强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析专题进行了大量面板坝振动模型试验,研究了模型设计中多项因素对试验结果的影响,得到了模糊坝的各项地震反应性状,研制了面板坝三维有效应力非线形动力分析方法和计算程序;采用割线模量的概念统一静,动力反应和地震残余变形分析,开发了等效线性动,静力耦合计算方法和程序;采有等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析;根据试验结果探讨了小变形下高,低应力状态土石料动,静应力应变关系存在相似性,并探索推导了一套大型振动台模型试验的相似律,将经过模型试验验证和改进的方法及程序用于依托工程的抗震设计,并提出了有效的抗震工程措施。     

面板堆石坝振动模型试验及动力分析研究

本文对混凝土面板堆石坝振动台模型试验及动力分析研究的有关成果及存在问题进行了分析和评述, 报导了我国"九五"国家重点科技攻关专题"强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析"研究中所取得的主要成果和进展; (1)进行了大量面板坝振动模型试验, 考虑了模型设计中的多项影响因素, 研究了各项因素对试验结果的影响, 得到了模型坝的各项地震反应性状: (2)研制了面板坝三维有效应力非线性动力分析方法和计算程序, 并通过模型试验进行了验证; (3)采用割线模量的概念统一静、动力反应和地震残余变形分析, 开发了等效线性动、静力耦合计算方法和程序; (4)采用等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析, 将计算结果与模型试验结果相对,比验证和改进了等效线性分析方法: (5)根据静、动力特性试验结果, 探讨了小变开下高、低应力状态土石料应力-应变关系存在相似性, 并推导了大型振动台模型试验的相似律;(6)将经过模型试验验证和改方法及程序用于具体工程的抗震设计, 得出了一些有理论和实际使用价值的结论, 并提出了有效的抗震工程措施.     

涧峪水库混凝土面板堆石坝应力变形分析

本文介绍采用静、动力三维有限元法,对涧峪水库混凝土面板堆石坝施工填筑、蓄水和运行期发生8度地震的情况进行了仿真模拟.通过综合分析,评价了坝体设计方案,并给出结论和建议.     

高面板堆石坝面板应力分布特性及其规律

准确把握高面板堆石坝静、动力条件下面板高应力区分布特性是保障防渗面板安全的关键问题。本文采用非线性三维有限元方法,以200m高坝为例,系统地研究高混凝土面板堆石坝在填筑和蓄水过程、遭遇瞬时地震及震后面板的高拉与压应力区分布特性及其规律,以及坝体几何特征参数对面板高应力区分布的影响。研究结果表明:面板顺坡向高拉应力区集中分布在河谷处岸坡附近及河谷中央(河谷坝段)坝高4/5~2/3范围内,坝轴向高压应力区主要分布在河谷中央竖缝两侧面板之间,据此建议了一系列改善面板应力的工程措施。     

猴子岩水电站面板堆石坝面板垂直缝垫缝材料研究

目前,高混凝土面板堆石坝中已开始出现面板接缝混凝土挤压破坏的现象。以猴子岩面板堆石坝已有垫层表面位移成果为依据,建立面板和垫层的子结构静动力有限元模型,采用数值分析方法分析不同垂直缝垫缝材料对面板应力的影响,进而提出垫缝材料的选取建议。结论为,所涉及的两种垂直缝垫缝材料均能有效降低面板的水平向最大压应力和水平向最大压应变,其中桦木方案由于可以有效降低面板坡向压应变,对于防止面板的水平向挤压破坏明显有利,故推荐为垂直缝的垫缝材料。     

高面板堆石坝面板应力分布特性及其规律

准确把握高面板堆石坝静、动力条件下面板高应力区分布特性是保障防渗面板安全的关键问题。本文采用非线性三维有限元方法，针对150m以上的高面板堆石坝，系统地研究其在填筑和蓄水过程、遭遇瞬时地震及震后面板的高拉、压应力区分布特性及其规律，以及坝体几何特征参数对面板高应力区分布的影响。研究结果表明：面板顺坡向高拉应力区集中分布在河谷处岸坡附近及河谷中央（河谷坝段）坝高4/5~2/3范围内，坝轴向高压应力区主要分布在河谷中央竖缝两侧面板之间，据此建议了一系列改善面板应力的工程措施。     

厦门抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝静动力分析

该文选取厦门抽水蓄能电站工程上水库混凝土面板堆石坝建立坝体和坝基的三维有限元模型,进行三维非线性静力有限元分析,研究竣工期和运行期坝体的位移和应力分布规律;在静力分析基础上,采用动力时程分析法进行三维非线性动力有限元分析,研究混凝土面板堆石坝堆石体的地震反应规律。计算结果表明,厦门抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝的位移分布和地震反应永久变形分布规律性较好,应力分布合理,未发现有特殊不利的性态,设计方案合理,静动力工作特性符合一般规律。     

