面板堆石坝变形计算的一种新型数值方法

针对高面板堆石坝对变形控制要求高的问题，利用中井本构关系模型及其稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法，在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下，用弹塑性有限元方法对面板堆石坝进行有限元分析计算。同时，提出了按设计阶段和施工阶段分别采用不同的方法确定模型参数，从而使得选取的模型参数尽可能反映工程实际，提高数值计算精度。     

考虑流变作用的面板堆石坝工作性状研究

结合金钟混凝土面板堆石坝工程实例,采用沈珠江3参数流变模型对面板堆石坝进行了三维有限元流变数值计算,分析堆石的流变效应对混凝土面板堆石坝工作性状的影响。最后通过将有限元计算结果与实测数据的比较分析,论证面板堆石坝应力应变计算中计入堆石流变效应的合理性。     

浅谈邓肯一张E—B模型对高混凝土面板堆石坝的适应性问题

目前，邓肯一张E－B弹性非线性模型已被广泛应用于混凝土面板堆石坝的应力变形分析中。通过对某高混凝土面板堆石坝的有限元分析并将其结果与一些坝的原型观测结果进行对比，认为该模型用于高混凝土面板坝是基本适合的。     

面板堆石坝演化人工神经网络反演分析模型研究

针对面板堆石坝参数反演的特点,结合实测资料,建立了演化人工神经网络参数反分析模型,提出了模型建立的具体方法和步骤;并对某面板堆石坝进行了有限元分析计算,得到了与实测资料较为吻合的计算结果。     

接触面模型在高面板堆石坝中的应用研究

讨论了接触面Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和Ｄｅｓａｉ薄层单元模型的特点，介绍和分析了笔者提出的接触面薄层单元耦合本构模型。应用无厚度Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和笔者提出的薄层单元耦合本构模型分别对某高面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算。计算结果显示，二者是有差异的，面板应力变形的差异更为明显，接触面模型和参数更为直接影响面板应力变形的计算结果。     

堆石体流变参数反馈分析及应用

针对高面板堆石坝的流变问题进行分析,利用有限元结合神经网络技术对堆石体的流变参数进行反馈分析。结合工程实践,验证了分析方法的合理性和可靠性,同时也揭示了高面板堆石坝堆石体的流变规律。     

高面板堆石坝坝体流变性状

根据室内堆石料的流变试验，确定了坝料的流变参数，利用改进后的流变模型计算了公伯峡电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板变形。计算结果表明，计入堆石料流变变形的计算模型能更好地模拟高面板堆石坝的应力应变系。     

天生桥面板堆石坝实测变形的三维反馈分析

本文根据天生桥面板堆石坝施工期及初次高水位蓄水后的实测变形资料，采用清华非线性解耦K-G模型，进行大坝整体的三维有限元反馈分析。分析结果与实测结果基本相符。反馈分析结果给出了坝料实际的力学性质（模型参数）,揭示了分区分期填筑的高面板堆石坝的复杂变形性状；文中提出对高坝下游填筑料（即IIIC区料）的坚实性应有较高的要求。特别要注意对坝体的施工临时剖面进行优化设计，以控制堆石体的差异变形、防止面板下垫层料出现裂缝及脱空等问题。     

高混凝土面板堆石坝应力变形数值模拟研究

常规计算法方法无法精准反映高面板堆石坝实际受力情况,造成国内外修建的一些高面板堆石坝出现面板挤压破坏和结构性裂缝问题。采用邓肯E-B模型进行高面板堆石坝三维有限元分析计算,结果表明:高混凝土面板堆石坝的应力和沉降量较小,绝大部分荷载是经过垫层和过渡层由主堆区石传入坝轴线以上的地基中,坝壳料具有足够的变形模量及自由排水性能,孔隙率控制是合理。面板堆石坝应力的分布在各堆石区的分界处没有较大突变,坝体填筑分成防渗补强区、垫层区、堆石区各区坝料之间满足力学平稳过渡的要求。因此高面板堆石坝设计是合理的,对类似工程设计具有参考意义。     

