土工格栅加筋高土石坝的动力弹塑性分析

在高土石坝动力反应特性的基础上,建立了土工格栅加筋高土石坝的弹塑性分析模型,并利用该模型对土工格栅加筋高土石坝的受力情况、变形和破坏机理进行研究,分析了土工格栅的连接方式、长度、刚度以及铺设间距等参数对高土石坝变形的影响。计算结果表明：选择模量高、延伸率适宜的土工格栅对减少坝顶的位移和提高坝体的稳定性具有明显效果;土工格栅所受内力从下往上逐渐减小,最大内力出现在底层;当格栅长度超过潜在滑裂面一定长度后,再增加格栅长度对永久位移的影响已不明显。研究结果可以为实际工程设计提供参考。     

吸湿条件下土工格栅加筋膨胀土边坡稳定分析

正在设计中的中国南水北调中线工程有约340km的渠段通过膨胀土(岩)地区,拟采用土工格栅加筋膨胀土开挖料处理膨胀土(岩)渠坡.为研究吸湿条件下土工格栅加筋的效果,基于土工格栅与压实膨胀土间相互作用的试验结果.以及提出的膨胀土吸湿变形的模拟方法,对土工格栅加筋膨胀土边坡的应力与变形进行了数值分析.采用Mohr-Coulomb模型模拟膨胀土,线弹性模型模拟土工格栅;并采用理想弹塑性模型模拟土工格栅与压实膨胀土间的界面.研究了土工格栅与膨胀土的界面和压实膨胀土的强度参数,以及土工格栅的弹性模量等因素对加筋效果的影响.研究结果表明:土工格栅与压实膨胀土间界面的强度参数对加筋效果的影响较大;而采用相同的加筋参数,填土的强度参数对坡体的水平变形影响不大;土工格栅的弹性模量越大,对边坡变形的约束作用越明显.     

高土石坝复合加筋抗震加固技术开发与应用

针对高土石坝的抗震安全这一我国西部强震区水电开发中的重要问题,在总结以往高土石坝抗震措施优缺点的基础上,同时吸收柔性加筋材料(土工格栅)和刚性加筋材料(钢筋)在高土石坝抗震加固方面的优点,开发了一种高土石坝复合加筋抗震加固技术,并阐明了高土石坝复合加筋抗震加固技术的开发背景、结构形式及技术特点。通过大型振动台模型对比试验验证复合加筋抗震措施的有效性和可靠性,结果表明:与未加筋模型坝比较,复合加筋抗震加固技术能降低坝体地震永久变形,有效抑制坝顶堆石松动,具有一定的减震与隔震作用。该复合加筋抗震加固技术已在坝高295 m高的两河口心墙堆石坝抗震设计中得到应用。     

土工格栅加筋土挡墙土压力测试与有限元分析

为研究土工格栅加筋土挡墙内的土压力分布规律, 结合某试验段挡墙土压力现场测试, 采用有限元法进行了计算分析。分析了土工格栅参数及填料重度对挡墙内土压力分布规律的影响, 研究结果表明:①挡墙面板处的水平土压力, 数值解均小于规范设计值, 随加筋间距减小、刚度和长度的增大而减小;填料重度则对其无明显影响。②基底处垂直土压力在面板附近有明显波动, 部分数值超过规范设计值, 其它位置的计算值与设计值基本符合;土工格栅加筋性能则对其无明显影响。     

土工格栅筋土界面摩阻力分布拉拔试验研究

通过土工格栅拉拔试验对筋土界面摩阻力横向分布进行了研究,通过千分表测试土工格栅不同位置处的位移,将位移转换成土工格栅应变,根据格栅的抗拉弹性模量得到土工格栅不同位置处的筋土界面摩阻力。试验结果表明:筋土界面摩阻力的峰值出现在土工格栅的横肋处,并沿横肋向两侧逐渐减小;对于单向土工格栅,格栅横肋不仅能够提供筋土界面摩阻力,而且能通过嵌锁作用限制土体的变形,能显著提升土工格栅的加筋效果;土工格栅前半段的筋土界面摩阻力先得到发挥,然后后半段的筋土界面摩阻力逐渐得到发挥。     

高面板坝土工格栅加固机制及抗震加固效果分析

现有土石坝震害调查、模型试验以及动力反应分析等研究结果表明,靠近坝顶区的上部坝坡是土石坝抗震的薄弱部位。目前强震区高土石坝抗震设计多采用土工格栅来加固上部坝坡,以提高坝顶区抗震稳定性,如何合理评价土工格栅的加固效果是国内外学者关注的焦点。本文在系统总结土工格栅加固机理的基础上,基于准黏聚力加固机理和等效复合体计算模型模拟土工格栅加固作用,从坝坡抗震稳定、坝体地震永久变形和面板防渗体系安全等方面对土工格栅加固高面板坝的加固机制及抗震加固效果进行了综合分析评价。结果表明：(1)格栅和堆石料的相互作用使得堆石料具有了一定的整体性,其刚度和强度均有一定程度的提高;(2)格栅加固可以限制堆石体侧向移动,提高坝坡整体性和稳定性,减少坝体地震永久变形,从而改善面板应力分布和减少面板接缝位移,提高防渗系统的安全性;(3)土工格栅对高面板坝具有综合的加固效果,需要采用综合性评价方法进行总体评价。     