肯斯瓦特面板砂砾石坝动力反应分析与评价

肯斯瓦特面板砂砾石坝全断面由砂砾石填筑,工程区处于强震区,大坝设防烈度Ⅸ度,设计取消了过渡料区。根据肯斯瓦特大坝的分区设计,在坝料静、动力特性试验和三维静力分析的基础上,采用三维真非线性有效应力地震反应分析及安全评价方法,对大坝进行了给定地震情况下的地震反应分析和评价。从大坝的动力计算分析结果看,该坝能够满足给定地震工况下的抗震安全性要求。     

高土石坝地震动力反应特性大型振动台模型试验研究

心墙堆石坝和面板堆石坝是目前高地震烈度区高坝建设中普遍采用的两种高土石坝坝型,它们的动力反应特性和抗震性能是水电工程界普遍关注的问题。本文基于双江口高心墙堆石坝、两河口高心墙堆石坝和猴子岩高面板堆石坝等3个实际工程的大坝大型地震模拟振动台模型试验,对比、分析试验结果,研究高土石坝地震动力反应特性,重点考察了两种坝型(心墙坝和面板坝)地震动力反应特性的异同点。研究表明:高面板堆石坝和高心墙堆石坝均有良好的抗震性能;水库蓄水对两种坝型结构动力特性参数变化的影响规律有所差异;面板对堆石坝上游坝坡的保护作用明显,有效抑制了上坝坡的加速度反应;面板堆石坝虽然抗震性能优良,但对面板相关的设计和施工水平依赖性很强。     

黑泉水库面板坝大型振动台模型试验

进行面板坝大型振动台模型试验,可以得到模型坝的自振频率、阻尼比和振型等动力特性以及加速度放大倍数的分布、面板的应变和应力、坝体残余变形等动力反应性状。一方面可以作为验证和改进面板坝地震动力反应计算模式、分析方法及计算程序的基本资料,另一方面可以通过研究面板坝振动台模型相似律,探讨将模型试验结果推广到原坝型上的原理和方法,进而研究面板坝的动力特性、地震动力反应性状及破坏机理,讨论面板坝的抗震性能。在此介绍黑泉水库面板坝大型振动台模型试验中所采用的试验方法和进行的技术探索情况。     

基于广义塑性模型的加筋面板堆石坝数值模拟

为研究地震作用对混凝土面板堆石坝采用的混凝土是否加筋有何影响,基于堆石料的静动力大三轴试验结果,构造了能考虑剪应力水平影响和堆石料颗粒破碎的一个简洁塑性模量表达式,建立了适用于堆石料的广义塑性本构模型。本构模型模拟曲线与三轴静动力试验曲线的对比结果表明:该模型能较好地模拟堆石料在低围压下的剪胀性和高围压下的剪缩性,以及在循环荷载作用下的滞回效应、硬化特性和循环致密性等复杂应力状态。此外,利用该模型的高面板堆石坝动力有限元计算结果表明:加筋前后地震加速度和永久变形的分布规律一致。加筋对大坝的地震反应加速度影响较小,却可有效地减小大坝的地震永久变形;加筋对顺河向地震永久变形的抑制作用大于震陷。加筋间距越小,大坝的地震永久变形越小,但地震永久变形的减小幅度逐渐降低。研究成果可为混凝土面板堆石坝的施工设计提供参考。     

坝下埋管混凝土面板堆石坝关键技术研究及应用

混凝土面板堆石坝坝下埋管存在压力管道渗漏引起坝体接触冲蚀破坏及埋管坝段与主河床坝段的不均匀沉降变形。为此,开展坝下埋管混凝土面板堆石坝在压力管道结构、大坝的填筑料、填筑分区、面板及分缝止水、坝下埋管部位安全监测、大坝静动力应力应变分析、大坝渗透稳定性、施工方法、大坝预沉降技术等方面进行了研究,其研究成果已经在青海积石峡水电站和新疆哈巴河山口水电站应用并获得成功,该成果可应用于相类似的混凝土面板堆石坝工程。     

小山口水电站混合坝插入式接头有限元分析

小山口水电站为面板坝和重力坝组合而成的混合坝,鉴于混合坝连接处易产生集中渗流和不均匀沉降问题,为了验证接头安全性,文章通过建立面板堆石坝、重力坝接头部分的整体模型,采用三维有限元进行静、动力计算,并对坝料参数进行敏感性分析。结果表明,满蓄期、地震期接头部位坝体和坝基应力、位移均满足规范要求,变形规律合理,证明接头方案可靠。在此基础上,给出了混合坝接头部位填筑和抗震措施的优化建议,为工程的设计提供重要依据。     

