V形河谷高面板堆石坝应力应变仿真计算研究

采用三维有限元法对V形河谷高面板堆石坝应力应变进行全过程仿真计算分析,得到V形河谷超高面板堆石坝应力应变变化的一般规律,计算模型分析比较了带地基计算与不带地基计算的差别,以及V形河谷的特殊性和三维计算的必要性,仿真计算中考虑了面板与坝体及趾板间的接触和用邓肯-张E-B模型仿真计算的过程与规律.对V形河谷堆石坝设计计算具有一定的参考和指导意义.     

面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。     

勐野江面板堆石坝二维动力反应分析

采用等价粘弹性模型,对勐野江面板堆石坝进行了地震峰值加速度为0.146 g的二维地震响应计算分析,比较全面地了解了面板堆石坝坝体的加速度、动位移和永久变形分布规律,为坝体结构设计、坝体抗震稳定性的确定提供了重要依据.     

古水水电站高面板堆石坝坝体填筑程序与变形控制研究

文章简要介绍了古水面板堆石坝采用Clough—Dunc＆n接触面模型模拟计算分析多种坝体填筑程序下面板发生脱空的状况,研究了坝体填筑中分期填筑高差、填筑超高、预沉降期等坝体填筑分区技术参数与面板变形控制的关系,研究表明不同坝体填筑程序面板脱空的大小有明显的差异,优化坝体填筑分期分区施工程序是减小和避免面板脱空、控制坝体变形的有效手段;结合古水面板堆石坝的坝体填筑程序优化研究,建立了高面板堆石坝填筑分期分区优化粒子群算法模型,采用异质粒子群算法对坝体分期分区进行优化计算,实现在分期分区优化中对高面板堆石坝变形的控制。     

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟.工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的.同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性.     

基于邓肯E-B模型的面板堆石坝应力变形分析——以毛家河水库面板堆石坝为例

为定量分析拟建毛家河水库面板堆石坝在不同工况下的应力变形特性,基于邓肯E-B模型基本原理,采用ANSYS建立了面板堆石坝三维有限元模型,将模型数据导入ABAQUS进行非线性求解计算。通过对毛家河水库面板堆石坝在完建期、正常蓄水位和校核蓄水位3种工况下坝体和面板的应力变形特性进行分析,结果发现:面板堆石坝坝体和面板的应力状态较好,应力普遍较低,坝体变形适中,蓄水后面板大部分区域处于受压状态,仅在纵缝底部出现较大拉应力,但分布范围有限。说明该面板堆石坝满足静力应力应变的相关要求,面板堆石坝的设计是可行的。     

公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形规律分析

利用公伯峡水电站电磁式沉降管和水管式沉降仪实测的坝体沉降监测资料,对堆石体的分层压缩率和坝体沉降回归统计模型进行了计算分析,深入研究了公伯峡面板堆石坝坝体沉降的变形规律.通过电磁式沉降管和水管式沉降仪监测资料的对比分析可以看出,2种监测方法相结合监测面板堆石坝的沉降变形,效果较好.     

不同主次堆石料模量比的面板堆石坝特性研究

面板堆石坝的主次堆石料分区使面板堆石坝坝体应力路径变得复杂,对坝体变形影响很大,因此主次堆石料的合理布置对坝体位移及稳定性有着重要影响。以国内某面板堆石坝工程竣工期和蓄水期的变形特性研究为例,运用E-B模型与ADINA软件自带的Law3模型进行数值仿真计算,考虑主次堆石料模量比从0.75∶1逐渐变化到1.5∶1四个方案,对比分析了不同主次堆石料模量比下坝体水平位移和竖向位移的分布特征,并通过考虑堆石料的流变特性,分析流变对坝体堆石料水平位移和竖向位移的影响。研究基于不同主次堆石料模量比的面板堆石坝流变特性,提出当主次堆石料模量比为1.5∶1时坝体与面板有较好的变形协调性。     

水布垭面板堆石坝施工期沉降变形分析

面板坝坝体的沉降和变形影响着混凝土面板的应力和变形,进而影响坝体的安全,高面板坝更是如此.通过对水布垭面板堆石坝在二期面板浇注前的坝体实测沉降结果与计算预测结果以及其它已建高面板坝观测结果比较,得到了高面板堆石坝施工期坝体沉降变形的一般规律.本结论对高面板堆石坝结构设计有参考作用,同时也证明了水布垭面板坝设计理念和施工方法的合理性.     

