高碾压混凝土拱坝不同分缝形式结构特性的试验研究

结合沙牌碾压混凝土拱坝，采用整体结构模型试验，分别对设置周边应力释放缝加两条诱导缝、三条诱导缝、坝体不设缝三种方案进行了坝体的应力及变形特性、破坏形态、破坏过程及破坏机理的分析，从而得出了不同分缝形式下高碾压混凝土拱坝的结构特性。     

高碾压混凝土拱坝分缝形式及破坏机理研究

本文结合四川沙牌碾压混凝土(RCC)拱坝,通过结构模型破坏试验,对RCC拱坝的分缝形式、坝体开裂与破坏机理进行研究,分析了诱导缝、横缝、周边缝等分缝形式对坝体的影响,确定了两条诱导缝加两条横缝的方案为选定方案。根据选定的分缝方案,探讨含诱导缝坝体的开裂破坏机理。研究中采用断裂力学理论,求得考虑尺寸效应的材料断裂韧度值和建立诱导缝的应力强度因子计算式,并通过分析断裂韧度与应力强度因子之间的关系,从理论上推导出诱导缝的开裂相似条件。据此提出在结构模型中模拟诱导缝的方法,在结构模型试验中实现对诱导缝的相似模拟,观察到坝体的开裂过程、破坏形态和破坏机理。试验结果已应用于沙牌拱坝工程的设计和施工中。     

沙牌碾压混凝土拱坝坝体分缝形式的结构特性研究

在碾压混凝土拱坝设计中，选择合理的坝体分缝结构与分缝位置是有效地控制坝面开裂范围和保证拱坝整体稳定性的关键技术问题。文章结合沙牌水电站碾压混凝土拱坝的实际，运用有限元数值分析方法对拱坝不同分缝结构的坝体应力及缝端开裂特征作了多方案研究，在比较了各分缝方案结构特性差异的基础上，对该坝体的分缝结构和分缝部位提出了建议。     

石银电站周边缝拱坝的设计

周边缝拱坝是一种较为新型的拱坝结构，设置周边缝可以释放坝体周边的拉应力，有助于使坝体趋于一种均匀受压的状态，可以减少坝体的工程量，以石银电锌周边缝拱坝的设计为例，阐述了周边缝拱坝的应力，稳定分析和结构形式。     

设缝高拱坝的整体安全度和破坏机理研究

为探讨设缝拱坝的整体安全度和可能的破坏形式及破坏机理，对坝体混凝土、缝和坝基材料采用了不同的非线性材料模型，并用增大水容重和降低坝基交界面或缝面材料强度储备两种方法对未设缝高拱坝、设部分周边缝高拱坝和底缝高拱坝的破坏形式、过程进行研究。结果表明，三种坝型的整体安全度由大到小的顺序为：未设缝拱坝、部分周边缝拱坝和底缝拱坝；破坏均是从坝体与垫座交界面上游侧开裂开始，向下游扩展，最终下游侧为屈服破坏。拱冠上、下游侧附近首先出现屈服，然后向下、向左右两侧扩展。底缝拱坝在垫座内的开裂最为严重。     

拱坝横缝有初始开度的数值模型和试验验证

针对横缝有初始开度的拱坝地震响应分析的需要，建立了一个有初始开度横缝的数值模型，并且采用模型拱坝常规振动试验和破坏振动试验的结果验证了该数值模型的合理性．分析计算的结果表明，拱坝横缝初始开度会改变坝体自振特性，并且可能改变坝体地震响应规律。     

设缝高拱坝的破坏机理研究

对设周边缝，底缝高拱坝的破坏机理进行了阐述，采用增大水重度和降低坝基交界面或缝面材料强度储备两种方法；对未设缝高拱坝，设部分周边缝高拱坝和底缝高拱坝的破坏形式。破坏过程进行研究，寻找设缝拱坝的可能破坏形式和破坏机理，研究结果表明，三种坝型的整体安全度由大到小的顺序为未设缝拱坝，部分周边缝拱坝和底缝拱坝，破坏均是从坝体与垫座交界面上游侧开始开裂，向下游扩展，最终下游侧屈服破坏。     

