非线性解耦K-G模型在高面板堆石坝应力变形分析中的应用

结合对高面板堆石坝的研究，对作者所提出的非线性解耦K-G模型作了进一步的改进和完善。目前，这种模型已能适应填筑坝在施工期和蓄水期的各种应力路径；可用常规三轴试验求得具有归一性的模型参数，且工程问题的有限元求解简单、可行。本文介绍这一模型的新模式及模型参数的增量回归方法，以及应用于高面板堆石坝的三维有限元计算结果。     

接触面模型在高面板堆石坝中的应用研究

讨论了接触面Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和Ｄｅｓａｉ薄层单元模型的特点，介绍和分析了笔者提出的接触面薄层单元耦合本构模型。应用无厚度Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和笔者提出的薄层单元耦合本构模型分别对某高面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算。计算结果显示，二者是有差异的，面板应力变形的差异更为明显，接触面模型和参数更为直接影响面板应力变形的计算结果。     

积石峡面板堆石坝应力变形分析

基于积石峡水电站面板堆石坝填筑的沉降观测资料,采用三维有限元计算方法,得到大坝各类材料的模型参数。分析结果表明,监测值和计算值变化过程符合较好,说明了计算模型及所得参数的有效性。在此基础上,对大坝的应力变形特性进行了计算分析,得到了积石峡水电站面板堆石坝蓄水后的应力变形特性。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

高面板堆石坝坝体流变性状

根据室内堆石料的流变试验，确定了坝料的流变参数，利用改进后的流变模型计算了公伯峡电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板变形。计算结果表明，计入堆石料流变变形的计算模型能更好地模拟高面板堆石坝的应力应变系。     

考虑流变作用的面板堆石坝工作性状研究

结合金钟混凝土面板堆石坝工程实例,采用沈珠江3参数流变模型对面板堆石坝进行了三维有限元流变数值计算,分析堆石的流变效应对混凝土面板堆石坝工作性状的影响。最后通过将有限元计算结果与实测数据的比较分析,论证面板堆石坝应力应变计算中计入堆石流变效应的合理性。     

堆石坝混凝土面板裂缝的渗流形态及计算模型

通过对面板裂缝特征及其渗流形态的分析，基于等宽缝隙稳定流的运动规律，研究建立了堆石坝混凝土面板裂缝的渗流计算模型。借助于该模型，使得面板裂缝渗流的有限元模拟计算成为可能。运用该计算模型，通过实例分析，本文获得了在面板产生大量裂缝情况下（非常工况）面板堆石坝的渗流变化规律。     

面板堆石坝演化人工神经网络反演分析模型研究

针对面板堆石坝参数反演的特点,结合实测资料,建立了演化人工神经网络参数反分析模型,提出了模型建立的具体方法和步骤;并对某面板堆石坝进行了有限元分析计算,得到了与实测资料较为吻合的计算结果。     

浅谈邓肯一张E—B模型对高混凝土面板堆石坝的适应性问题

目前，邓肯一张E－B弹性非线性模型已被广泛应用于混凝土面板堆石坝的应力变形分析中。通过对某高混凝土面板堆石坝的有限元分析并将其结果与一些坝的原型观测结果进行对比，认为该模型用于高混凝土面板坝是基本适合的。     

天生桥面板堆石坝实测变形的三维反馈分析

本文根据天生桥面板堆石坝施工期及初次高水位蓄水后的实测变形资料，采用清华非线性解耦K-G模型，进行大坝整体的三维有限元反馈分析。分析结果与实测结果基本相符。反馈分析结果给出了坝料实际的力学性质（模型参数）,揭示了分区分期填筑的高面板堆石坝的复杂变形性状；文中提出对高坝下游填筑料（即IIIC区料）的坚实性应有较高的要求。特别要注意对坝体的施工临时剖面进行优化设计，以控制堆石体的差异变形、防止面板下垫层料出现裂缝及脱空等问题。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

基于BP神经网络的堆石坝参数二次反演与变形预测

在预测堆石坝长期变形时,常常需对堆石体流变参数进行反演。若同时对堆石体的瞬时变形力学参数和流变参数进行反演,则反演参数多,网络结构复杂,所需的训练样本数量大,反演效率低。根据堆石坝的监测资料,将堆石坝的沉降分解为瞬时沉降和流变引起的沉降,运用BP神经网络方法逐次增加训练样本,循环训练网络,将瞬时力学参数与流变参数分开来进行二次反演,训练样本少,反演效率高,输出结果用于预测能与监测资料较好吻合,可为类似工程提供参考和借鉴。     

