土质心墙坝水力劈裂条件分析

采用基于Biot(比奥)固结理论的有效应力分析方法,对雅砻江两河口粘土心墙土石坝两种心墙坡比方案的多种特殊工况进行了比较分析,探讨了水力劈裂的发生条件及其影响因素。计算结果表明:坡比较大则心墙的抗水力劈裂能力较强。此外,对比较极端的坝壳与心墙模量组合情况下和较高蓄水速度情况下坝体的平面应变进行了有限元分析,探讨了坝壳与心墙模量关系及蓄水速度对心墙上游区域的应力分布及大小的影响,进一步探讨水力劈裂发生条件。     

碾压式沥青混凝土心墙坝应力变形特性分析

基于邓肯张E-B非线性有限元,模拟沥青混凝土心墙坝变形情况。通过计算得出,坝壳料变形量较小,竣工期坝体剪应力水平值相对较低,表明坝体受力较为均匀。满蓄期时,上下游坝壳料均向下游产生一定变形,在上坝壳料与水平推力共同作用下,坝体剪应力水平有所上升,各高程沥青心墙竖向应力均大于对应水压力,表明坝壳料、过渡料与心墙料均满足设计要求,不会发生水力劈裂。为今后评价心墙是否发生水力劈裂提供借鉴思路。     

新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝设计

某碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝建在新疆高寒地区,介绍了该沥青混凝土心墙轴线、心墙厚度、过渡层厚度的确定及心墙与坝基防渗体的连接方式,并对其进行了坝体三维有限元应力应变静力分析。结果表明:相对于浇筑式沥青混凝土心墙、土料心墙等坝型,碾压式沥青混凝土心墙坝宜选择较厚的过渡层,以利于心墙施工控制;心墙厚度主要取决于坝体高度和坝壳料可能的变形情况。经综合评价,该坝变形协调性良好,应力分布基本合理,沥青混凝土心墙不会发生水力劈裂和拉裂破坏,坝体结构布局较为合理。     

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。     

沥青混凝土心墙坝力学性能数值模拟研究

针对新疆某沥青混凝土心墙堆石坝进行了有限元数值模拟计算,坝体主应力和心墙轴线主应力比的计算结果表明:堆石体坝壳大、小主应力最大值均出现在坝底部中轴线两侧;满蓄期上游坝壳的大、小主应力比竣工期小;随着坝高的增加,沥青混凝土心墙的主应力比有增大趋势。根据计算结果对心墙的水力劈裂进行了判别,结果表明:心墙竖向应力均大于水压力,沥青混凝土心墙不会发生水力劈裂。     

糯扎渡大坝坝料现场压实特性及心墙安全性研究

心墙拱效应是心墙堆石坝设计中需关注的重点问题之一,拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂特性影响较大。在对糯扎渡高心墙堆石坝的坝料现场检测成果进行分析的基础上,对现场填筑坝料的工程特性进行了室内试验研究,根据试验成果拟定了心墙料与堆石料模量差别较大的计算参数,据此进行了大坝应力变形有限元计算,对心墙的变形、应力、抗水力劈裂安全性进行了深入分析,根据研究成果提出了对大坝设计及施工方面的建议。     

糯扎渡水电站蓄水速度对心墙堆石坝安全的影响研究

心墙堆石坝首次蓄水特别是蓄水速度较快时,可能对坝体安全造成一些不利的影响,如坝体后期沉降量增加、心墙拱效应增强甚至产生心墙裂缝、渗透变形、下游坝坡失稳、上游堆石湿化变形等,因此为确保蓄水过程中大坝的安全,需对水库蓄水速度与大坝安全的相关关系进行深入研究.依托在建的糯扎渡水电站心墙堆石坝工程,通过数值计算分析,从变形、应力、抗水力劈裂、非稳定渗流、坝坡稳定等方面研究了水库初次蓄水时大坝的安全特性,并提出蓄水速度建议.     

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。     

黏土心墙水力劈裂机理的离心模型试验及数值分析

采用与原型实际心墙边界条件、受力方式相同的土柱模型,进行了离心模型试验研究,同时采用数值计算分析的方法对土柱模型的应力变形特性进行研究以分析形成心墙水力劈裂的内在机理。分析结果表明：当心墙上游侧的库水压力大于心墙的土压力时,造成了心墙的水力劈裂破坏;该破坏是由于心墙在这种应力条件下,上游侧出现了有效应力拉应力区,并进而出现拉裂裂缝后所产生的;外部水压力大于心墙上游侧土压力是决定水力劈裂发生的重要因素。     

心墙坝水力劈裂判别方法分析

水力劈裂对心墙坝的蓄水期安全有较大的影响,现在主要通过有效应力法和总应力法进行计算分析判定,本文结合瀑布沟心墙堆石坝,运用这两种方法对心墙进行分析,对比它们存在的差别。根据监测分析结果,总应力法更具有合理性,此外,心墙上游侧较大应力水平可能产生剪切破坏,加剧水力劈裂的影响。     