土工格栅加筋包边填砂路堤模型试验研究

为探究包边填砂路堤荷载作用下的极限承载力特性、破坏形态规律及加筋性状,设计了土工格栅加筋包边填砂路堤结构,改装美国GCTS公司的USTX-2000动静三轴加载装置进行加载,通过改变加筋层数、筋材布置长度及包边土厚度对土工格栅包边填砂路堤进行一系列试验。对不同工况下包边填砂路堤的极限承载力、封层及坡面法向累积变形、位移变化进行研究。试验结果表明:土工格栅加筋和增加包边土厚度可以显著提高包边填砂路堤的极限承载力,并能减小封层中、封层右及坡顶、坡中的法向累积变形;无筋路堤的滑动面在路堤内呈折线状且并未通过坡脚侵入地基,在坡顶的黏土和砂芯交界处产生最大位移;土工格栅加筋及增加包边土厚度可以使滑动面向路堤内部迁移但形态不变,且最大位移处向路堤内部迁移。     

土工格栅反包加筋土路基的变形特性及影响因素

依托某土工格栅反包面板加筋路基变形破坏的工程实例,考虑反包面板的特殊性,采用有限差分软件FLAC3D研究了填土压实度和加筋层间距对加筋路基变形的影响,并探讨了土工格栅反包加筋土路基的变形特性。模拟结果表明:加筋路基的沉降差异、侧向变形、加筋内力均随填土压实度的减小而增大,且随土工格栅层间距的增大而增大,施工中应注意控制边缘处填土的压实度和下部加筋的间距;在路基加筋区域和非加筋区域交界附近存在较明显的差异变形;土工格栅反包面板加筋土路基的潜在破裂面偏向土体内部发展。     

土石坝的若干新技术(二)

４土工合成材料广泛应用于土石坝土工合成材料是土工膜、土工织物、土工格栅、土工网的总称。土工膜用于防渗，可分为纯土工膜、加筋土工膜、组合土工膜。土工织物用于反滤、排渗、隔离。土工格栅用于岩土加筋。土工网用于隔离、园艺、岩土轻型加筋。另外还有植草土工织物...     

注浆加筋减载涵洞土压力和内力的数值分析

为降低高填方涵洞所受荷载及涵体内力,提出了涵洞注浆加筋减载方法。采用有限元数值模拟计算了仅注浆加固和注浆加固结合加筋减载后的涵顶土压力和拱圈内力,对涵洞两侧不同范围注浆加固时的减载效果进行对比分析。通过参数分析,研究了格栅刚度及注浆区模量对涵顶土压力及拱圈内力的影响。结果表明,涵墙外注浆加固范围可取1/2涵洞宽度;在注浆加固区顶部铺设土工格栅能进一步降低涵顶土压力和拱圈内力;增大格栅刚度对提高减载效果作用很小;注浆区模量对涵顶土压力和拱圈内力有较大影响,当注浆区模量接近100 MPa时,涵顶土压力和拱圈内力达到较小值,进一步提高注浆区模量,涵顶土压力和拱圈内力减小并不明显。     

黑山峡河段一级开发方案枢纽布置设计

黑山峡河段两个开发方式的勘测设计工作进行了50多年，一级开发大柳树高坝枢纽布置设计以土质斜心墙堆石坝为推荐方案，混凝土面板堆石坝为备用方案。南京水利科学研究院对一级开发大柳树粘土斜心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元静、动力计算；西安理工大学对一级开发大柳树高土石坝洞群围岩稳定性、高边坡进行了分析研究。一级开发大柳树高土石坝存在地下洞室的施工风险、高边坡的稳定风险、建筑物地震风险及工程投资风险。     

基于滑弧动力有限元耦合法的高土石坝坝坡稳定性分析

为研究高土石坝坝坡的稳定性,以某水电站高土石坝坝坡为例,采用条分法与有限元法耦合的计算方法进行分析,选取3个典型断面,对其设计工况和校核工况下的上下游断面的安全系数进行计算。计算结果表明:(1)下游坝坡最小安全系数比上游大,设计工况安全系数比校核工况安全系数大;(2)3个断面在各工况下取得最小值的时刻近似,符合坝坡稳定的计算规律;(3)经过动荷载分析,大坝坝坡在设计地震动作用下是稳定的,考虑到高坝的"鞭鞘效应",建议在河床中部坝段坝高4/5以上区域采取适当的抗震措施,如加密钢筋、加大堆石粒径、采用胶结堆石料、坝坡加护面层等。研究结果表明,采用条分法与有限元法相结合的方法评价高土石坝坝坡的稳定性,比单一评价方法更科学、可靠。     