两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究

土石坝坝体自身的动力特性,是土石坝在地震动作用下动力响应性状的重要影响因素。本文通过大型振动台模型试验,研究了两河口高土石坝缩尺模型坝的动力特性及其相关影响规律,并根据相似率,用模型坝的动力特性参数推算出原型高土石坝的相应动力特性参数。试验研究表明：在特定的地震动作用下,大坝结构的振型基本稳定;坝体的自振频率、阻尼比和振型系数等动力特性参数受振动强度、振动历史和水库是否蓄水等因素影响。     

基于改进粒子群优化算法的施工期拱坝结构性态反演分析

针对施工期拱坝坝体变形的特点,建立了施工期拱坝坝体变形特殊安全监控模型,对坝体变形中的水压分量进行提取。采用改进的粒子群优化算法对拱坝反问题最优控制解模型进行优化计算,以此完成施工期拱坝结构性态的反演分析。以某拱坝为例,对该拱坝施工期的结构性态进行反演分析。结果表明,坝体变形反演的相对误差均在2%以内,由此验证了所提出方法的可行性。     

模糊控制的预测模型及其应用

本文以青铜峡大坝变形观测资料为例 ,依据模糊控制理论 ,研究了用模糊聚类分析法建立复杂结构混凝土坝变形的预测模型。这对综合分析和评价复杂结构混凝土坝的变形性态具有较大的实用价值     

土石坝应力路径数值分析

对糯扎渡心墙堆石坝进行有限元数值分析,研究了坝体内各点应力路径.结果表明,无论是填筑期,还是蓄水期,坝体内各点都为等应力比的应力路径.大主应力与小主应力之比基本保持恒定,但填筑期及蓄水期的比值大小不同.可为进一步研究适合于土石坝应力变形分析的本构模型提供参考.     

高面膜堆石坝关键设计概念与设计方法

针对高面膜堆石坝的特点,分析高面膜堆石坝防渗面膜变形原理和几种主要防渗面膜材料的变形特点,阐述防渗面膜选择与设计、防渗面膜铺设设计以及周边锚固设计等方法。梳理和分析防渗面膜变形安全校核方法,提出较为系统的面膜变形安全校核方法;指出以往研究中关于颗粒垫层上防渗面膜液胀变形校核方法存在的问题,提出了比较符合工程实际且易于工程设计应用的液胀变形校核方法。     

高土石坝地震永久变形研究评述

在强震荷载作用下,土体将产生不可恢复的瞬时滑移变形或整体永久变形。永久变形的发展严重危及高土石坝的安全和正常使用,如何预测土体地震后的永久变形成为高土石坝抗震性能安全评价中一个重要的方面。围绕西部大开发和南水北调战略的需要,对高土石坝抗震性能安全评价研究的现实意义和研究现状进行了论述,综述了目前国内外有关高土石坝地震永久变形的分析方法,对今后高土石坝抗震性能安全评价的研究方向提出了一些建议。     

软岩填筑高面板堆石坝分区及材料设计

通过分析软岩不同利用方案及分区形式对高面板堆石坝力学性状的影响,获取了坝体应力和变形的变化规律。高面板堆石坝下游次堆石区中软岩含量及堆石区几何特征、主堆石体分区形式均影响面板堆石坝的力学性状。提高坝体下游堆石区的强度及刚度,可以提高各堆石区之间的协调变形能力、降低面板变形及应力。提高位于坝轴线处的堆石体承载力,可以有效降低坝体变形及面板应力。为控制高面板堆石坝的坝体变形及应力,坝轴线处坝体下部堆石区宜填筑承载力高的堆石体,下游堆石区中软岩比例不宜超过30%。     

西北口堆石坝面板裂缝成因的研究

通过对西北口堆石坝面板的应力计算，研究面板产生裂缝的原因．坝体的变形按邓肯E－B模型采用非线性有限元增量法计算，并模仿施工加载过程，分层累计；面板混凝土的干缩应力采用欧洲混凝土委员会建议的CEB／FIB方法计算；混凝土面板温度场和温度应力的计算采用有限元方法，模仿施工过程，并考虑混凝土徐变的影响．经计算、对比和分析，得出结论：温度应力和干缩应力是引起面板裂缝的主要原因．由此进一步提出防止堆石坝面板出现裂缝的一些建议．