结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究

为探究结构缝的存在对碾压混凝土拱坝地震破坏机理的影响,在地震模拟系统上进行了拱坝模型动力破坏试验。模型的建立基于弹性力-重力准则,不考虑库水以及坝体-地基相互作用。采用一种新型压电传感器测量模型内部的动态应力,并主动监测模型内部微裂纹的发生和发展过程。横缝的模拟考虑了键槽的影响,诱导缝的模拟基于断裂力学理论。选择模型基频对应的谐波逐级加载来研究拱坝在地震动超载作用下的反应。试验表明,拱坝顶拱的端部与拱冠的破坏均较严重,试验中横缝与诱导缝的先后张开分别释放了拱向端部应力与冠部应力,从而引导了裂纹开裂方向,减轻坝体破坏。通过实际震害与物理模拟的对比验证了试验结果的可靠性,显示本文的物理模拟技术有助于研究结构缝对拱坝地震破坏机理和最终失效模式的影响,可为碾压混凝土拱坝的抗震设计提供科学依据。     

浅谈混凝土坝施工中混凝土的浇筑与养护

为了避免由于不均匀沉降引起坝体开裂，常用结构缝将坝体分段；为了控温防裂和施工方便，用纵缝将坝段分成若干柱状段，形成浇筑块。     

水口水电站重力坝垂直纵缝不灌浆的研究与实践

在以往设计中，混凝土重力坝的纵缝一般按临时施工缝处理．据对已建。程调查，灌浆后的混凝土级缝仍为薄弱面，并未使坝体发挥整体作用．针对水口水电站重力坝的一个溢流坝段，从坝体应力、位移分析及坝体稳定安全和结构动力特性几个方面进行了研究，提出在特定条件下，采用级缝不灌浆的实施方案及工程结构的处理措施和运行观测要求．原型监测结果的初步分析表明，采取相应的工程措施后，垂直纵缝不进行灌浆是可行的，这是一项具有较大经济效益和社会效益的措施．     

Seismic failure modes and seismic safety of Hardfill dam

Based on microscopic damage theory and the finite element method, and using the Weibull distribution to characterize the random distribution of the mechanical properties of materials, the seismic response of a typical Hardfill dam was analyzed through numerical simulation during the earthquakes with intensities of 8 degrees and even greater. The seismic failure modes and failure mechanism of the dam were explored as well. Numerical results show that the Hardfill dam remains at a low stress level and undamaged or slightly damaged during an earthquake with an intensity of 8 degrees. During overload earthquakes, tensile cracks occur at the dam surfaces and extend to inside the dam body, and the upstream dam body experiences more serious damage than the downstream dam body. Therefore, under the seismic conditions, the failure pattern of the Hardfill dam is the tensile fracture of the upstream regions and the dam toe. Compared with traditional gravity dams, Hardfill dams have better seismic performance and greater seismic safety.     

双斜滑动面地基对胶凝砂砾石坝破坏模式的影响研究

为探究复杂地基对胶凝砂砾石坝(CSG坝)安全稳定性的影响,对均质地基、断裂双斜滑动面地基和完全发育双斜滑动面地基上的CSG坝开展了三维地质力学模型试验研究。通过分析试验中坝体、坝基的变形特征,以及模型的破坏过程与破坏形态,探究了影响坝体安全稳定的控制性因素。研究结果表明:(1)均质地基模型、断裂双斜滑动面地基模型和完全发育双斜滑动面地基模型的超载安全系数K_p分别为6.8、6.4和6.0。(2)模型的破坏模式与地基整体性有很大的关系,其由坝体沿坝基面产生的贯通裂缝破坏,逐渐发展为跟随地基中的滑移通道滑动,形成坝踵下降、坝趾抬升的滑动翻转破坏。(3)复杂地基中结构面的抗滑稳定性决定着CSG坝的稳定性;CSG坝在受到双斜滑动面地基影响后,各模型的破坏超载安全系数随着地基的发育逐步降低,严重影响着工程安全性,在坝址选取时应尽量避免可能形成潜在滑动面的危险断层。试验成果可对CSG坝后续发展、设计及施工提供参考依据。     

