狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明:河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

狭窄河谷中的高面板堆石坝长期应力变形计算分析

根据已建面板堆石坝的竣工后沉降变形规律和室内大型三轴流变试验结果,提出了堆石体长期变形流变模型.对建设在狭窄河谷中的九甸峡混凝土面板堆石坝进行了三维应力变形分析,考察了三维效应、堆石体流变等因素对大坝长期应力变形特性的影响.结果表明,狭窄河谷岸坡对坝体存在拱效应,减小坝体应力,同时,由于右岸坡度缓于左岸,右岸侧坝体较左岸侧存在更大的朝向河谷中心的位移.拱效应也阻碍了面板的弯曲和沉降变形,使靠近岸坡的面板接缝拉开和错动,并可能导致河床段面板中上部发生挤压破坏.坝体流变变形增大了面板挤压破坏的可能性.库水推力导致面板在挠曲的同时发生顺岸坡向拉伸,坝体的后期流变变形则可减小或改变面板的拉伸状态.     

九匈峡水利枢纽工程混凝土面板堆后坝设计

九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝建在深厚覆盖层上,坝址处为不对称狭窄河谷,岸坡陡峭.在高陡岸坡处理、深厚覆盖层基础处理、高地震区抗震措施以及高寒、高海拔地区堆石坝施工技术等专题研究的基础上,对混凝土面板堆石坝、坝基开挖及基础处理以及坝基深覆盖层处理进行了设计,并对坝体稳定性及应力应变进行了分析.计算和观测数据分析表明,其成果满足规范要求,为深厚覆盖层及不对称狭窄河谷上建造高面板堆石坝的一次成功探索.     

复杂地形对面板坝面板应力和变形的影响分析

某混凝土面板堆石坝坝高144m．河谷地形复杂。采用三维非线性有限元法,建立了坝体和坝基的三维有限元模型．模拟了大坝填筑施工过程和水库蓄水过程．分析了运行期面板的应力变形及周边缝的变位特性,研究了复杂地形条件对该坝面板应力和变形的影响。计算表明：该混凝土面板堆石坝的面板应力受地形的影响较大,与坝体断面几何形态密切相关。左岸次堆石区变形大．面板应力较大,而右岸岩体的支撑作用显著,面板应力较小。右岸陡坡处及左右岸变坡处周边缝的变形较大。     

九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计

九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝建在深厚覆盖层上,坝址处为不对称狭窄河谷,岸坡陡峭。在高陡岸坡处理、深厚覆盖层基础处理、高地震区抗震措施以及高寒、高海拔地区堆石坝施工技术等专题研究的基础上,对混凝土面板堆石坝、坝基开挖及基础处理以及坝基深覆盖层处理进行了设计,并对坝体稳定性及应力应变进行了分析。计算和观测数据分析表明,其成果满足规范要求,为深厚覆盖层及不对称狭窄河谷上建造高面板堆石坝的一次成功探索。     

非对称高面板堆石坝应力变形特点及改善对策

给出了陡边坡、非对称、窄深河谷的量化定义,通过算例研究了陡边坡、非对称、窄深河谷上高混凝土面板堆石坝的应力与变形特点,由于左右岸非对称,堆石体存在不均匀沉降;受窄深河谷力拱效应的影响,堆石体的"后期沉降量"仍然较大;受陡边坡的影响,坡度较陡一侧(右岸)的混凝土面板的轴向位移及变形梯度均比另一侧的大。提出分区调整碾压参数,减小堆石体的不均匀沉降;充分加水碾压,减小堆石体的"后期沉降量";适当调整面板宽度及垂直缝宽度,以减小两岸边面板的拉应力和中间面板的挤压力等应对措施。     