筑坝粗粒料单线法湿化变形模型比较

粗粒土的湿化变形是一种普遍现象,对土石坝长期安全运行至关重要。针对已有多种经验公式拟合精度未知问题,对搜集的试验数据进行验证研究。结果表明：(1)各向等压湿化体变与围压用幂函数拟合效果较好;(2)湿化轴向应变与应力水平用指数函数拟合效果较好,指数函数参数与围压呈良好的线性关系;(3)湿化体变采用双线性模型,形式简单且拟合精度较幂线型及六参数型高;(4)湿化剪应变与应力水平呈良好的双曲线关系,与围压相关性较弱。最后,分析了湿化应变与不同应力水平的相关程度,建立了基于改进相对湿化应力水平的湿化应变经验公式。     

糯扎渡水电站大坝应力变形及抗水力劈裂特性研究

心墙堆石坝初次蓄水是事故高发期,特别是蓄水速度较快时,可能对坝体的应力变形安全造成一些不利影响,如后期变形增加且稳定延长,甚至引起心墙水力劈裂发生裂缝。为确保大坝安全,需对初次蓄水速度进行深入研究。本文依托糯扎渡电站高心墙堆石坝工程,从大坝的应力变形及心墙的抗水力劈裂特性等方面研究了初次蓄水时的大坝安全特性,并提出蓄水速度建议。     

粗粒料湿化变形三轴试验研究

对小浪底斜心墙堆石坝的砂岩粗粒料采用单线法进行中型三轴湿化变形试验,研究了该种土料的湿化变形特性。通过对试验结果和湿化变形规律的分析,总结了湿化轴向应变、湿化体积应变与湿化应力水平、围压之间的关系。试验结果表明,湿化轴向应变与湿化应力水平呈双曲线关系,湿化轴向应变与围压呈线性关系;湿化体积应变与湿化应力水平和围压均为线性关系。根据对试验结果的分析以及计算湿化变形的单线法,提出了一个适用于计算粗粒料湿化变形的数学模型。该湿化变形模型参数共6个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法。对模型进行了验证,结果表明该湿化模型计算曲线与试验结果吻合较好,表明该模型能较好地反映粗粒料湿化变形的特征。     

300m级超高斜心墙和直心墙堆石坝应力变形分析

为了优化设计和安全评价,对某300 m级超高直心墙堆石坝和作为比较方案的斜心墙堆石坝进行了三维有限元应力变形计算。对坝体堆石料采用邓肯张E-B非线性弹性模型,对高塑性黏土与混凝土结构接触面采用Goodman单元模型,分43级荷载对坝体的施工和蓄水过程进行模拟,比较分析两种坝型在蓄水期坝体和心墙的应力和变形性状。结果表明,相对直心墙方案,斜心墙方案计算所得坝体的最大水平位移相对较小,垂直沉降较大。斜心墙方案下心墙两岸坝肩处高应力水平区域有所减小,可以适当改善心墙上游面单元的应力和变形条件。斜心墙方案下心墙的拱效应相对较弱,其抗水力劈裂的性能稍好。     

高土石坝粘土心墙和复合土工膜防渗性能研究

高土石坝在静力情况下的应力、变形特性和防渗性能一直是高土石坝设计和施工的关键问题。以一座高为127.5 m的高土石坝为例,通过室内试验和三轴试验测得坝体材料的物理性质指标和邓肯张E-B模型参数,采用有限元计算方法,计算竣工期和渗流稳定期复合土工膜高土石坝坝体应力、应变和变形以及大坝渗流量,并和粘土心墙防渗计算结构进行对比,并对复合土工膜心墙是否发生水力劈裂进行判断。结果表明:由于堆石体材料的流变性,引起了坝体的竖向位移和水平位移。复合土工膜心墙与粘土心墙相比,复合土工膜对降低坝体浸润线、减小坝体孔隙水压力均有显著作用,减小幅度在50%左右,且复合土工膜不会发生水力劈裂等不利问题。     

不同坝高对复合土工膜防渗斜墙应力变形的影响

根据复合土工膜防渗体应用于土石坝时的防渗特点,结合工程实例,采用三维有限元方法对坝体和复合土工膜进行了数值模拟,分析了不同坝高条件下对土工膜防渗斜墙应力变形的影响。结果表明:与低土石坝应用复合土工膜防渗的情况相比,随着坝高的增大,复合土工膜不仅在坝顶锚固区处的应力应变较大,而且两岸锚固处的应力应变也随着坝高的增大而增大,在两岸坡脚锚固端处应力应变达到最大,对实际工程的设计具有一定的积极意义。     

张峰水库大坝初蓄期监测资料分析

山西省张峰水库黏土料心墙堆石坝在初期蓄水后,上游坝壳及心墙受到上游库水和湿化作用产生了变形,同时,坝体的浸润面也将逐渐形成,对大坝初蓄期进行渗流和变形观测是保证大坝安全和验证坝体设计的关键.通过对坝高72.2m的张峰水库黏土斜心墙堆石坝初蓄期坝体变形和渗压等观测资料的综合分析,探讨了大坝初蓄期监测资料分析总结的方法,证明大坝目前工作性态总体正常,可以进一步蓄水,分析结果对类似工程有一定的借鉴意义.