基于幂函数流变模型的高混凝土面板坝流变分析

采用高围压下的幂函数流变本构模型进行堆石体应力变形计算，推导该本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤，对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石流变性的应力应变分析。结果表明，考虑堆石流变后的坝体沉降有明显的增加，对面板的应力变形状态有较大影响。因此，对于分期浇筑面板、分期蓄水的水布垭高面板堆石坝，选用合适的流变模型正确模拟堆石体的变形特性，以便采用合适的施工程序减小面板应力变形具有重要意义。     

张河湾水电站上水库沥青混凝土面板坝应力变形分析

张河湾抽水蓄能电站上水库为沥青混凝土面板堆石坝，本文采用邓肯E．B模型模拟堆石坝体，采用考虑流变的粘弹性模型模拟沥青混凝土面板，并考虑温度对模量的影响，进行有限元变形及应力计算分析。结果表明，由于坝高很小，而且库水压力通过坝轴线上游堆石传递至基岩，堆石体的变形较小。面板在转折部位出现拉应变，但仍在安全范围内，与瞬时变形相比，与时间相关的流变很小，可以忽略。     

混凝土面板堆石坝的堆石本构模型与应力变形分析

本文用三维非线性有限元详细分析了混凝土面板堆石坝的应力变形特性。着重研究了堆石体的本构关系,用修正邓肯E—v模型、邓肯E—B模型、内勒K—G模型作了应力、变形分析,得到坝体变形、周边接缝和竖向伸缩接缝变形、面板变形和应力等成果,与已建成面板堆石坝的观测资料作比较,认为邓肯E—B模型、内勒K—G模型计算成果与观测资料的规律相一致,而修正邓肯E—v模型计算得到蓄水后面板的挠度偏小,拉应力偏大。这种模型对混凝土面板堆石坝的有限元分析不适用。     

堆石坝面板收缩性贯穿裂缝的理论分析及防裂措施

堆石坝面板的裂缝主要源于因温降和干缩引起的收缩。当面板的收缩变形受到约束后会产生拉应力而导致裂缝。本文推导了面板收缩后受堆石体及侧面先浇块约束时沿断面拉应力分布的解析解，求出最大拉应力断面位置及应力值与底面及侧面约束的关系。数值结果表明，面板与堆石体之间的凝聚力及先浇块的侧面约束是引起裂缝的重要因素。根据本文的理论分析提出了无贯穿性收缩裂缝的设计准则及相应的工程措施。     

水布垭超高混凝土面板堆石坝的运行性状

已建的清江水布垭面板堆石坝高达233m,是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝.对堆石体采用"南水"双屈服面弹塑性模型,采用实际的坝料分区与填筑过程,根据施工期的坝体沉降曲线,对坝体填料的参数进行了反分析.在此基础上对大坝的应力与变形特性进行三维弹塑性数值仿真分析,模拟面板堆石坝的实际填筑过程和蓄水过程,对大坝的运行性状进行研究.研究结果表明:对于233m的超高混凝土面板堆石坝,正常运行期,坝体变形较大,不考虑堆石体流变时.坝体最大沉降为2.29m,最大水平向位移为58.5cm.面板最大挠度为72.9cm,顺坡向位移最大为6.4cm,顺坡向出现拉应力,最大值超过4.0MPa.面板竖缝的变形不超过10mm,周边缝的三向变形不超过20mm,均在止水结构可承受的范围内.     

