施工期高心墙堆石坝沉降变形监控模型构建研究

高心墙堆石坝施工期具有环境复杂性以及变形不确定性,其监测数据表现为一系列包含噪声且波动性较大的短序列数据。针对高心墙堆石坝施工期沉降监测数据序列短、信息贫、突变性等特点,基于高心墙堆石坝实测数据,综合运用灰色理论和马尔可夫链理论,构建了施工期高心墙堆石坝灰色马尔可夫链预测模型,给出了计算流程,开发了计算程序。最后将该预测模型用于某高心墙堆石坝,结果证明了施工期高心墙堆石坝灰色马尔可夫链预测模型的有效性。     

高心墙堆石坝瞬变-流变参数解耦反分析方法及变形预测

高心墙堆石坝材料分区较多,且静力模型和流变模型参数均不相同。为了避免二者同时反演时巨大的计算量,并进一步提高反演参数的准确性,更好地分析堆石坝应力变形、进行变形预测,考虑堆石体瞬变和流变参数的解耦关系,对瞬变和流变参数进行解耦反演分析。以瀑布沟心墙堆石坝为例,在参数敏感性分析的基础上,利用堆石坝施工期、第一次满蓄水期、第二次满蓄水期的变形监测资料,以敏感性较强的参数为待反演参数,采用基于基因片段差异度的遗传算法和径向基函数神经网络(RBF)构建反演平台,对瞬变-流变模型参数进行了解耦反演分析。反演结果表明,计算值与实测值在数值和变化规律上总体符合较好,反演结果较为合理可靠。     

瀑布沟水电站施工期大坝监测成果分析

通过对瀑布沟水电站心墙堆石坝坝体施工期不同断面不同桩号渗流、土压力以及沉降变形等监测成果的分析,阐述了砾石土心墙渗流、应力的变化规律及特征值,并得到了坝基沉降量,对心墙的施工质量进行了初步评价。同时分析了施工期影响大坝孔隙水压力的因素,指出砾石土心墙与边坡的变形均为受拉,最大沉降发生在坝体填筑层中部,符合坝体沉降变形的一般规律。     

瀑布沟水电站大坝砾石土心墙施工监测分析

瀑布沟水电站砾石心墙堆石坝,最大坝高186m,根据施工期监测砾石土孔隙水压力、土压力及沉降变形,说明在砾石土心墙施工时,必须适度地控制含水量和填筑进度。     

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。     

300m级特高土石坝施工期心墙沉降监控模型研究

心墙沉降是两河口高土石坝的控制性安全监测项目,结合室内试验、监测、施工进度等资料,研究了心墙砾石土的沉降特性,建立了施工期沉降监控模型。研究表明:沉降变形的发展呈明显的阶段性,即沉降环埋设初期的快速沉降期、填筑进度平缓进行的匀速沉降期以及填筑高峰期的加速沉降期;以填筑因子与时效因子为组合的监控模型具有良好的解析力与拟合度,计算实例4个测点判定系数R 2在0.938~0.972;施工期沉降产生的主导因素是填土层上覆的外压荷载,就已填筑高程1/2~2/3区段而言,施工期沉降变形所占的填筑分量与时效分量分别约占95%与5%;监控模型具有良好的外延性,在近1个月外延区间中预测误差不超过9.04 mm,通过不断延长建模时序以修正模型参数,可提高预测精度进而指导施工。     

瀑布沟砾石土心墙堆石坝施工期监测分析

以瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝施工期变形、应力监测资料为基础,对其主要监测断面的变形特征和应力分布进行了探讨.分析表明,心墙和堆石区最大沉降均位于1/3坝高上下;拱效应最强烈的部位也在1/3坝高处,与心墙坝壳沉降差最大的位置一致;孔隙水压力主要与土料含水量和施工进度有关.     

基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30 mm。     

300m级超高斜心墙和直心墙堆石坝应力变形分析

为了优化设计和安全评价,对某300 m级超高直心墙堆石坝和作为比较方案的斜心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算。对坝体堆石料采用邓肯张E-B非线性弹性模型,对高塑性黏土与混凝土结构接触面采用Goodman单元模型,分43级荷载对坝体的施工和蓄水过程进行模拟,比较分析两种坝型在蓄水期坝体和心墙的应力和变形性状。结果表明,相对直心墙方案,斜心墙方案计算所得坝体的最大水平位移相对较小,垂直沉降较大。斜心墙方案下心墙两岸坝肩处高应力水平区域有所减小,可以适当改善心墙上游面单元的应力和变形条件。斜心墙方案下心墙的拱效应相对较弱,其抗水力劈裂的性能稍好。     

水牛家堆石坝坝体变形对材料参数敏感性分析

针对水牛家心墙堆石坝坝址处可供选择的筑坝材料较多的情况,采用基于邓肯-张E～υ模型的非线性有限元法,对水牛家心墙堆石坝在运行期的变形进行分析.通过等比例变换心墙料、反滤料、过渡料、堆石料的参数值,得出每种参数指标变化对坝体变形的影响,进而得出坝体变形对各种筑坝材料的敏感性,为堆石坝的选材提供必要的参考依据.     

