单元类型选择对土石坝应力变形计算结果的影响

为准确对比分析土石坝有限元计算时不同单元类型的选择对土石坝应力变形计算结果的影响,利用UMAT子程序,在ABAQUS中开发了邓肯-张E-ν模型。对某心墙堆石坝分别采用8结点等参单元和20结点等参单元进行了有限元计算,并分析两种单元类型的计算结果。结果表明,采用8结点等参单元和20结点等参单元计算得到的坝体沉降和防渗墙应力差异较小。8结点等参单元可有效地用于类似工程的应力变形的有限元分析中。     

ABAQUS有限元分析软件中Duncan-Chang模型的二次开发

以ABAQUS用户子程序UMAT为基础,利用Fortran编程语言,开发研制了Duncan－Chang模型接口程序。通过数值检验表明,所研制的接口程序开发思路正确,可以用于分析实际工程问题。     

南水模型在ABAQUS中的实现及在工程中的应用

ABAQUS作为一款强大的通用有限元分析程序，具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力。标准ABAQUS程序中包含一些材料的通用本构模型，但土体具有弹塑性及剪胀性等特性，因而有必要在ABAQUS中开发出适应土体的本构模型，南水模型则可以很好地反映土体剪胀等特性。为拓展ABAQUS在岩土工程领域的计算能力，利用二次开发工具UMAT和数据接口将南水模型连接到标准ABAQUS程序中。计算表明，这样不仅可以充分利用ABAQUS程序方便、快捷的前、后处理和强大的非线性求解平台，而且还可以完成更复杂、更切合实际土体应力应变有限元的数值计算。     

基于物联网的土石坝实时安全分析评价系统开发

针对目前土石坝施工期性态分析时效性差,计算参数不准确等问题,将物联网技术引入到性态分析中,在实时获取土石坝安全监测数据的基础上实时更新土石坝填筑过程中坝料力学参数,并借助ABAQUS二次开发技术和数据库技术完成施工实际状态信息到数值计算模型的映射,生成了随实际施工状态动态更新的数值计算模型,结合相应的数值分析方法和计算机技术,开发了基于云平台的土石坝实时安全分析评价系统,最终实现了与施工进度相适应的土石坝安全状态的实时仿真分析评价。     

基于ABAQUS的弹脆塑性本构模型二次开发及其应用

在复杂应力状态下,大理岩、花岗岩等脆性岩石呈弹脆塑性破坏形式。利用ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT的二次开发平台,编制完成了基于D—P准则的弹脆塑性模型的UMAT接口程序。论文简要介绍了ABAQUS有限元软件及其UMAT用户材料子程序,重点对基于D—P屈服准则的弹脆塑性本构模型的应力跌落公式进行了推导,并讨论了有关的应力更新算法。最后应用该程序对某引水隧洞工程进行了数值分析,并与理想弹塑性情况下的计算结果进行对比研究。结果表明：与理想弹塑性模型相比,弹脆塑性模型得到的洞周围岩变形和塑性区范围较大,与实际情况更为接近。     

“另类单元生死”在大坝等结构施工仿真中的应用

ABAQUS/Explicit显式有限元适用处理高度非线性事件,但是ABAQUS/Explicit没有类似于隐式有限元的"单元生死"。为此,提出通过ABAQUS/Explicit模块中有限元模型和应力变形场等数据传递方式来模拟"单元生死",并将此方式定义为"另类单元生死"法。然后基于"另类单元生死"法,模拟了小湾拱坝的施工过程。计算结果与Ansys隐式计算相差不大,表明在ABAQUS/Explicit显式有限元计算中,用"另类单元生死"法模拟施工正确而且实用。     

漳州沿海地区土体的残余变形试验研究

利用DSC2000多功能动三轴试验系统,选取粉质粘土和淤泥两种典型海岸地基土进行残余变形特性试验研究。分析了围压、固结比对残余体应变和残余剪应变的影响,分别整理了沈珠江残余变形模型和改进后修正沈珠江模型参数,并对两种模型参数进行了对比。研究得出:残余体应变随着围压的增加而增大,固结比对残余体应变的影响不是很明显;残余剪应变随初始固结比、围压和动应力的升高而增加;针对沈珠江残余变形模型参数与改进后沈珠江模型参数进行了对比,对模型的剪应变进行修正后的结果将会对数值计算的结果产生比较大的影响。     