水布垭面板堆石坝第一期面板裂缝成因分析及处理

水布垭面板堆石坝第一期面板于2005年1至3月浇筑,同年9月发现裂缝,绝大多数为表面水平裂缝。监测数据分析和有限元计算结果均表明,上游坡面的变形弱化了面板的支承条件,是导致面板发生结构性裂缝的原因。本文对一期面板裂缝的处理工艺作了介绍,并针对后期面板的防裂措施提出,足够的堆石体预留沉降时间和20m以上的堆石体超高有利于控制面板结构裂缝。     

公伯峡面板堆石坝应力变形及材料敏感性分析

基于邓肯E～B模型，对公伯峡面板堆石坝施工期和蓄水期的应力变形进行了非线性有限元仿真计算，研究了其应力变形的变化及分布规律；对主堆石体主要材料参数进行了敏感性分析，探讨了其对高面板堆石坝应力变形的影响特点。     

基于堆石体Wang-Wu亚塑性本构模型的混凝土面板坝应力变形分析

简要介绍了Wang-Wu亚塑性模型及其基于常规三轴试验的参数求取方法,指出模型参数应用于堆石料时存在的不足,建立了围压与参数的关系,提出了新的模型参数。在模型中考虑了主应力轴旋转问题,并推导了模量矩阵,编写了相应的有限元计算程序并应用于混凝土面板堆石坝的应力变形分析。与沈珠江双屈服面模型、邓肯E-B模型的计算结果相比,Wang-Wu亚塑性模型计算的堆石体沉降量与沈珠江双屈服面模型较为接近,而计算的蓄水期堆石体水平位移、面板应力与变形的大小和分布与邓肯E-B模型较为接近,表明本文的Wang-Wu亚塑性模型可以应用于面板堆石坝的应力变形分析。     

椭圆-抛物线双屈服面流变模型的应用与研究

堆石料具有剪胀、剪缩和流变等特性,堆石料流变严重影响高土石坝心墙、面板等结构的受力变形。为此结合室内试验,建立了一个考虑堆石流变特性的双屈服面流变模型。本文以水布垭面板堆石坝为例,采用双屈服面流变模型对坝体沉降变形、面板应力和挠度进行分析。计算结果表明:该模型能够综合反映复杂加载情况下堆石料剪胀、剪缩和流变特性;流变对坝体及面板的应力变形呈增大效应;200 m以上的高坝满蓄后5年左右流变效应仍未完全趋于衰减稳定;流变对面板拉应力的影响较大,轴向拉应力增幅达30%,顺坡向则次之;对比现场观测资料,自然界日晒雨淋过程会对堆石长期变形产生影响,现有的流变计算中均忽略了此类因素的影响,导致计算结果小于实测结果。     

多重势面模型在混凝土面板堆石坝应力变形分析中的应用

本文采用应力型多重势面模型模拟堆石体的本构关系,模型参数选择邓肯E-B模型的参数,利用自行开发的三维有限元程序对金钟面板堆石坝进行应力变形分析.本文计算的竣工期堆石体沉降量与实测最大值吻合较好.由于多重势面模型能够反映堆石体的剪胀性,因此计算的蓄水期面板应力以压应力为主,拉应力主要分布在两岸,这与已建工程的实测情况相符...     

大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究

为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明：粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。     

降低高沥青混凝土心墙拉应力的措施研究

传统沥青混凝土心墙堆石坝中心墙和坝壳沿坝轴线方向均为直线型。心墙在水压力推动作用下产生指向下游的挠曲变形，心墙轴线伸长致使其内部产生拉应力，坝高越高，心墙产生拉裂缝的风险越大。本文基于心墙产生拉应力的机理，提出了两种新坝型（直坝曲心墙坝型和曲坝曲心墙坝型）的改善措施。借助有限元计算，研究了坝高和坝轴线长度对心墙挠曲变形和拉应力的影响，考察了新坝型的改善效果，表明坝高越高、坝轴线长度越长和岸坡坡比越大，心墙拉应力越大，新坝型对减小心墙拉应力具有良好的效果。通过施工技术、施工工期以及经济成本等方面的分析，表明新坝型可行，具有良好的应用前景。     

超高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期抗裂性研究

为解决传统的大坝混凝土早龄期热裂性能评价方法的不足,综合考虑混凝土的温度历程、约束、变形和应力的发展,采用温度–应力试验技术,从整体论出发研究粉煤灰掺量分别为35%(基准)和80%(超高掺)两种非碾压型常态大坝混凝土的早龄期抗裂性能。结果表明:超高掺混凝土水化温升低,比基准混凝土的开裂温度低、开裂温降大,水化硬化过程中热膨胀系数较小,而受拉徐变度较大,早龄期抗开裂能力强。超高掺混凝土是具有发展前景的绿色高性能大坝混凝土。     