基于进化神经网络模型的面板堆石坝沉降和面板挠度预测

堆石坝变形和面板挠度的预估对指导堆石坝设计和施工具有重要意义。针对堆石坝室内试验参数和实际参数存在差异,而待建堆石坝缺乏实测变形进行参数反馈,难以较准确预估堆石坝沉降和面板挠度,为此较广泛搜集了类似面板堆石坝工程的监测数据,将遗传算法和神经网络模型相结合,建立了堆石坝工程变形预测的进化神经网络模型。由待建面板堆石坝工程的坝高、宽高比和干密度等作为控制参数,结合训练好的进化神经网络模型,预测得到待建面板堆石坝的变形及面板挠度。实例分析表明,该方法可行。     

深覆盖层上面板堆石坝关键技术研究进展与展望

以察汗乌苏面板堆石坝有限元法应力变形计算结果为基础，总结了在深覆盖层地基上建造的面板堆石坝的关键技术。根据对三峡二期深水土石围堰拆除的调查实录进行的分析认为，实录对面板坝防渗墙的计算有重大参考价值。提出引进新的数值方法，如不连续变形分析方法（DDA）和数值流形方法（NMM），来模拟和计算面板坝接缝变形的设想，对深覆盖层上面板堆石坝的设计和计算有指导意义。     

面板堆石坝施工期坝体沉降变形预测模型研究

总结分析了各种统计预测模型的原理和优缺点,基于堆石体沉降变形机理,提出了一种针对坝顶及坝体表面测点的统计预测模型。采用数学优化通用软件1stOpt计算模型的统计参数并与笔者基于matlab、VB等编写的程序计算结果对比,结果表明1stOpt操作简便,拟合效果好,计算速度快,能大大减少建模的工作量。提出了选取多个在工程实际应用中效果较好的预测模型联合对某个工程建模,选择效果较好者作为实际预测模型的建模方法,经实例计算分析表明:提出的模型精度高,拟合效果好,提出的建模方法也是可行的。     

改进Ｒｏｗｅ剪胀方程和南水模型在面板堆石坝中的应用

基于面板堆石坝筑坝材料大型三轴试验数据，研究了南水模型和Ｒｏｗｅ剪胀方程的参数求取方法与应用范围，发现南水模型对于堆石料拟合效果欠佳。采用改进的Ｒｏｗｅ剪胀方程替换南水模型中切线体积比的表述公式，克服了南水模型在拟合体积应变曲线时的一些缺陷。通过编制改进后南水模型的非线性有限元程序，将其应用于工程实例中以验证改进模型。结果表明:改进后的南水模型可以较好地模拟堆石材料剪胀剪缩性，堆石料沉降量较原模型更接近实测值，适用于面板堆石坝的应力变形分析。     

混凝土面板极端破坏情况下面板坝渗流特性研究

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,研究建立了混凝 土面板极端破坏情况下面板接缝及密集裂缝型面板的渗流计算模型。借助于这些模型,使得 面板接缝及密集裂缝型面板渗流的有限元模拟计算成为可能,从而为在面板发生极端破坏情 况下面板堆石坝的有限元渗流分析提供了有效的途径。通过实例分析,还获得了在面板发生 极端破坏情况下面板堆石坝的渗流变化规律。      

高面板坝三维真非线性地震反应分析方法及模型试验验证

基于所建立的土石料三维黏弹塑性动力本构模型,并采用新型三维各向异性有厚度薄单元来模拟面板和堆石的接触面特性,结合考虑孔隙水压力的消散和扩散的有效应力分析方法,开发了高面板堆石坝地震反应分析的三维真非线性有效应力分析方法。通过典型坝例分析,比较了真非线性分析与等效线性分析结果的差异,表明真非线性方法较真实地反应了结构的地震反应,而且能够直接计算出坝体的残余变形,在理论上更为合理。采用模型坝土石料低应力状态下实测的静力和动力特性参数,对三维模型坝进行了地震反应分析,并与相应的大型振动台模型试验结果进行了对比分析,两者结果相当一致,验证了研究所提出的计算方法的可靠性。     