黑山峡河段一级开发方案枢纽布置设计

黑山峡河段两个开发方式的勘测设计工作进行了50多年，一级开发大柳树高坝枢纽布置设计以土质斜心墙堆石坝为推荐方案，混凝土面板堆石坝为备用方案。南京水利科学研究院对一级开发大柳树粘土斜心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元静、动力计算；西安理工大学对一级开发大柳树高土石坝洞群围岩稳定性、高边坡进行了分析研究。一级开发大柳树高土石坝存在地下洞室的施工风险、高边坡的稳定风险、建筑物地震风险及工程投资风险。     

密松水电站面板堆石坝抗震设计与安全性评价

密松水电站面板堆石坝属于超宽河谷的面板堆石坝,其抗震分析还缺少相应的工程经验。针对面板堆石坝在强震中易产生坝体永久变形过大及面板易破损等问题,采用拟静力法和有限元时程动力法,分析了堆石坝的加速度和应力反应、面板应力、接缝变形、坝体地震残余变形以及坝坡的动力稳定性,对大坝的抗震安全性进行了综合评价。结果表明,在设计与校核地震作用下,坝坡稳定性满足规范要求,坝体永久变形与同类工程相当,面板应力状态满足抗震安全要求,面板接缝变形在止水结构允许范围之内。     

铜灌口水库面板堆石坝筑坝材料优化设计

筑坝材料特性的研究是面板堆石坝设计研究的关键工作之一。为了减少对工程区周边环境的影响,加快施工进度,充分利用当地砂岩料和建筑物开挖料,本文以铜灌口水库混凝土面板堆石坝为例,对筑坝材料进行了大型静动力三轴和大型流变试验等室内外试验研究,在试验结果基础上进行了大坝静力应力变形特性的三维有限元分析、三维流变分析和坝坡稳定分析,合理优化了坝体填筑材料,确定了大坝结构设计方案。     

卡拉贝利水利枢纽工程坝体混凝土面板抗裂设计及面板受力分析

鉴于卡拉贝利水利枢纽工程面板砂砾石坝面临高地震烈度、温差大、风沙强、硫酸根离子超标等诸多设计难点,文章通过三维有限元静、动力计算分析验证面板在各个工况下的应力情况,得出结论:适当提高面板含筋率、选择变形能力较强的止水,可以抵御超设计地震荷载的考验,面板抗裂设计方案是可行的,可为同类工程面板抗裂设计提供借鉴。     

不同激振方向下动水压力对高面板坝面板动应力的影响

目前关于面板坝与库水动力相互作用的研究较少,而且现有的研究没有考虑库底与岸坡振动所激起的动水压力,即不能精确计算动水压力对高面板坝的影响,难以满足300 m级面板坝的安全评价要求。本文采用比例边界有限元方法计算动水压力,对坝高为300 m的面板坝进行了地震作用下三维有限元动力分析,研究了不同方向地震激励下坝面动水压力的分布规律及其对面板动应力的影响。结果表明:顺河向和坝轴向激励的动水压力最大值相差不大,而竖向激振的动水压力最大值相对较大。顺河向地震作用产生的动水压力对面板动应力有明显影响,而坝轴向地震作用下,动水压力对面板动应力有一定影响;竖向地震作用引起的动水压力对面板的动应力影响较大,不考虑动水压力时会明显低估面板的顺坡向应力最大值及高应力区范围。     

瀑布沟水电站大型蜗壳外围混凝土结构设计与施工

瀑布沟水电站装机容量大、机组台数多、结构复杂,地下厂房蜗壳采用保压浇筑外围混凝土的方式。为确保机组运行稳定和结构安全,对机组及蜗壳外围混凝土结构进行了静动力分析和模型试验研究,并对水压试验、混凝土浇筑等提出了技术要求。目前,全部6台机组均已安全投产,运行稳定。     

论大柳树混凝土面板坝的抗震安全性

大柳树混凝土面板堆石坝拟建于宁夏中卫附近，坝高165.0m，坝址区处于海原，中卫两大断裂构造区，坝址基本烈度8度，按9度设防，从大柳树坝址的工程地质条件出发，结合国内外的工程实践经验，以及中国水利水电科学研究院对大柳树面板坝初步的静，动力试验分析成果可知，如采取大坝上部适当放缓坝及一系列的坝顶区域抗震加强结构措施，足以安全建成具有高坝，大库的大柳树面板坝。