河谷形状对面板堆石坝变形特性的影响研究

摘要：给出了新的河谷形状参数定义，采用河谷宽度系数 、河谷边坡陡缓系数 、河谷非对称系数 三个动态参数来描述河谷形状。研究了新给出的河谷形状参数对面板堆石坝变形特性的影响，研究表明：河谷地形对坝体存在约束作用，河谷宽度系数越小，河谷地形对坝体的约束作用越强；河谷地形对坝体的约束作用减小了面板的挠度，而堆石体内部存在的应力拱效应则增大了坝体的后期沉降量，两者的共同作用是导致窄河谷中面板产生裂缝的主要原因；河谷边坡陡缓系数不同，堆石体内部潜在剪切滑动面的位置不同，面板的重点防护范围不同；河谷非对称系数越大，大坝发生不均匀沉的范围越大，面板的扭曲变形越大。     

狭窄河谷高面板堆石坝应力变形特性研究

河谷地形是影响混凝土面板堆石坝应力变形的重要因素之一。为研究狭窄河谷上200 m级高面板堆石坝应力变形特性,本文结合223.5 m高的猴子岩面板堆石坝,采用邓肯-张E-B模型三维非线性有限元,对该面板堆石坝竣工期和蓄水期进行应力变形分析。结果表明:竣工期和蓄水期坝体最大沉降所占坝高之比较修建在宽河谷上的高面板堆石坝小;坝体大主应力明显小于堆石体自重应力,存在明显的应力拱效应;蓄水期面板以向河谷中部挠曲变形为主,变形具有明显的空间效应;面板在左、右两岸和底部有一定的拉应力,在河谷中部存在较大范围的高压应力区。狭窄河谷上修建的高面板堆石坝除了关注面板拉应力外,应重视蓄水和后期运行过程中河谷中部高压应力区面板可能发生的局部挤压破坏。研究结果可为类似狭窄河谷上高面板堆石坝的设计提供参考。     

河谷形状对面板堆石坝变形特性的影响研究

给出了新的河谷形状参数定义,采用河谷宽度系数μ、河谷边坡陡缓系数δ、河谷非对称系数γ三个动态参数来描述河谷形状。研究了新给出的河谷形状参数对面板堆石坝变形特性的影响,研究表明:河谷地形对坝体存在约束作用,河谷宽度系数越小,河谷地形对坝体的约束作用越强;河谷地形对坝体的约束作用减小了面板的挠度,而堆石体内部存在的应力拱效应则增大了坝体的后期沉降量,两者的共同作用是导致窄河谷中面板产生裂缝的主要原因;河谷边坡陡缓系数不同,堆石体内部潜在剪切滑动面的位置不同,面板的重点防护范围不同;河谷非对称系数越大,大坝发生不均匀沉降的范围越大,面板的扭曲变形越大。     

某水库混凝土面板堆石坝应力变形分析研究

采用邓肯-张E-B非线性弹性模型,利用数值计算方法,对某堆石坝在施工和蓄水期的应力、变形进行了计算分析,得出了堆石体和面板的最大变形值及其发生位置。结果表明:蓄水对混凝土面板堆石坝的水平位移影响较小;坝体在竣工期和正常蓄水期两种工况下面板的最大挠度均发生在上游坝坡和堆石压重体的交界处,应力总体较小,大坝稳定性良好。     

河谷坡度对高面板堆石坝应力变形特征的影响

以玛尔挡水电站面板坝工程为例,建立了不同河谷坡度方案下的面板坝三维有限元模型,研究不同河谷坡度下高面板堆石坝坝体的静动位移和应力分布情况,分析了河谷坡度对坝体应力变形特征的影响,探讨了地震工况下河谷坡度对坝体结构稳定性的影响。结果表明:河谷坡度为50°时堆石体内部将会出现较明显的应力拱效应现象,河谷边坡陡缓临界值近似为50°;坝体沉降与坡度变化之间呈负相关关系;地震作用未对拱效应存在下的坝体产生显著的不利影响。     

甘肃西流水面板堆石坝应力变形分析研究

采用非线性有限元分析方法，对甘肃省龙首二级（西流水）水电站面板堆石坝的应力变形特性进行了分析，给出了坝体及面板在施工期和蓄水期的应力和位移分布．并分析了高趾墙的应力变形特性。计算结果表明，由于四流水面板堆石坝位于狭窄河谷，坝体的变形受岸坡约束影响较大，面板在蓄水期沿坝轴线方向和坝坡方向呈双向受压状态．高趾墙大部分区域承受拉应力，但拉应力数值不大。本文的计算分析结果除可以为西流水工程的设计、施工提供依据外．对其它类似工程也具有一定的参考价值。     

