龙滩碾压混凝土坝渗流与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性，考虑碾压混凝土层面 流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响，采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法，对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析，为工程设计提供了参考依据。     

龙滩碾压混凝土重力坝渗流场与应力场耦合数值模拟

龙滩碾压混凝土重力坝最大坝高216．5m，位于中国广西壮族自治区红水河上。本从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层(缝)面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理：层(缝)面渗流向层(缝)壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层(缝)面的等效隙宽来影响渗流；进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型，讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并进行了龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合数值模拟。从数值模拟结果可以看出，耦合作用使各应力分量增大，而且使坝踵附近的应力集中现象加剧。     

龙滩碾压混凝土坝稳定渗流场与稳定温度场耦合分析

渗流通过参与热量传递与交换影响温度分析，温度通过改变介质渗透系数和温度势梯度引起水流运动来影响渗流场，两者相互作用最终达到珠渗流场和温度场,应用混凝土坝渗流场和温度场耦合分析的数字模型，进行了龙滩碾压混凝土重力坝稳定渗流场和稳定温度场的耦合分析，结果表明，耦合作用使龙滩坝稳定温度场温度普遍降低，稳定渗流场水头普遍升高。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场对应力场的影响

结合龙滩水电站工程，分析碾压混凝土重力坝坝体及碾压层（缝）面渗流的特点，提出碾压混凝土坝渗流的渗透静水压力和渗透动水压力及其对坝体应力的影响机理，采用有限元数值方法计算出渗流场影响下的龙滩坝应力场分布。可以看出，由于渗透静水压力和渗透动水压力的作用，使坝体各应力分量最大值增大，也使坝踵处应力集中现象加剧。     

碾压混凝土坝及龙滩碾压混凝土重力坝的渗流特性研究(一)

据室内含层面和不含层面碾压混凝土试件的渗透试验结果，碾压混凝土坝现场压水试验结果以及某些已建碾压混凝土坝实际运行情况，针对碾压混凝土坝为一成层材料结构体的特点，本文用隙面缝隙渗流理论和传统的多也隙介质体达西渗流理论，提出惰压混凝土坝的渗流基本理论和渗流基本特性，最后对拟将开工建设的龙滩高碾压混凝土重力坝的渗流特性进行了数值分析。     

龙滩水电站大坝渗控系统的设计与实施

龙潍水电站200 m级碾压混凝土重力坝渗控系统是大坝设计和施工的重点.针对工程实际情况,详细阐述了龙滩碾压混凝土重力坝采用全断面碾压混凝土,坝面采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗形式方案的设计、施工、缺陷处理,结果表明,大坝渗流控制系统的实施效果较好,层面闻扬压力较小.     

龙滩碾压混凝土重力坝有限元分析研究

为了全面掌握龙滩碾压混凝土重力坝在各种荷载组合下,大坝、特别是坝内孔口周边的应力状况,坝趾、坝踵及层面上、下游的应力、应变状况,采用有限元[1,2]对龙滩碾压混凝土重力坝两种设计坝型在各种静、动荷载作用下的应力和变形进行了计算分析,得出了坝体的位移场和应力场;采用传统的材料力学法对静荷载工况和反映谱法、时程动力法对动载工况的计算成果分别进行了验证,说明有限元分析成果的正确性和合理性.     

渗流影响下碾压混凝土坝的位移分析

层面是碾压混凝土的薄弱面，具有强透水性，因此针对碾压混凝土这种特点，提出以薄层单元模拟碾压混凝土层面，用应力场和渗流场耦合的粘弹性模型分析坝体位移的方法，并应用于沙牌碾压混凝土拱坝。     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。     

基于层面参数等效的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

受施工、龄期、环境及服役期大坝承受的反复静动荷载等多因素影响,坝体和层面出现不同程度的劣化损伤,碾压层本体及层面物理参数呈渐变特性。针对碾压层内力学参数渐变的特性,提出了相应物理参数的等效算法,且给出了耦合性态参数间的数学转换关系,分析坝体应力场与渗流场相互影响机理,据此建立了考虑层内参数渐变的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析模型,并编制了相应的有限元分析程序。工程实例分析表明,耦合作用致使大坝的渗流场发生改变,坝体的应力较未耦合时普遍偏大,坝踵处的应力集中显著;渗流场与应力场耦合作用激励下的不利因素可为大坝的设计、施工及安全运行提供参考。     

碾压混凝土坝防渗与排水渗控设计方法

本文采用渗流场求解的结点虚流量法、缝面无厚度平面单元、排水子结构和排水孔开关器等方法，依托10多年来对龙滩高碾压混凝土重力坝渗流特性和渗控优选方案的研究，对碾压混凝土大坝的坝上下游面防渗体和坝内排水孔幕的防渗与排水设施的渗控机理及效果进行了系统深入的分析研究。其中包括对上下游面防渗体的作用、本体的弱渗透性、层面和缝面的强透水性、上游面防渗体竖直劈头缝和水平裂缝的影响、坝段横缝止水失效的影响以及排水孔孔径和孔距的影响等问题的研究。     