古水水电站面板堆石坝应力变形数值仿真计算研究

通过数值仿真手段,对云南澜沧江古水电站面板堆石坝进行应力变形计算,并针对坝体的位移、应力、应力水平以及面板的挠度变形进行了分析研究,并针对所拟定的三组计算参数方案进行敏感性分析。结果表明:古水面板堆石坝坝体及面板的应力变形分布符合一般规律,坝体堆石料的变形及面板的挠度变形均较为适中,坝料抗剪具有较高的安全裕度,总体来说,坝体及面板的应力变形在可控范围之内。     

吉林台混凝土面板砂砾-堆石坝填筑中的质量监理

吉林台一级水电站大坝为混凝土面板砂砾-堆石高坝。该电站地处高寒、高地震烈度区,大坝填筑质量控制难度大。为此,对坝料分区、分期和碾压要求,料源选择,施工参数的确定,质量控制措施等进行了精心的勘测、设计、现场实验,制定了切实可行的措施,并在实际施工中逐步完善。从取样检测、大坝沉降观测及质量评定结果看,大坝填筑质量优良。     

基于增量动力分析与多层感知机的 混凝土坝地震易损性评估

传统坝体地震易损性评估所采用的非线性数值模拟手段的计算量很大，为兼顾大坝地震易损性评估的高效 性与准确性，提出基于增量动力分析（incremental?dynamic?analysis,?IDA）与多层感知机（multilayer?perceptron,?MLP） 的混凝土坝地震易损性评估方法。以我国西北地区某混凝土重力坝为例，建立三维坝体-库水-地基有限元模型并 开展多组地震响应计算。利用等步长调幅处理所选地震动记录，并采用三向地震进行幅值输入；选取峰值 [ 地 面 ] 加速度（peak?ground?acceleration,?PGA）为地震动强度指标，坝顶顺河向位移为大坝损伤指标，初步进行混凝土 坝易损性分析。提取各地震动特性参数作为输入，坝顶顺河向位移为输出，训练并测试 MLP 模型；扩充地震动以 获取各地震动特性参数，利用 MLP 模型进行坝顶顺河向位移的快速预测，实现有限元结果的扩充，进行混凝土坝 易损性分析，并绘制易损性曲线。结果表明，将 MLP 模型引入分析可有效扩充数据量，利用 IDA-MLP 耦合方法 建立的大坝地震易损性曲线符合实际规律，验证了采用 MLP 模型预测混凝土坝损伤指标进而扩充数据的可行性， 在保证精度的情况下大幅提高计算效率，为同类型水工建筑物的抗震安全评价和防震减灾提供科学依据。     

Numerical Simulation of Flood Wave Propagation in Two-Dimensions in Densely Populated Urban Areas due to Dam Break

Dams are important structures having many functions such as water supply, flood control, hydroelectric power and recreation. Although dam break failures are very rare events, dams can fail with little warning and the damage at the downstream of the dam due to the flood wave can be catastrophic. During a dam failure, immense volume of water is mobilized at very high speed in a very short time. The momentum of the flood wave can turn to a very destructive impact force in residential areas. Therefore, from risk point of view, understanding the consequences of a possible dam failure is critically important. This study deals with the methodology utilized for predicting the flood wave occurring after the dam break and analyses the propagation of the flood wave downstream of the dam. The methodology used in this study includes creation of bathymetric, DEM and land use maps; routing of the flood wave along the valley using a 1D model; and two dimensional numerical modeling of the propagation and spreading of flood wave for various dam breaching scenarios in two different urban areas. Such a methodology is a vital tool for decision-making process since it takes into account the spatial heterogeneity of the basin parameters to predict flood wave propagation downstream of the dam. Proposed methodology is applied to two dams; Porsuk Dam located in Eski?ehir and Alibey Dam located in Istanbul, Turkey. Both dams are selected based on the fact that they have dense residential areas downstream and such a failure would be disastrous in both cases. Model simulations based on three different dam breaching scenarios showed that maximum flow depth can reach to 5 m at the border of the residential areas both in Eski?ehir and in Istanbul with a maximum flow velocity of 5 m/s and flood waves having 0.3 m height reach to the boundary of the residential area within 1 to 2 h. Flooded area in Eski?ehir was estimated as 127 km², whereas in Istanbul this area was 8.4 km² in total.     