堆石料残余体应变对计算面板堆石坝永久变形的影响

混凝土面板堆石坝地震永久变形的预测非常重要。根据它可直接判断大坝的安全,并为抗震预留坝高提供依据。一个时期以来,同时计入堆石料残余体应变对面板坝永久变形计算有多大影响存有争议。采用饱和排水动三轴试验方法得到的动应力～残余应变关系计算坝体的永久变形,所得数值一般偏大。而风干堆石料在排气状态下的三轴试验,目前只能考虑残余剪应变。本文利用前人对不同试验方法得到的动应力～残余应变关系进行面板堆石坝地震永久变形计算做了比较,结果表明：由于坝体运用期间有部分堆石浸水,故其永久变形的计算对浸水线以上坝体采用风干料排气试验结果只考虑残余剪应变,浸水线以下坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变,比整个坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变为合适。     

基于时序分解与深度学习的堆石坝变形预测

堆石坝变形监测数据是一种时间序列数据,可以用时序预测模型挖掘其规律并进行预测。本文利用时序预测模型提出一种堆石坝变形预测方法,该方法首先采用时间序列分解（seasonal-trend decomposition procedure based on loess,STL）将堆石坝变形监测数据分解为趋势项、周期项和不规则波动三部分,再使用经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）对不规则波动平稳化处理,最后利用长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）预测分解后的序列,并利用贝叶斯优化方法进行超参数优化。为评估该方法的预测效果,以水布垭面板堆石坝为例,通过控制训练时长、预测时长、离群值数目等变量进行多组仿真实验,并与其他时序预测模型对比。结果表明该方法预测精度较高,适用性较广,对于堆石坝的性状评估具有一定的应用价值。     

西龙池下库沥青混凝土面板堆石坝的应力变形分析

西龙池抽水蓄能电站下库大坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝址地质地形条件复杂。本文采用沈珠江双屈服面模型和Burgers粘弹性模型分别模拟堆石材料和沥青混凝土材料的应力应变关系，对该坝进行二维及三维应力变形有限元分析。计算结果较合理地揭示该坝在施工和蓄水过程中的受力和变形性状。本文对面板计算参数进行了敏感性分析，重点研究覆盖层不均匀沉降对面板变形的影响，并对改善面板变形情况的工程措施进行了模拟计算和可行性分析。     

施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响

本文简要介绍拉格朗日不连续变形分析（LDDA）和以黏弹性边界为吸能边界的地震输入方法。用LDDA模拟拱坝横缝、诱导缝和施工期温度裂缝,对西南地区某300米级高拱坝进行有限元网格剖分,研究对比有、无施工期温度缝情况下坝体的静动位移和应力,温度缝的张开和滑移以及缝端的应力。得出以下结论：施工期温度缝可明显增加静位移,但动位移相差不大,作为衡量裂缝扩展的缝端应力未超过混凝土的抗拉强度。     

积石峡面板堆石坝湿化变形分析

针对积石峡面板堆石坝的开挖料进行了湿化试验,结果表明开挖料的湿化剪应变主要与当前应力水平有关;湿化体应变不仅与当前的围压有关,还与当前的应力水平有关.在分析试验得出的基本规律的基础上改进了沈珠江湿化模型,与试验结果对比表明该模型能够较好地模拟开挖料的湿化特性,并可以模拟开挖料湿化变形的剪胀性.基于改进的湿化模型对积石峡面板堆石坝蓄水引起的湿化变形进行了三维有限元分析.结果表明大坝蓄水后坝体发生指向下游的顺河向位移及竖向沉降增量;面板的挠度增大,顺坡向压应力出现压应力增量;面板水平向压应力和拉应力均有所增加,拉应力仍主要分布在面板两侧.