某超高面板砂砾石坝面板缝局部失效渗流场有限元分析

为了掌握高水头作用下面板缝止水局部失效时坝体和坝基特别其垫层局部饱和区的渗流特性,针对拟建的某混凝土面板砂砾石坝,采用饱和-非饱和渗流理论,拟定不同失效缝长、缝宽、位置和垫层渗透系数等情况,建立三维有限元模型,计算面板缝失效情况下坝体和坝基的渗流场,分析不同作用水头条件下面板缝不同失效程度对渗流场的影响。计算结果表明,某处面板缝小范围失效只对失效部位附近的渗流场产生较大影响,并导致局部渗透变形,而对坝体渗流场全局的影响不大;随着失效缝长、缝宽的加大,失效缝位置的降低和垫层渗透系数的增大,失效部位附近局部饱和区变大,其中,失效缝位置的影响最大,失效缝长的影响次之,失效缝宽的影响最小;当超高水头作用下面板缝通长失效时,坝体内浸润面显著升高,因此设计时应严格控制面板缝可能失效的范围,避免出现面板缝大范围失效。     

面板坝止水失效后垫层料渗透特性的细观研究

通过面板坝止水失效时发生集中渗流的建模计算、定量计算及试验进行面板坝止水失效后垫层料渗透特性细观研究。根据某面板坝垫层料的颗粒级配曲线采用PFC-2D软件生成细观模型,得出了不同压力差作用下垫层颗粒流量、孔隙率、流速及渗透系数等参数随时间的变化过程,并根据所记录的曲线形态分析了面板坝止水失效后垫层区的渗流特性及渗透稳定性。     

混凝土面板堆石坝垂直缝止水劣化过程量水堰监测分析

为研究混凝土面板堆石坝垂直缝接缝止水劣化引起的渗漏量和渗透坡降的变化规律,以某面板堆石坝为例,采用有限元计算方法,模拟了面板左岸垂直缝、面板中间垂直缝、面板中间垂直缝不同高程分别发生止水劣化过程中的渗流,计算了不同工况下通过面板渗漏量、量水堰渗漏量测值、浸润面分布,分析渗透坡降和量水堰测值的关系。计算结果表明,量水堰测值能够反映出面板垂直缝止水劣化程度及垫层区渗透坡降是否超出允许值;随面板止水劣化,面板中间垂直缝较面板左岸垂直缝引起的渗漏量更大、浸润线上升更为明显;面板中间垂直缝随高程降低,引起的渗漏量增加、浸润线上升更为明显。     

混凝土面板堆石坝垂直缝止水失效后的集中渗流场分析

以白龙江某水电站混凝土面板堆石坝工程为例,根据提出的"分区模拟,等效组合"思想,建立两级拟三维有限元模型,研究了各渗流要素随失效缝位置、缝长、缝宽和垫层料渗透系数的变化情况,及底部面板上方的砂壤土覆盖在减小渗漏量、降低垫层料水力坡降等方面的作用,并对垂直缝进行了自愈效果分析,给出了该工程面板垫层料渗透系数的建议值,验证了工程设计的合理性.     

株树桥混凝土面板堆石坝漏水事故分析

简述株树桥混凝土面板堆石坝周边缝，竖缝止水片拉断，撕裂，脱出，以致大量漏水情况。经分析，事故原因是垫层，过渡层的压缩模量太低，一旦止水系统失效，半透水垫层不可能起第二道防水幕的作用。经计算分析，认为垫层，过渡层具有高压缩模量是十分重要的。     

Hardfill材料作垫层的面板堆石坝动力分析

面板堆石坝在强震作用下,面板竖缝和周边缝可能产生较大的张拉和剪切变形而导致发生渗漏。Hardfill的材料性质介于混凝土和碾压堆石体之间,用Hardfill材料作垫层能够有效减小混凝土面板及竖缝和周边缝的地震变形。经过三维有限元动力分析,计算结果表明应用Hardfill材料做垫层能够显著减小面板的地震反应和面板接缝的地震变形。     

面板坝垂直缝失效后垫层区渗流细观研究

面板堆石坝接缝止水是重要的防渗设施,一旦失效将导致集中渗流、渗透破坏等系列问题。目前对渗流问题的研究基本上基于有限元法,但其在求解离散颗粒物质的系统现象存在一定局限性,可求解颗粒介质的流动及固体力学大变形的颗粒流理论研究目前较少。鉴于此,以某面板坝为例,应用ＰＦＣ2Ｄ软件采用粗网格流法对面板垂直缝失效后的垫层区渗流特性进行模拟,通过分析表明:该面板坝垂直缝单缝失效时,垫层区未产生明显的渗透破坏,颗粒流量在5％以内,最终颗粒重新排序后达到平衡状态;渗流关键要素颗粒流失量、渗透系数、流速及孔隙率等均随压力梯度呈正相关,且随着计算时步的增加,各渗流要素均有增大,但增幅大小各异,最终达到平衡状态。相关成果可为垫层区渗透稳定、管涌临界值等的确定提供参考,并对实际工程中有限元法模拟渗流问题奠定基础。     

天池面板堆石坝三维变形应力计算分析

采用Duncan-Chang E-B模型模拟堆石体,接触面单元模拟面板与垫层之间的接触,面板竖缝和周边缝用分离缝模拟,对天池面板堆石坝进行了三维有限元变形应力分析,得到了堆石体、面板的位移应力及分布规律,分析了面板竖缝和周边缝的变形。计算结果表明:坝体的位移、应力均在合理范围内,面板缝和周边缝变形满足静力要求。     