混凝土MAZARS本构模型在ABAQUS中的数值实现及验证

由于对混凝土的非线性力学行为具有良好的模拟能力,在损伤力学框架内建立起来的MAZARS本构模型已在相关学术界和工程界得到广泛认可,但以非线性分析能力著称的通用有限元软件ABAQUS平台尚未内置MAZARS本构模型。为此,基于MAZARS本构模型基本理论与ABAQUS提供的用户材料模型接口,给出了基于ABAQUS的MAZARS本构模型数值实现流程,进而通过编制UMAT子程序对MAZARS本构模型进行了二次开发。在此基础上,通过开展混凝土单轴拉伸破坏过程模拟验证了程序开发的正确性,并结合混凝土重力坝、拱坝损伤破坏分析进行了初步应用。     

混凝土重力坝施工过程的仿真计算

采用APDL参数化有限元分析技术并结合ANSYS程序,利用ANSYS中的"生死单元"技术以及设置相应的荷载步来实现对重力坝施工过程中自重累加仿真的模拟计算,对自重的一次性施加与分步施加所计算的结果进行了对比,得出一些相关的结论。     

堆石料动力残余变形特性试验研究

通过大型动三轴试验,对某水电站土石坝主堆石料的动力残余变形特性进行了试验研究,并结合数据探讨了沈珠江模型的适用性。分析表明沈珠江残余变形模型计算结果与实际结果有时存在较大偏差,不能很好地描述较高动应力情形下的动力残余变形全过程曲线。充分考虑振次和动应力比对残余变形的影响,对沈珠江模型进行了改进,使残余变形与振次的关系更符合实际。不同动应力和围压下堆石料的残余变形实测值和模型计算值对比表明,改进模型对残余体应变和残余剪应变均能较好地拟合。     

高土石坝试验技术与安全评价理论及应用

我国是世界上高土石坝数量最多的国家,复杂建坝条件和恶劣服役环境下高土石坝建设和长期安全保障面临着严峻的技术挑战。简要介绍了近年来有关坝体粗颗粒料试验技术、坝基覆盖层原位测试技术、高土石坝离心机振动台模型试验技术、高土石坝溃坝离心模型试验技术、高土石坝安全评价以及灾害预测理论等领域的研究成果及推广应用情况。研发了高土石坝粗粒料力学性质试验设备,在深入揭示复杂荷载和变化环境下粗粒料力学性质演化规律及其对高土石坝变形影响机制的基础上,构建了粗粒料本构理论体系;研发了深厚覆盖层力学性质测试技术与分析方法,破解了多年来无法准确测定具有显著结构性深厚砂砾石覆盖层力学性质的技术难题;创建了高土石坝地震破坏灾变与溃坝试验技术与分析方法,用物理模型试验定量预测高土石坝地震残余变形及其发展规律;提出了高土石坝地震安全评价标准和极限抗震能力计算方法。研究成果已成功应用于紫坪铺、水布垭、吉林台、长河坝、糯扎渡、如美、大石峡、阿尔塔什以及马来西亚巴贡水电站等一批高土石坝工程,部分成果纳入相关设计规范与国家和行业标准。     

高土石坝建设的若干应用基础研究问题

筑坝材料的静、动力工程特性与土石坝静力和地震动力分析及评价方法研究是岩土力学的重要内容，岩土力学随土石坝建设的发展而发展。本文总结了高土石坝建设发展的一些新情况和新趋势，提出了若干需要重点研究的应用基础问题，包括：覆盖层工程力学特性研究；粗粒料工程力学特性试验模拟方法研究；复杂高应力下筑坝材料的变形和强度特性研究；土石坝堆石料长期变形问题研究；覆盖层与上部建筑物相互作用的数值分析方法研究；高土石坝综合评价方法和评价标准研究；覆盖层处理技术研究；高土石坝抗震研究等。     

土石坝施工运输系统元胞自动机模糊仿真模型研究

针对土石坝施工运输系统存在的模糊性以及传统的仿真方法难以将时间、空间和系统行为有机地结合起来的缺陷 ,提出了基于元胞自动机模型的施工运输系统的模糊仿真方法 .用离散型模糊分布取代传统的概率分布以适应实际数据较少或系统参数概率分布难以确定的场合 ,并充分利用现场知识和经验 ,用元胞自动机模型描述土石坝施工运输系统 ,将运输系统的时间、空间和系统行为有机地联系在一起 ,形象、直观、精确地完成运输系统的仿真 .     

