要优点是在完建期允许防渗墙能自由伸入廊道,与防渗墙顶端刚接廊道的传统结构型式相比,能充分减小上部坝体的巨大自重经过廊道传递给防渗墙的压应力;防渗墙顶端蓄水前受到一定的压应力是有益的,可避免防渗墙在水压力作用下产生较大的拉应力;提出对于定向支座连接型式,应在坝体填筑到一定高度后将廊道与防渗墙顶端嵌固起来,使得蓄水后防渗墙的拉压应力处于合理范围内。     

新疆托帕水库沥青混凝土心墙坝应力变形分析

采用三维非线性有限元软件，用邓肯E-B模型作为坝体及心墙的本构模型，根据心墙模型参数室内三轴试验结果，对托帕沥青混凝土心墙堆石坝进行应力变形分析，模拟大坝施工和蓄水过程，分析坝体沉降过程及心墙水力劈裂可能性。结果表明：坝体在竣工期最大沉降值为26.8 cm,现场监测最大沉降为20.5 cm,计算模型准确；预测蓄水期坝体的沉降为27.6 cm,其占最大坝高0.45%,小于1%,坝体沉降符合规范要求；心墙与上、下游过渡料之间变形不协调，最大沉降差分别为5.4 mm和7.3 mm,导致内部存在拱效应，但其上游面最小主应力大于水压力，其发生水力劈裂的可能性极小。     

沥青混凝土心墙坝基座坡角研究

为研究基座坡角对沥青混凝土心墙坝基座应力变形的影响，以重庆巫山庙堂水库为例，采用非线性有限元方法分析了竣工期和蓄水期混凝土基座的应力变形特性及不同基座体型的拉应力图形。结果表明：在竣工期，基座上游侧或下游侧坡角增大时，基座水平位移、沉降和主应力值缓慢增大；在蓄水期，基座水平位移和沉降随基座上游侧或下游侧坡角减小逐渐减小，基座上游侧坡角增大可降低基座主应力值，而增大基座下游侧坡角会产生相反的效果；2种工况中基座两侧坡角同时增大会使基座压应力值增大，拉应力值减小；基座单侧坡角变化对拉应力图形的影响强于两侧坡角变化，建议在58～90°范围内采用上游侧坡角较大而下游侧坡角较小的基座，以改善基座应力变形情况。     

阳江沥青混凝土心墙堆石坝应力变形特性研究

为了评价阳江抽水蓄能电站下水库沥青混凝土心墙堆石坝的安全性，采用非线性有限元法对覆盖层最厚的大坝断面开展应力变形计算，详细模拟大坝的施工和蓄水过程。计算结果表明：竣工期和蓄水期坝体应力变形分布规律总体合理，竣工期坝体水平位移极值分别为-22.74 cm和26.18 cm,沉降极值为-73.80 cm,沉降率为0.91%。蓄水后，坝体水平变形变化较为明显，沉降极值稍有增加；坝体大、小主应力极值分别约为1.30 MPa和0.63 MPa,位于坝基全风化层。蓄水期，心墙挠度变化范围为73.76～77.83 cm。蓄水前后，心墙大、小主应力小幅变化，均为压应力，应力水平均较小，极值为0.68,心墙不会出现剪切破坏。总体上，大坝应力变形在正常范围内，整体安全性高，大坝断面设计合理。     

超深覆盖层沥青混凝土心墙坝坝基防渗方案研究

坝基防渗方案的选择是超深覆盖层上高土石坝建设需要解决的关键技术问题之一。黄金坪沥青混凝土心墙堆石坝坝基为最大深度达133.9 m的强透水性砂砾料覆盖层,且河谷左右两岸地形不对称,为研究不同防渗墙和廊道设计方案对大坝变形与应力的影响,用三维有限元法对不同坝基防渗方案的大坝应力变形性状进行了数值分析。分析认为,坝基采用封闭式混凝土防渗墙、结合小尺寸廊道与沥青混凝土心墙相连的防渗方案,对坝体的应力和变形更为有利。     

茅坪溪土石坝安全复核

利用施工期的现场监测资料，应用非线性粘弹性有限元仿真分析，对茅坪溪土石坝进行了安全复核。采用邓肯E-μ模型作为坝体填料的本构关系模型，沥青混凝土材料参数根据监测资料反演求得。大坝的安全复核分析结果揭示了分区填筑的高沥青混凝土心墙的变形和应力特性。结论认为：水库蓄水后沥青混凝土心墙不会产生水力劈裂，大坝是安全的。     

三峡茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝应力变形分析

茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝是三峡工程挡水建筑物的重要组成部分。为了研究坝体及心墙在施工和蓄水条件下的工作性状,分别使用邓肯Eμ模型和清华非线性解耦KG模型,对茅坪溪沥青混凝土心墙堆石坝进行了应力和变形的有限元计算分析。计算中对心墙沥青混凝土使用了参照现场钻孔芯样试验成果修正后的强度和变形参数。根据计算结果,坝体及心墙的应力和变形值均处在合理范围之内,表明茅坪溪防护坝采用沥青混凝土心墙堆石坝坝型,并利用现场开挖料分区填筑的坝体设计方案是合理和可行的。通过对比分析,还对坝体的施工程序提出了建议。     

