印度尼西亚Jatigede坝心墙应力和水力劈裂研究综述

已有研究显示,土石坝水力劈裂是否发生与心墙小主应力和抗拉强度有关,且与小主应力成线性关系。在土石坝工程中,大多数部位心墙土料的抗拉强度远低于小主应力。因此在印度尼西亚Jatigede坝水力劈裂研究中,以心墙主应力为重点,忽略心墙土料抗拉强度,在不考虑心墙密度、抗剪强度(c、ф)、坝壳堆石与心墙模量比、泊松比等应力影响因素的交叉作用下进行有限元计算,结果表明:心墙土料的泊松比对应力影响最大,其次是心墙的密度,然后是心墙土料抗剪强度指标值,最小的是心墙土料凝聚力。在这5种影响因素中,模量比对心墙应力的影响仅比心墙土料凝聚力c明显,计算初步判断该心墙不会发生水力劈裂。     

土石坝心墙水力劈裂影响因素分析

基于水力劈裂的断裂力学判定准则和有限元判定模拟方法,以假想的直心墙土石坝为例,在考虑心墙内存在裂缝的条件下,计算分析了库水位、裂缝长度、裂缝位置和心墙材料特性(包括弹性模量、泊松比和密度)等因素对土石坝心墙水力劈裂的影响。计算中假定心墙料、坝壳料和裂缝材料的本构关系均具有线弹性特性。结果表明,发生水力劈裂的可能性随库水位的抬高、裂缝长度的增大而增大;随裂缝位置的不同而异。提高心墙材料的弹性模量、泊松比和密度,均有利于提高心墙的抗水力劈裂能力。     

沥青混凝土心墙坝水力劈裂发生机理及分析

土质心墙坝的水力劈裂问题对土石坝安全的影响已引起工程界的高度重视。本文分析了沥青混凝土心墙发生水力劈裂的机理,提出心墙碾压施工"松塔效应"产生的水平缝和沥青混凝土的低透水性是发生水力劈裂的重要物质条件,而过渡料与心墙相互作用产生的"拱效应"及强大的"水楔"作用是发生水力劈裂的力学条件。通过实例分析证明沥青混凝土防渗心墙与土质心墙一样也存在水力劈裂的风险,需引起水利界的高度重视,对于高沥青混凝土心墙坝应审慎研究并评价心墙的防渗安全可靠性。分析结果对沥青混凝土心墙坝的设计与施工有一定参考意义。     

砾质土心墙料蠕变对坝体应力变形的影响

针对砾质土蠕变特性的研究成果较少,原因在于砾质土含有大量渗透性较低的细粒,大试样固结排水效果差,难以获得较好的蠕变试验成果。采用在砾质土大型三轴试样中钻孔灌砂以加速试样的排水固结的方法,进行了某高土质心墙堆石坝砾质土心墙料的蠕变试验,获得了砾质土心墙料的蠕变模型及参数,建立了高心墙坝的三维有限元模型,采用非线性有限元研究了砾质土心墙料蠕变特性对坝体应力变形的影响。研究成果表明:九参数幂级数蠕变模型能较好地描述砾质土的蠕变特性;上、下游坝壳的蠕变对心墙自身变形的影响较小,需要在坝体应力变形计算中考虑心墙料蠕变的影响;当心墙料的蠕变速率快于周围堆石体时,蠕变效应会进一步增加心墙拱效应,反之,蠕变效应会减小心墙拱效应。     

基于ABAQUS的心墙土石坝拱效应研究

土石坝心墙拱效应是影响大坝安全稳定运行的重要因素,为了研究心墙拱效应的影响因素,采用ABAQUS软件建立三维有限元模型,利用其二次开发平台,编写并调用邓肯-张E-B模型子程序,将心墙坡度和干密度作为敏感参数,对某心墙堆石坝竣工期与蓄水期进行有限元静力计算,通过试算拟合得到变化干密度和变化变形模量的"等效关系",分析了心墙坡度、干密度两个因素对心墙拱效应的影响。结果表明,增大心墙坡度和干密度可以有效减弱拱效应。     