Hardfill坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型，有必要研究其结构破坏模式与破坏机理，评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法，进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验，分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明，Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上，在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏三个阶段；大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂，坝趾随即产生裂缝，最终坝体沿坝基面整体失稳，同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体；坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0~7.0，大变形超载系数K2=7.5~8.5，最终破坏超载系数K3=9.0~10.0。     

强震作用下混凝土重力坝破坏模式研究

采用混凝土弥散性裂缝模型,运用非线性模型对国内某高混凝土重力坝进行破坏模式研究。通过地震超载法得到各类典型坝段最终破坏形态,并对典型坝段的裂缝演化进行了时间历程模拟,得到裂缝出现、发展至坝体破坏全过程。研究得出了不同类型坝段在极限地震荷载作用下的破坏规律,并对重力坝抗震关键部位和薄弱环节进行了总结,为实际工程中采取工程措施提供了参考。     

梅花周边缝拱坝的破坏形式分析

对福建梅花周边缝拱坝安全度和破坏形式进行分析和模拟，表明该坝实际容许水深只有20.8m，溃坝前一直处于超载状态，大坝在水荷载作用下，岸坡坝段上滑引起河床坝段上抬，温升作用增加了上抬值，这种上抬对周边缝拱坝的整体稳定是不利的，破坏时先是周边缝岸坡部分和下部拉坏和剪坏，然后拱坝中部出现上抬坡坏和坝肩发生剪切破坏，最终在库水作用下左，右坝体发生沿缝面的滑移和绕坝肩的转动破坏，此与实际破坏形式较为一致。     

水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝及坝后式厂房的破坏效应

当坝身设有孔口且存在坝后式厂房时,水下爆炸冲击荷载作用下大坝的动力响应非常复杂。 针对此问题,考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应,采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ－Ｅｕｌｅｒｉａｎ耦合方法建立水下爆炸 冲击下大坝－厂房－库水－坝基全耦合模型,利用数值模拟技术分析了水下爆炸冲击荷载作用下重力 拱坝及其坝后式厂房的动态破坏过程,得到了重力拱坝及坝后式厂房在水下爆炸冲击荷载作用下的损 伤破坏过程及损伤机理。结果表明:水下爆炸冲击荷载作用下重力拱坝的损伤破坏形式包括爆炸成坑 破坏、气穴冲切破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏;随着爆心距的增大,大坝的主要损伤破坏形式逐渐 改变,分别为爆炸成坑破坏、局部拉伸破坏和整体拉伸破坏,当爆心距进一步增大时,坝体破坏逐渐减 小;进水口和溢流表孔的存在削弱了坝体局部强度和拱效应;水下爆炸冲击荷载作用下,坝后式厂房由 于结构的整体响应发生局部拉伸破坏。     

阿海水电站厂房坝段地震破坏试验研究

采用和混凝土力学性能相似的仿真混凝土材料,结合振动台试验技术,对模型进行合理设计。采用逐级加载方法,研究阿海碾压混凝土重力坝厂房坝段在地震荷载作用下的动力破坏发展过程及地震破坏形态。试验结果表明:引水管和坝体相交的坝头部位是厂房坝段的抗震薄弱部位;大坝开裂后坝体的整体刚度迅速下降,可以结合坝体基频、残余应变的变化以及对坝体表面宏观裂缝的观察,综合分析大坝的损伤破坏过程。试验结果为工程设计人员进行大坝抗震设计提供了参考。     

园满贯拱坝坝基(肩)破坏模式及稳定性研究

采用三维非线性有限元法,对园满贯RCC拱坝进行破坏模式及稳定性的研究,确定出坝基(肩)的点强度储备安全系数,以及在超载法和综合法下的破坏模式及稳定安全系数。结果表明:该拱坝安全系数满足工程要求,但温升温降荷载对坝体变位和坝身应力影响显著。