狭窄河谷高面板堆石坝变形控制与结构安全

以我国拟建的狭窄河谷区230m级面板堆石坝为例,系统介绍了狭窄河谷区面板堆石坝变形控制理念和相应的工程措施,通过全面的坝料瞬变、流变和界面特性试验,确定了筑坝料的力学特性参数,对大坝施工填筑、蓄水、运行等状态进行数值模拟,重点评价了长期运行过程中混凝土面板、周边缝等关键部位的应力变形。结果表明,采用设置高趾墩、岸坡增模区、面板分缝优化、合理的预沉降期等措施后,保障了该坝的结构安全。     

非线性强度参数在土石坝稳定分析中的应用

堆石坝坝坡极限平衡稳定计算时,堆石体的粘聚力一般取为0kPa,使得计算安全系数较小,与实际情况不符。本文结合山西省张峰水库黏土斜心墙堆石坝坝坡稳定计算,探讨了应用非线性强度参数进行坝坡极限平衡分析的方法。采用该方法可有效避免堆石体稳定安全系数低估的问题,可供类似工程参考。     

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。     

窄陡河谷面板堆石坝坝肩摩擦接触问题研究

本文提出陡坡峡谷地区面板堆石坝坝肩摩擦接触模型。它采用可以沿接触面滑动的支座来模拟堆石与岸坡的接触，并假定与岸坡接触的堆石结点在岸坡的法线方向固定，而在沿岸坡的切线方向可以滑移。其接触面采用刚塑性模型，当剪应力小于等于剪切破坏强度时结点固定，而当剪应力大于剪切强度时，结点在切线方向可以滑移，并受到超值摩擦力的作用。由于堆石坝的变形在建成后若干年停止，因此对岸坡与堆石体之间的接触摩擦角采用衰减模式。文中用该模型对典型面板坝进行了变形分析，并对周边缝破坏的现象做出解释，表明所提模型合理可行。     

某混凝土面板堆石坝三维有限元应力变形分析

混凝土面板堆石坝最重要的组成部分是堆石体,堆石体的应力变形程度是影响工程稳定和安全的关键。对某水库面板堆石坝采用大型计算软件ADINA进行三维非线性有限元分析,模拟计算了竣工期坝体的3个典型断面的应力变形情况。结果表明,坝体的应力、位移分布规律较好,变形值都在允许范围内;断层只对坝基的应力分布形态有影响,对坝体的应力、变形影响较小。     

高陡坡面板堆石坝三维非线性有限元静力分析

结合拟建在局部岸坡角度为80°、地形条件极为复杂的高164．5m高的面板堆石坝，采用数值计算方法，深入地研究了岸坡极度陡峭的地形中高面板堆石坝的应力应变特性，通过计算分析得出了在地形条件十分陡峭的条件下，高面板堆石坝在施工期间和蓄水运行期间的应力变形规律及面板的变形特点；同时也为今后在岸坡陡峭的地形条件下建造高面板堆石坝提出了一些合理化建议。     

猴子岩水电站面板堆石坝堆石体变形控制措施

猴子岩水电站面板堆石坝最大坝高223. 5 m,坝址区河谷狭窄,河床覆盖层深厚,地震烈度高,要求采取有效措施,控制大坝堆石体在面板施工后期的变形量。详细介绍了在工程设计、施工过程中针对堆石体变形提出的控制思路、采取的措施,以及实际的实施效果,可为深窄河谷高面板堆石坝的设计与施工提供参考。     

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

结合高179．5m的洪家渡面板堆石坝，采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法，深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性．通过分析计算，给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律，以及面板周边缝的变形特点．同时，还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析．研究结果表明：河谷的地形条件对面板应力变形有着显的影响，通过改进碾压施工技术，提高填筑密度，将对坝体和面板的应力变形性状的改善，提高坝体的整体安全性起到重要的作用．