某水电站混合坝接头坝顶开裂成因分析

针对混合坝接头处存在软硬材料的接触界面并易产生坝顶裂缝的问题,以某水电站混合坝工程为例,针对其在初次蓄水后心墙堆石坝接头部位坝顶出现多处裂缝的现象,通过考虑坝料的湿化与流变特性,采用有限元耦合变形倾度法对右岸心墙堆石坝及接头坝段开展了三维数值仿真分析。结果表明:(1)蓄水引起的上游堆石湿化变形是导致接头坝顶开裂的主要原因;(2)接头部位的坝料受下部混凝土接头斜坡的支撑约束,沉降位移明显小于上游堆石,导致变形不协调,引起土体开裂;(3)坝顶沉降梯度较大是坝顶出现裂缝的主要原因,其中沿坝体顺河向的坝顶沉降梯度引起的裂缝与坝轴线平行,沿坝顶顺河沉降梯度引起的裂缝与坝轴线垂直。对比实际坝顶开裂部位,初步判断当坝顶不均匀沉降梯度0.6%时,产生开裂的概率较高。研究所得成果可为混合坝的设计施工提供参考。     

混凝土面板堆石坝关键技术与研究进展

简要回顾了中国混凝土面板堆石坝30多年的发展历程。从材料的级配特性、强度特性、变形特性、流变特性,以及接触面模拟、流变分析、精细化仿真计算等方面综合论述了混凝土面板堆石坝筑坝材料工程特性研究及大坝应力变形数值计算分析技术的研究进展。针对混凝土面板堆石坝的安全建设问题,从坝体渗流安全、大坝变形控制和混凝土面板挤压破坏的角度论述了混凝土面板堆石坝的筑坝关键技术。     

基于免疫遗传算法的堆石坝流变反演分析

过大的堆石坝流变变形有可能会引起坝体结构破坏,影响坝体的正常运行。为保障大坝安全运行,需要控制大坝坝体变形,而合理的坝体土料参数选择是计算模拟大坝变形的先决条件。结合瀑布沟水电站心墙堆石坝的施工、运行监测资料以及室内三轴试验成果,采用基于免疫遗传算法(IGA)的参数反演方法,反演分析堆石坝材料流变参数。根据反演分析结果进行堆石坝有限元分析,计算结果与实际监测值较为吻合,表明该算法具有较高的可靠性,对大坝变形的预测与控制有重要意义。     

土工格栅加筋土技术在土石坝坝坡加固中的应用

本文介绍了加筋土技术在土石坝除险加固工程中的应用,并与传统的土石坝除险加固技术进行了对比分析。通过对两种不同的坝坡加固处理方法的有限元计算和技术经济性的比较分析,验证了土工格栅技术在土石坝坝坡加固应用中具有的便于施工和安全经济等优势。本研究对坝坡处理措施的选择具有一定的参考价值。     

《长江水利委员会实施取水许可制度细则》的制订简介

在全国实施取水许可制度是加强水资源统一管理的重要措施，也是我国用水管理制度上的重大改革。为切实履行水利部赋予长江水利委员会的取水许可管理职责，推进取水许可制度的实施。长江水利委员会制订了《长江水利委员会实施取水许可细则》，主要内容包括：长江水利委员会实施取水许可的管辖权限；申请取水许可的程序规定；取水许可的条件和期限；核减或限制取水量，吊销取水许可证的规定情况等。为在长委管辖权限范围内取水的用水户提供了规范的、可操作的具体规定。对管理中易产生不同理解的方面作出了明确的解释，可供其它流域机构或地方水行政主管部门制订细则时参考。     

基于坝面作业仿真的面板堆石坝施工进度优化研究

在传统的面板堆石坝施工过程仿真计算的基础上,建立了基于坝面作业的面板堆石坝施工仿真系统。根据坝面大小及施工方式分别建立流水作业与顺序作业的施工仿真模型,研究不同作业方式中时间参数的计算方法,采用离散事件系统仿真理论建立了面板堆石坝施工仿真系统。采用该系统对某面板堆石坝工程的施工方案进行了分析验证,对工程工期进行分析计算,证明该系统可对工程的施工管理和决策提供支撑。     

江坪河面板堆石坝垫层区采用翻模固坡技术数值模拟

由于工期紧、施工质量要求高,江坪河水电站面板堆石坝垫层区拟采用翻模固坡技术。在正式施工之前,对面板堆石坝进行数值模拟计算,预测堆石坝体在不同分期条件下的变形和应力,从而预留出合理的变形值,能够减少面板的开裂、脱空。