堆石料与土工格栅间拉拔特性试验研究

针对目前土石坝工程中最常采用的双向塑料焊接土工格栅和双向涤纶经编土工格栅,采用大型拉拔试验设备完成了两种格栅在堆石料中的拉拔试验,以研究其与堆石料的相互作用机制及加筋效果。试验结果表明：拉拔位移较大时,塑料焊接格栅的格栅节点达到极限强度而发生剥离破坏,造成拉拔力的阶梯式衰减,节点强度是控制界面强度的重要因素且法向作用的荷载大小对节点强度的影响不大;而涤纶经编格栅拉拔力“硬化”现象明显,试验初段,由于格栅材质柔度较大,横肋阻力作用不明显,抗拉拔力由纵肋摩阻力和节点端承阻力提供,经过较大的拉拔位移后,格栅节点并未发生剥离破坏。     

土石坝低弹模混凝土防渗墙设计关键技术

针对土石坝混凝土防渗墙受力变形机理研究,通过大量室内低弹模混凝土材料性能试验,提出了土石坝混凝土防渗墙性能指标的技术要求,以及结构计算、厚度确定、土石坝设置低弹模混凝土防渗墙后上游坝坡稳定计算等方面的设计方法。研究成果已应用于桥下、坂头等水库除险加固工程实践中,原型观测结果表明工程防渗加固效果良好。     

瀑布沟心墙堆石坝地震裂缝分析

本文首先建议了判别土质心墙坝地震裂缝的应力与变形判据。然后，运用“南水”双屈服静力弹塑性数值模型及等价粘弹性动力模型，结合瀑布沟高心墙堆石坝进行了６种方案的静、动力应力应变计算。对该坝产生地震裂缝的可能性提出了判断分析。在此基础上，提出了高土石坝地震裂缝分析方法与抗裂措施。     

湿陷性地基上心墙土石坝应力变形特性分析

利用非线性有限元法,对某湿陷性地基上土石坝进行结构分析.计算中考虑了渗流的作用和土石料的湿陷效应.研究表明,较为深厚和软弱的地基上的心墙坝的变形分布较一般土石坝复杂,应力分布也相对不规则.当地基伴有湿陷性时,这种复杂和不规则程度会进一步加剧,进而影响大坝的安全性.因此,在对这类大坝进行设计时,应充分考虑这些不利因素.     

复杂地震背景下新疆高土石坝抗震设计与应用实践

汶川地震后,国家颁布了新的地震动参数区划图和水电工程抗震设计相关规范。因此,针对新疆山区水库坝址区抗震设计烈度高、地质条件复杂的问题,为了更好的进行新的地震动参数区划、水电相关规范规定下高震区高土石坝的抗震设计和适应新颁地震区划条件下水电规范对老坝抗震复核的要求,结合近年来新疆高土石坝工程实践及国内外土石坝筑坝先进技术和经验,从高地震区动参数选取、坝体结构型式与坝料分区、防渗体结构、坝体压实与沉降变形控制、大坝抗震措施等方面对新疆高土石坝抗震设计和应用实践现状进行了系统总结,提出复杂地震背景下新疆高土石坝建设应遵循"稳、控、防、排"4字抗震设计理念进行抗震措施设计,并对新的地震动参数区划条件、新规程和规范要求下新疆高土石坝抗震安全评价及老坝抗震复核等工作中存在的问题进行了探讨,给出了相应的建议。对新疆土石坝抗震设计和应用实践的总结以及对新的条件和要求下新疆高土石坝抗震安全面临的问题的探讨和建议可为类似环境条件下的坝工建设提供技术借鉴。     

宋各庄水库大坝变形观测与资料分析

受各种因素影响,土石坝建成后均会产生变形.当变形过大,超过了允许值,就会对坝体安全造成影响.对宋各庄水库建库以来坝体变形观测资料进行整理分析,对坝体变形是否趋于稳定做出结论,并通过倾度计算,分析坝体内部产生裂缝的可能性.     

近断层脉冲型地震动对深厚覆盖层上高土石坝动力响应的影响研究

近年来,近断层地震动引起了工程界的密切关注,水工方面的相关研究主要集中在混凝土重力坝,对高土石坝的研究甚少,尤其是近断层脉冲型地震动的影响尚不明确。因此,结合我国西部强震区一些已建和拟建在深厚覆盖层上的高土石坝,开展脉冲型地震动对高土石坝抗震安全的影响研究是十分必要的。采用弹塑性本构模型进行有限元计算,对比分析脉冲型与非脉冲型地震动作用下大坝的动力响应。结果发现,脉冲型地震动对深厚覆盖层上高土石坝的加速度响应有一定影响,并使坝体在极短的持时内产生较大的坝体变形,不利于大坝安全。因此,建议在强震区、深厚覆盖层上修建高土石坝时,将近断层脉冲型地震动作用下的大坝抗震安全评价作为一个关键环节。     

宋各庄水库大坝变形观测与资料分析

受各种因素影响,土石坝建成后均会产生变形。当变形过大,超过了允许值,就会对坝体安全造成影响。对宋各庄水库建库以来坝体变形观测资料进行整理分析,对坝体变形是否趋于稳定做出结论,并通过倾度计算,分析坝体内部产生裂缝的可能性。