浅谈土质心墙坝的水力劈裂有限元数值模拟

随着我国水电建设飞跃发展,土石坝作为世界坝工建设中应用最为广泛和发展的一种坝型。土质心墙坝作为土石坝中最为典型一种,是很多高坝的首选。从世界上土石坝的破坏的角度看,土质心墙坝的水力劈裂问题是坝工界最为关注。本文主要分析土质心墙坝的水力劈裂的发生原理,并以工程实例作为分析对象进行详细阐述。     

浅谈瀑布沟大坝现场质量控制的一些体会

坝体变形和抗滑、抗渗稳定是土石坝的关键技术问题,而填筑材料的压实效果则对土石坝的变形和稳定有着直接的影响.科研实践表明,当细粒和粘粒含量达到一定要求时,宽级配砾石土不但能满足防渗要求,而且其变形模量较高、压缩性较小、承载力高,与坝壳料变形较为协调,可以避免或减轻因拱效应而引起的心墙开裂和水力劈裂等问题.因此土石坝比其他坝型更加重视过程控制.     

沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明：心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3～4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。     

心墙水力劈裂机理的离心模型试验研究

针对土石坝心墙水力劈裂机理问题的研究，提出并采用了直立土柱试样结合离心模型试验的方法，对心墙发生水力劈裂的条件和过程进行了分析研究。试验结果表明，当土柱上游侧外水压力大于土体压力时，土柱将产生水力劈裂，并最终产生渗透破坏。因此，在心墙土石坝工程中，由于坝壳对心墙拱作用所导致的心墙土压力小于外部库水压力将是产生心墙水力劈裂的根本原因。     

砾石土心墙堆石坝应力应变数值分析

以云南省某砾石土心墙堆石坝为例,阐述了基于GeoStudio的土石坝平面有限元应力应变分析,分别对砾石土心墙坝的拱效应、水力劈裂、竣工期及蓄水期的应力变化及各向变形进行深入分析研究。通过数值分析比对高坝分期加载及一次加载对大坝变形的影响,为工程设计提供可靠的数据支持。     

横山岭水库黏土斜心墙土石坝渗透参数敏感性分析

为研究黏土斜心墙土石坝坝体各分区及坝基土石料渗透系数对渗流场计算结果的影响,以横山岭黏土斜心墙土石坝为例,基于正交设计法,就坝体各分区及坝基土石料渗透系数取值对心墙逸出高程H、心墙最大水力坡降Jmax及坝轴断面单宽渗流量q等渗流场指标的敏感性进行分析。通过分析,分别得到黏土斜心墙土石坝不同部位土石料渗透系数值对3个渗流场指标的敏感性大小排序,确定了各指标的主要影响因素,并讨论了主要影响因素与渗流场指标的关系。研究结果可为斜心墙土石坝的结构设计及施工提供参考。     

黏土心墙坝渗流性态安全分析

土石坝作为坝工建设的优选坝型,具有结构简单、施工方便、自然条件适应性强、经济性好等优点。渗流问题是影响土石坝安全运行的决定性因素之一。为研究洋河水库黏土心墙坝渗流安全性态,对坝体渗流安全作出评价,文章基于测压管监测成果进行分析,基于AtuoBank软件进行五种不同工况渗流有限元计算,通过分析得出黏土心墙坝在当前工况下处于渗流安全状态。     

丙巷河心墙土石坝施工和运行期的FEA连续分析

介绍了一种三相土体弹塑性渗流偶合模型的基本理论及其有限元（FEA）技术，对丙巷河水库粘土心墙土石坝标准剖面，从施工到蓄水再到库水位骤聚工况下，的一次性应力，位移，渗流，坝坡稳定的部分计算成果，论述了分期施工填筑对大坝位移的影响和粘土心墙的“拱效应”。     