沥青混凝土心墙风化料坝长期稳定性分析研究

在各种荷载和环境因素的长期作用下，风化料坝体堆石随时间逐渐发生变形，过大的变形影响大坝安全稳定。为研究沥青混凝土心墙风化料坝在运行期较长时间的坝体稳定性问题，依托工程实例中叶水库沥青混凝土心墙风化料坝，基于三维流变分析Burgers模型，模拟大坝在蓄水后运行期10 a的流变过程，计算流变位移及应力变化。结果表明：竖向最大流变位移为25.37 mm,发生在河床段坝顶；水平向最大流变位移为9.48 mm,发生在左岸坝肩坝顶位置；大主应力极值、小主应力极值相比初次蓄水期增加7.75%、3.79%。坝体流变位移在前3 a增加较快，进入第3～10 a后，流变位移增量逐渐趋于稳定。综上，中叶水库大坝在运行期的10 a内流变变形较小，应力增加较小，沥青混凝土心墙风化料坝的流变规律与堆石坝流变规律基本一致，同时说明大坝是安全稳定的。     

沥青混凝土心墙坝蓄水期的特性

为研究沥青混凝土心墙的变形性能，对德国丁恩（Ｄｈｕｎｎ）主坝和上游坝，通过安装在心墙和观测竖井中的仪器进行了长期观测。从对初期蓄水期和运行期心墙受力和变形情况的分析，得出的结论是：沥青心墙的变形特必嫒 坝肩影响；为上心墙的剪应变，应改善坝体的沉降性能；不赞成减小心墙上部宽主。总之，沥青混凝土心墙可以用于坝高大于１００米的高坝。     

茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙施工期变形分析

介绍了茅坪溪防护土石坝施工期沥青混凝土心墙安全监测情况，对心墙应力、应变、变形及温度状态等观测资料进行了较详细的分析探讨。目前监测结果为：心墙底部压应力测值较理论计算值小，其增长与心墙高程升高关系协调。心墙不同高程处应变主要受温度、上部荷载及两侧过渡料性质影响，从测值分析心墙中上部应变随高程升高增长较快。心墙与过渡料间位错变形反映心墙压缩变形大于两侧过渡料沉降变形，且心墙中部变形较上、下部变形要大。底部心墙与基座间水平位移变形初期主要受施工影响，后期施工对其影响较小，总体变形稳定。分析表明心墙现阶段变形稳定，应变、应力测值和温度变化正常，工作性态良好，心墙与过渡料及填筑料间能协调变形，符合土石坝变形基本规律。     

新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝设计

某碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝建在新疆高寒地区,介绍了该沥青混凝土心墙轴线、心墙厚度、过渡层厚度的确定及心墙与坝基防渗体的连接方式,并对其进行了坝体三维有限元应力应变静力分析。结果表明:相对于浇筑式沥青混凝土心墙、土料心墙等坝型,碾压式沥青混凝土心墙坝宜选择较厚的过渡层,以利于心墙施工控制;心墙厚度主要取决于坝体高度和坝壳料可能的变形情况。经综合评价,该坝变形协调性良好,应力分布基本合理,沥青混凝土心墙不会发生水力劈裂和拉裂破坏,坝体结构布局较为合理。     

沥青混凝土心墙高坝应力应变特性初探

研究百米级浇筑式与碾压式沥青混凝土心墙坝的应力应变性态对沥青混凝土心墙高坝发展具 有重要意义。通过平面有限元分析表明:大坝的应力应变性态,明显受控于坝体填筑材料的性状,而受 心墙沥青混凝土材料性质影响较小,采用两种心墙材料所得大坝的应力变形规律变化不大。     

三峡工程茅坪溪土石坝防渗设计

茅坪溪土石坝是三峡水利枢纽的重要组成部分，采用沥青混凝土心墙土石坝型，是目前国内兴建的第1座沥青混凝土心墙高土石坝，其技术难度很高，且无成熟经验借鉴。具体介绍了大坝防渗系统的布置、结构形式，各种不同防渗型式之间的连接及沥青混凝土心墙与周边建筑物的连接方法。工程建设中一些关键技术问题的研究，将为我国沥青混凝土坝积累宝贵经验，并推动我国沥青混凝土防渗技术的发展。     

分期蓄水和湿化作用对心墙堆石坝应力变形的影响

基于Duncan-Chang E-B材料本构模型,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,针对坝体在实际运行中分期蓄水和湿化作用的影响,对某沥青混凝土心墙堆石坝进行非线性有限元分析。在一次性蓄水、考虑湿化的一次性蓄水和分期蓄水时沥青混凝土心墙堆石坝应力应变特性的基础上,分别对坝体和心墙的水平位移、竖直沉降、大小主应力进行比较。结果表明:分期蓄水对坝体和心墙的应力变形影响较小;湿化作用对坝体和心墙的应力变形影响较大,在计算中应考虑其影响。     

官帽舟水电站软岩筑坝技术的成功探索

泥质粉砂岩湿化变形明显,官帽舟水电站沥青混凝土心墙坝首次尝试在上游水下填筑区采用泥质粉砂岩填筑,软岩开挖料占总填筑量50%以上。工程已经蓄水运行19个月,坝体渗透稳定;坝体表面和内部变形稳定,说明官帽舟水电站沥青混凝土心墙坝采用软岩筑坝技术是成功的。通过合理的坝体分区设计,控制泥质粉砂岩的压实标准,首次提出了初期蓄水前预沉降稳定期,成功解决了坝高100m级的沥青混凝土心墙坝的软岩填筑坝壳的变形问题,可供类似工程借鉴。     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙土石坝的应力变形特征

由于深厚覆盖层具有一定的可压缩性,修建在其上的沥青混凝土心墙坝坝体会发生沉降,且最大沉降位于距坝顶2/3坝高处;受坝体的影响,坝基深厚覆盖层也会向上、下游发生水平位移;沥青混凝土心墙存在明显的应力拱效应,蓄水后减弱.以在120 m深覆盖层上修建坝高100 m沥青混凝土心墙坝的有限元分析为例,探讨了沥青混凝土心墙上石坝在深厚覆盖层上的应力变形特性.