双江口高堆石坝坝料流变特性及三维有限元分析

300 m级高堆石坝的流变变形不可忽略。对最大坝高达到312 m的双江口心墙堆石坝上下游坝壳料进行了流变试验,发展和完善了计算流变变形的数学模型并整理了相关计算参数,采用三维有限元方法分析了流变对大坝变形的影响。结果表明:(1)坝料流变引起的广义剪应变随应力水平的增加而增加,引起的体积应变增量随围压的增加而增加,亦随应力水平的增加而增加;(2)流变引起的变形增量在填筑与蓄水期为自上下游两侧向心墙方向挤压,而在运行期则是由心墙向上下游两侧挤压;(3)考虑流变变形后蓄水期坝体最大沉降增加约22%,而运行期的流变变形相对较小。     

双江口水电站心墙堆石坝应力应变数值分析

采用三维静力有限元法,基于邓肯-张非线性弹性模型,模拟了双江口高心墙堆石坝在竣工期、蓄水期的应力与变位.研究了应力分布和极值应力的量值、区位.计算结果最大沉降变位为2.907m,约占坝高0.93%,与类似工程相比沉降占坝高百分比较小.对上游堆石应力水平较高区域给出了工程建议.     

基于统计模型的高心墙堆石坝沉降变形研究

通过研究大坝沉降的统计模型,结合某高心墙堆石坝的实际工程概况,确定了坝体沉降变化的主要影响因子,在此基础上建立满足该大坝沉降规律的统计模型,采用多元回归分析方法确定了坝体典型剖面上测点的沉降模型,运用建立的沉降模型对测点沉降变化进行拟合和预测,验证了建立沉降模型的有效性。同时对各测点的观测值进行分离,进而定量分析填筑、水压和时效分量对坝体沉降的影响作用。     

塘冲堆石坝施工期沉降反演分析及长期变形预测

在整理分析塘冲水库面板堆石坝施工期沉降观测资料的基础上,采用模拟退火算法对坝体堆石料邓肯E-B模型的参数及流变模型参数进行反演分析。反演结果表明,基于反演参数的沉降计算值与实测值吻合很好,在反演参数的基础上对蓄水后坝体的长期变形进行预测,预测结果表明,坝体的流变变形量不大,最终大坝的变形、面板应力应变、各周边缝变形均在在合理范围以内,满足设计要求。     

四方井粘土心墙堆石坝施工期监测资料分析

为研究宜春市四方井水利枢纽粘土心墙堆石坝施工期变形特性,依据工程施工期监测资料,对其主要监测断面的变形特征及分布规律进行了分析。结果表明,大坝变形符合面板堆石坝施工期的一般规律,变形量较小,施工质量良好,研究结果可供类似工程参考。     

白溪面板堆石坝沉降监测资料统计分析

根据面板堆石坝的变形特性和原理,采用分段拟合法,以2条不同的回归曲线分别拟合面板堆石坝施工期、运行期的沉降,建立相应的统计分析模型;根据白溪面板堆石坝垂直位移实测数据,以单纯形法和线性回归两步交叉进行统计回归分析,取得了较高精度的结果.综合分析认为,白溪面板堆石坝累计沉降量相对较小,垂直位移变形基本收敛趋于稳定.     

铜场水库大坝施工期渗流及变形资料分析

通过对坝体0＋090桩号及0＋145桩号施工期沉降及渗流监测成果的分析,初步分析了铜场水库大坝施工期在孔隙压力水和上游水位的共同作用下,心墙内渗透水位上升和沉降量明显偏大的原因。监测成果表明：①坝体施工期沉降量偏大但沉降监测成果符合一般变化规律;②心墙碾压铺料层厚度较厚,层间结合部压实密度较低,心墙压实度较低的部位有少量水渗入;③0＋090与0＋145断面的倾度为0.001%～0.067%,说明心墙沉降比较均匀。     

高心墙堆石坝坝顶裂缝成因分析

土石坝张拉裂缝一般由坝体的不均匀沉降变形引起,是土石坝破坏的主要诱因和表现形式之一。基于变形倾度法及有限元应力应变法,建立了3种高心墙堆石坝坝顶裂缝的判别准则。应用该判别准则,以某心墙堆石坝为例,对其坝顶裂缝的成因做了初步分析,可为在建或拟建高心墙堆石坝坝顶裂缝的预防提供参考。     

渗流-流变耦合作用下深覆盖层面板堆石坝性态演化规律

修建在深厚覆盖层上的面板堆石坝地基和部分坝体处于饱和渗流状态,渗流和变形的耦合作用对坝基和坝体的变形具有一定的影响。通过采用Drucker-Prager塑性模型和时间硬化流变模型描述堆石料和覆盖层砂砾石材料的瞬时变形和流变变形,采用Signorini型变分不等式方法描述堆石料和覆盖层多孔介质材料的渗流过程,在此基础上基于动量守恒原理和Kozeny-Carman方程提出覆盖层上面板堆石坝渗流-流变耦合分析方法。基于渗流-流变耦合分析,研究了渗流-流变耦合作用下覆盖层面板堆石坝的力学特性,分析了渗流作用对面板堆石坝长期变形的影响规律,进而讨论了覆盖层上面板堆石坝的变形机制和演化过程。结果表明：覆盖层地基压缩变形使大坝最大变形位置向下移动至0.3倍坝高位置且面板承受较大的拉应力;大坝流变变形是面板堆石坝的重要变形来源,其引起的坝内沉降增量达27.3%,面板拉应力增量达5.1%;渗流效应对大坝流变变形具有一定的影响,但相对于流变效应引起的应力变形增量整体相对较小。     

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。