高面板堆石坝坝坡稳定的动力有限元分析

建立新的有限元分析方法,为准确合理地进行高面板堆石坝的坝坡稳定动力分析提供参考。基于应力水平的有限元计算结果,将大型有限元软件ADINA的应力变形计算功能与GEO-SLOPE软件的边坡稳定分析功能相结合,提出了高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,并利用该方法对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝在"5·12"汶川大地震期间的大坝动力反应及坝坡稳定进行了三维有限元模拟分析,得出坝体位移的动力分析计算结果与该坝震后位移实际观测结果基本吻合,坝坡动力稳定的分析计算结果与震后实际调查分析结果基本一致。所提出的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法是合理的,所获得的分析计算结果准确可信。     

A simplified physically-based breach model for a high concrete-faced rockfill dam: A case study

A simplified physically-based model was developed to simulate the breaching process of the Gouhou concrete-faced rockfill dam (CFRD), which is the only breach case of a high CFRD in the world. Considering the dam height, a hydraulic method was chosen to simulate the initial scour position on the downstream slope, with the steepening of the downstream slope taken into account; a headcut erosion formula was adopted to simulate the backward erosion as well. The moment equilibrium method was utilized to calculate the ultimate length of a concrete slab under its self-weight and water loads. The calculated results of the Gouhou CFRD breach case show that the proposed model provides reasonable peak breach flow, final breach width, and failure time, with relative errors less than 15% as compared with the measured data. Sensitivity studies show that the outputs of the proposed model are more or less sensitive to different parameters. Three typical parametric models were compared with the proposed model, and the comparison demonstrates that the proposed physically-based breach model performs better and provides more detailed results than the parametric models.     

高混凝土面板堆石坝周边缝新型止水

本文提出了适用于水布垭面板坝的新型表层止水和新型铜止水。该坝高233m，根据预测，周边缝的最大张开度为50mm，最大沉降量达100mm.试验研究、计算分析和工程应用表明，提出的新型止水结构可以满足水布垭工程面板坝的要求，适合于100～200m级高面板坝周边缝止水设计采用。     

堆石体流变本构模型参数的智能反演

提出基于演化神经网络和序列二次规划算法的智能反演方法，通过实测变形资料对堆石坝流变本构模型参数进行反演分析，算例计算表明，该方法高效且具有全局收敛性。采用该方法对某堆石坝9参数流变模型参数进行反演分析，计算结果表明，利用反演的模型流变参数所计算的坝体流变变形与实测资料在发展规律及数值上均比较吻合。最后采用反演后的参数对该堆石坝后期变形进行了考虑流变效应的流变计算，预测出该堆石坝的后期变形量，预测结果合理可信。     

基于小波去噪的高斯过程回归模型在面板堆石坝沉降预测中的应用研究

引起面板堆石坝沉降变形的环境因素复杂,观测数据呈现出明显的噪声干扰特性,限制了数学模型拟合及预测的精度。对原始信号进行小波变换可有效分解其中的有用信号和噪声,因此,引入小波变换理论建立了基于小波阈值去噪的数学模型,并对面板堆石坝（CFRD）的沉降变形实测数据实施去噪,再对去噪后的数据进行高斯过程回归（GPR）,建立了预测堆石坝沉降变形的模型。依托CFRD的实测沉降变形资料,采用Wavelet-GPR模型对大坝沉降进行了拟合与预测,并与未进行去噪的GPR模型计算结果进行对比。结果表明：Wavelet-GPR模型观测值与预测值的残差符合正态分布,去噪后学习段的均方根误差（RMSE）由0.928 7 mm减小至0.457 7 mm,平均绝对误差（MAE）由0.485 0 mm减小至0.330 6 mm;预测段的RMSE由1.308 9 mm减小至0.917 6 mm,MAE由0.926 3 mm减小至0.730 3 mm;且去噪后模型的样本观测值个数在其预测值95%置信范围内的占比有明显提升。因此,利用小波阈值去噪对实测沉降数据进行降噪处理能够降低噪声导致的数据观测值与真实值之间的误差,Wavelet-GPR模型用于预测面板堆石坝的沉降变形具有实用性与可靠性。