龙滩碾压混凝土重力坝结构设计与施工方法研究

龙滩水电站坝高２１６．５ｍ，坝型定为碾压混凝土（ＲＣＣ）重力坝，方量达３４０万ｍ＾３。在我国南方高气温地区建造世界上最高的ＲＣＣ重力坝，需攻克许多科技难题。本专题针对龙滩水电站枢纽布置、坝体结构进行优化研究，以有利于ＲＣＣ快速施工；对ＲＣＣ筑坝材料特性、渗流和防渗排水结构、坝体的应力与稳定、ＲＣＣ大仓面连续施工、高ＲＣＣ重力坝温控及防裂措施等进行分析研究，取得了科技攻关成果，经鉴定验收，专题成果达     

龙滩碾压混凝土重力坝的防渗研究

系统地阐述了高碾压混凝土重力坝渗流分析和防渗结构研究的必要性，介绍了龙滩高碾压混凝土重力坝各分区材料的渗流特性，并进行了渗透溶蚀性研究和临界水力梯度研究。证明优化的料配合比，能满足龙滩192m/216.5m高大坝的防渗与耐久性要求。对大坝的防渗结构，主要研究了钢筋混凝土面板防渗方案、变态混凝土与二级配碾压混凝土防渗方案和沥青混合料防渗方案。通过温控与防裂的分析计算、结构应力与稳定分析计算和大坝渗流分析计算等多方面综合比较，以变态混凝土与二级配碾压混凝土防渗方案最优，推荐为首选方案，而沥青混合料具有很好的防渗效果，并具有保温作用，且对温控防裂十分有利，建议作为比选方案，对今后需进一步研究的课题提出了建议，无疑对已开工建设的龙滩工程具有重要的参考价值。     

碾压混凝土坝的渗流特性和渗流控制

在系统分析和总结已有碾压混凝土渗流特性研究成果的基础上 ,通过自制的适于进行碾压混凝土渗流试验的实验装置 ,对现场取样的碾压混凝土试块进行了碾压混凝土本体及层面的渗透试验 ,着重研究了碾压混凝土层面的渗流特性 ;对应力、水头对碾压混凝土渗透性的影响进行了探索研究 ,获得了碾压混凝土不同工况、不同层面处理方式的渗流特性。对碾压混凝土坝的渗流控制提出了一些有益的观点。     

碾压混凝土坝的渗流与控制(二)

依据国内外碾压混凝土及碾压混凝土坝渗透试验结果，结合碾压混凝土渗流特性的理论，分析了碾压混凝土本体和层面的渗透性、层面等效水力隙宽、层面处理方式等基本因素对碾压混凝土渗流特性的影响，归纳出碾压混凝土坝渗流的一般规律性，并通过对已建工程实践的分析比较，提出碾压混凝土坝的一些渗流控制对策.     

龙滩碾压混凝土坝最佳开工日期的研究

对龙滩碾压混凝土坝最佳开工日期及防渗面板的施工日期进行了研究。最佳开工日期的选取可有效地降低坝体的最大应力；采取后浇筑防渗面板在适当的日期下施工是防渗的有效途径。     

碾压混凝土坝渗流场分析的缝面渗流平面单元模拟法

针对碾压混凝土坝成层施工的结构特点及其渗流特 性，笔者在非均质各向异性等效连续体模型的基础上，提出可精细而又方便地模拟大坝中层 面、缝面和裂缝等渗流行为的缝面渗流平面单元模型。在没有增加计算网格结点的前提下， 不但能高效率地刻画出层面和缝面所带来的坝体强渗透各向异性的特点，而且又能极容易地 对那些局部零星分布的有强集中渗透能力的冷缝和裂缝等缝隙进行逐个细致地模拟，坝体的 渗流实际情况在数值模型中得到了甚为客观的展现，提高了大坝渗流场的计算分析精度，基 本上完整地解决了碾压混凝土坝的渗流建模问题。最后，较详细地进行了一个高102m的大坝 的算例分析。     

基于不等比例降强度参数的龙滩碾压混凝土坝稳定分析

采用考虑坝体坝基渗流、大坝分期加高、温度效应和应变软化等因素的弹塑性有限元和不等比例降材料强度参数的方法，分析了龙潍碾压混凝土重力坝前、后期挡水段和溢流段的渐进破坏过程、破坏机理和极限承载能力。计算结果表明，龙滩大坝是安全稳定的。     

Seepage and stress analysis of anti-seepage structures constructed with different concrete materials in an RCC gravity dam

This study used the finite element method(FEM) to analyze the stress field and seepage field of a roller-compacted concrete(RCC) dam, with an upstream impervious layer constructed with different types of concrete materials, including three-graded RCC, two-graded RCC, conventional vibrated concrete(CVC), and grout-enriched vibrated RCC(GEVR), corresponding to the design schemes S1 through S4. It also evaluated the anti-seepage performance of the imperious layer in the four design schemes under the normal water level and flood-check level. Stress field analysis of a retaining section and discharge section shows that the maximum tensile stress occurs near the dam heel, the maximum compressive stress occurs near the dam toe, and the stress distributions in the four schemes can satisfy the stress control criteria. Seepage field analysis shows that the uplift pressure heads in schemes S3 and S4 descend rapidly in the anti-seepage region, and that the calculated results of daily seepage flow under the steady seepage condition in these two schemes are about 30%e50% lower than those in the other two schemes, demonstrating that CVC and GEVR show better anti-seepage performance. The results provide essential parameters such as the uplift pressure head and seepage flow for physical model tests and anti-seepage structure selection in RCC dams.