土卡河水电站厂房坝段应力应变研究

采用数值模拟方法,对土卡河水电站厂房坝段整体混凝土结构及重点部位(进水口、蜗壳、尾水管)和大坝基础进行了应力应变研究.结果表明:坝顶向下游最大位移1 250cm,坝顶最大沉降1 128cm;地震工况下坝趾出现-0 818MPa的拉应力,坝踵在工况6下出现拉应力;蓄水工况下,进水口底部、蜗壳底部、尾水孔周边均存在极值约为-0 5MPa的拉应力.     

基于混沌遗传算法的碾压混凝土坝力学参数反分析

坝体物理力学参数是衡量坝体质量的一项重要指标,如何获取碾压混凝土坝当前实际的物理力学参数是分析和评价大坝安全性态的前提和关键。根据碾压混凝土坝施工过程、压实机理和层面特性等,将碾压混凝土坝力学参数识别反问题作为优化问题处理,系统地研究并建立了碾压混凝土坝变形力学参数反分析理论和方法。为克服传统遗传算法的早熟缺点,在处理优化问题时引入混沌遗传算法,并应用混沌遗传算法对某碾压混凝土坝的横观各向同性变形参数和渐变参数进行了反演。最后将横观各向同性模型与参数渐变模型计算值和实测值进行对比分析,验证了反分析理论和方法的正确性,同时也说明了参数渐变模型的合理性和正确性。     

基于层面参数等效的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

受施工、龄期、环境及服役期大坝承受的反复静动荷载等多因素影响,坝体和层面出现不同程度的劣化损伤,碾压层本体及层面物理参数呈渐变特性。针对碾压层内力学参数渐变的特性,提出了相应物理参数的等效算法,且给出了耦合性态参数间的数学转换关系,分析坝体应力场与渗流场相互影响机理,据此建立了考虑层内参数渐变的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析模型,并编制了相应的有限元分析程序。工程实例分析表明,耦合作用致使大坝的渗流场发生改变,坝体的应力较未耦合时普遍偏大,坝踵处的应力集中显著;渗流场与应力场耦合作用激励下的不利因素可为大坝的设计、施工及安全运行提供参考。     

澄碧河水库主坝塑性混凝土防渗墙施工技术及质量控制

介绍了澄碧河水库主坝坝体填土压实性不足,坝顶出现的不均匀沉降和裂隙等问题。大坝加固采用塑性混凝土防渗墙施工,论述了塑性混凝土防渗墙施工的主要内容,探讨了施工工艺流程及各施工阶段的质量控制措施。     

复杂岩基上的拱坝多拱多梁法应力分析

多拱多梁法（试载法）是拱坝应力体魄 主要方法，其中坝基变形常采用伏格特公式粗略计算。为提高地基变形的计算精度在对含有许多软弱夹层复杂地基的双曲拱坝的试载法应力分析中，除了采用伏格特公式外，还采用三维有限元法计算坝基变形，并对坝基软弱夹层处理前后的坝体应力和位移进行比较。计算成果表明，采用有限元法计算坝基变形是必要的，对软弱夹层进行处理有利于减小坝体位移和应力。     

不确定性大坝地基几何尺寸智能识别初探

大坝地基实际几何尺寸存在不确定性,将监测点相对位移作为输入,坝体混凝土、岩基材料参数和地基几何尺寸作为输出,建立了不确定性地基几何尺寸识别神经网络模型。该模型采用均匀设计原理进行材料参数组合,根据不同地基几何尺寸建立的大坝-地基有限元模型的稳定渗流体荷载分布,获得样本进行学习,以此训练好的网络来描述大坝混凝土、岩基材料参数及地基几何尺寸和坝体变形的非线性关系。将大坝实测位移分离出的水压分量输入训练好的网络,可自动识别出大坝混凝土和岩基的材料参数以及地基几何尺寸。算例分析表明,建立的不确定性大坝地基几何尺寸识别神经网络模型是可行的。     

RCC坝力学参数反演不唯一性概率统计分析方法探讨

由于室内试验确定的混凝土坝力学参数与实际参数存在较大差异,目前混凝土坝工程上常基于实测变形采用优化算法或仿生算法反演获得混凝土坝力学参数,然而多参数反演不唯一性问题尚未解决。针对反分析不唯一性问题,考虑到大坝混凝土弹性模量和强度之间密切相关,基于大坝混凝土强度标准值的定义方法,建议基于实测变形进行多次力学参数反演,然后对反演结果进行概率统计分析获得概率分布函数,依据80%保证率确定反演参数。结合高寒地区某碾压混凝土(RCC)坝实测变形,验证了本文提出的反演参数不唯一性概率统计分析方法。分析表明该方法可以获得相对稳定的坝体及坝基力学参数反演值,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。