土质心墙坝填筑及蓄水变形的数值模拟

本文运用5种不同的土石料应力应变模型,对一座高为100m的理想土质心墙坝的施工填筑、库水位升降等过程进行了数学模拟。论述了几种模型的优缺点及土石坝应力应变分析中存在的问题。计算结果表明,笔者建议的双屈服面模型,在施工期得出的变位和孔隙压力大体上与邓肯模型一致,蓄水期的计算结果比邓肯模型合理,且计算参数的测定方法类似。此外,通过比较计算后证明,双屈服面模型的两个屈服面参数r、s和弹性泊松比对计算结果影响不大。     

心墙水力劈裂机理的离心模型试验研究

采用直立土柱试样进行离心模型试验的方法,对心墙发生水力劈裂的条件和过程进行了研究。试验结果表明,当土柱上游侧外水压力大于土体压力时,土柱将产生水力劈裂,并最终产生渗透破坏。因此,在心墙土石坝工程中,由于坝壳对心墙拱作用所导致的心墙土压力小于外部库水压力将是产生心墙水力劈裂的根本原因。     

云南弥勒坝水库沥青混凝土心墙型式选择

与常规土质防渗体土石坝相比,沥青混凝土防渗土石坝具有防渗性能好、施工受气候影响小、抗冲蚀能力强、不存在水力劈裂破坏问题等优点,在缺乏合适防渗土料或寒冷、严寒采用土料施工困难的地区得到广泛应用。以云南省弥勒坝水库为例,对沥青混凝土心墙的型式选择、沥青混凝土的技术指标的确定,布设方案、心墙厚度、心墙与基础和岸坡的连接设计等进行了分析论述。     

前坪水库大坝应力变形及抗水力劈裂研究

心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料模量差别较大,为研究大坝心墙拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂的影响,根据大坝材料分区及坝基地质情况,考虑施工填筑及蓄水过程分级加载,采用非线性邓肯-张模型对大坝应力变形进行研究分析,对前坪水库心墙的应力变形、抗水力劈裂进行分析。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,坝体最大竖向沉降发生在1/2～2/3坝高范围内,考虑心墙拱效应后,心墙抗水力劈裂是安全的。同时,结合已建工程经验,在大坝易出现裂缝部位可采取填筑高塑性土等工程措施,防止因裂缝而引发集中渗流破坏,避免心墙与基岩面产生裂缝。     

邢台市某土石坝坝体结构设计及渗流稳定分析

土石坝是目前应用非常广泛的一种坝型,但因建坝材料的限制,土石坝的渗流与稳定安全存在较大隐患,是影响土石坝能否长期安全运行的重要原因.以邢台市某土石坝为例,采用水力学方法和理正岩土计算6.5 PB3版,从坝体结构、渗流稳定性、边坡稳定性等方面详细介绍了粘土心墙土石坝,经计算,该粘土心墙坝渗流和稳定均满足设计要求.     

本构模型参数对土石坝沥青混凝土心墙位移的影响研究

沥青混凝土心墙坝是土石坝的主要坝型之一,因其具有多种优点而得到广泛应用.针对新疆某沥青混凝土心墙坝进行了有限元计算,分析了邓肯-张E-μ模型参数对沥青混凝土心墙的最大水平和竖向位移的影响,为邓肯-张模型参数取值和计算分析提供参考和依据.     

反滤层对高心墙堆石坝拱效应影响研究

心墙与坝壳间不均匀沉降可导致心墙内产生拱效应,反滤层变形模量高于相邻的心墙料及过渡料致使拱效应强烈,分析心墙拱效应并通过合理措施降低其影响极为重要。以某心墙堆石坝为例,采用有限元法计算了反滤料变形模量及反滤层新结构对坝体应力应变及心墙拱效应的影响。计算结果表明:采用低变形模量反滤料或在反滤层内分级填筑高塑性黏土,均可增加反滤层沉降,有效减小沉降差,削减拱效应。心墙的沉降差、应力变化率、拱效应强弱呈现较高的一致性,皆在1/2坝高附近最大。拱效应系数最小值随反滤料变形模量降低而增大。内部填筑黏土可使反滤料最大沉降增加0.47 m,使心墙拱效应系数最小值提升至0.683,相当于反滤料变形模量降低25%时的模拟结果。因施工时难以获取低变形模量反滤材料,故提出的反滤层改善结构具有较高的工程应用价值。