某面板坝垂直缝止水失效对渗流场的影响分析

某面板堆石坝渗漏量明显大于其他同类工程,经水下检查发现,面板垂直缝张拉止水失效。为了解止水失效后渗流场的情况,运用有限元计算分析面板出现裂缝破损的渗流场,为工程后期运行提供参考性意见。     

混凝土面板堆石坝止水系统失效渗流影响研究

混凝土面板堆石坝的止水系统主要包括周边缝止水、面板划分条块的面板缝(垂直缝)止水、分期浇筑面板的水平缝止水以及面板与防浪墙底板间的水平缝止水等.根据止水破损的实际情况,建立止水破损失效的有限元数值分析模型,比较接缝止水破损前后坝体内的渗流场,分析周边缝止水和面板缝止水破损失效对坝体内的浸润面、渗透坡降、渗透流量等的影响规律.     

梨园水电站大坝面板表面接缝止水及质量控制

面板表面接缝止水是面板混凝土防渗的关键,影响到大坝蓄水后的安全稳定。以梨园水电站为例,结合现场实际情况,对面板周边缝、垂直缝和坝顶缝止水结构进行了优化,以确保面板混凝土质量满足结构安全及使用功能。后期质量分析结果表明,面板表面接缝止水质量满足设计要求,对同类型的混凝土表面止水施工有一定的借鉴和参考意义。     

混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构型式研究

针对目前特高面板堆石坝存在的面板挠曲变形大、面板缝易拉开、底部面板不能检修等突出问题,提出了一种适用于特高面板堆石坝的新型坝体结构型式——混凝土重力坝-面板堆石坝复式结构。重点分析了施工期、蓄水期及蓄水期发生地震时,新型复式结构混凝土重力坝的高度、上下游坡比、趾板布置等体型参数变化对大坝结构应力变形及面板挠度等指标的影响,为新型结构型式体型的选择提供参考。优选的新型复式结构型式与常规堆石坝结构的计算结果对比分析表明,复式结构除周边缝张开变位及施工期面板应力大于常规面板坝外,其他指标均占据优势,且周边缝张开变位完全在相应规范及止水结构允许变形范围内,并具有较高的安全裕度。新型挡水结构可缩短混凝土面板长度,改善面板受力状态,减少面板挠曲变形,并有效提升面板堆石坝坝踵及趾板部位的可维修性。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。     

沂蒙抽水蓄能电站折线型混凝土面板坝数值模拟分析与应用

结合山东沂蒙项目折线型混凝土面板坝工程两套设计方案,开展三维静力有限元应力变形分析,模拟大坝施工期、蓄水期性状,探讨不同阶段设计方案下坝体与防渗体应力变形特征,分析面板与连接板布置形式对折线型面板坝应力变形的影响。数值分析表明,折线型面板的转角部位应力变形复杂,面板与周边缝受拉趋势与程度增加;调整转折段面板形态、合理设置连接板可有效改善面板折线处的变形与受力状态,减少应力突变现象。建议加强面板、连接板和止水结构抗拉性能的研究。     

芹山水电站混凝土面板堆石坝设计

芹山水电站混凝土面板堆石坝最大坝高122m,坝址处河谷狭窄,地质条件良好。大坝总填筑方量约248万m3,旁侧式溢洪道,开挖石方近60万m3,大部分可用于上坝;坝体填筑分区:垫层区、过渡区、主堆石区及次堆石区;面板混凝土设计采用28d龄期,其强度等级为C25,抗渗等级S12,抗冻等级D100,单层钢筋布置在面板的中间;趾板:河床段趾板,基岩面为水平,岸坡段趾板为C型布置;三道止水,将中部止水带提到表面,采用波浪形橡胶止水带;面板共设28条垂直缝,底部设一道铜片止水,缝顶填充塑料,缝面涂刷乳化沥青。     

高混凝土面板坝面板应力分析现状

结合水布垭混凝土面板坝应力变形计算，对当前混凝土面板应力分析的现状进行了阐述。指出了存在的问题与不足，即如何模拟大坝的施工与蓄水过程，如何反映堆石体及接缝的应力变形特征，如何考虑混凝土面板与垫层之间的相互作用，都会影响到面板应力的计算结果，对几何边界条件的处理，单元网格的划分也会对面板的计算应国产生一定的影响。指出：要使计算的面板应力与实际应力相符，必须在已有工作的基础上加大室内试验力度，对堆石林流变特性，面板与垫层的相互作用，接缝应力变形特性进行全面而深入的研究。     

Substantiation of the design for the downstream and spillway faces of a concrete dam functioning under severe climatic conditions

Characteristics of the stress-strain state and seasonal temperature openings of joints on the downstream face of a concrete dam are analyzed for severe climatic conditions. The width of the joint opening is evaluated as a function of the amount of reinforcement and the spacing between joints. Characteristics of the reinforcement of the downstream face of the dam are examined as a function of its functional purpose: the downstream face of the dead-end section, stepped spillway face, and the locations of the abutments of the reinforced-concrete structures. A reinforcement scheme is proposed for the stepped spillway face to minimize temperature-induced stresses owing to freedom of the deformation of the concrete between construction joints.     

分缝分块对金安桥大坝混凝土温度应力的影响分析

金安桥碾压混凝土重力坝最大坝高160 m,顺流向最大长度156 m。通过对坝体混凝土通仓浇筑和横缝间距对温度应力的影响分析,确定大坝混凝土采用通仓浇筑,同时为控制和减少温度应力引起的劈头裂缝,在坝体上游面设置短缝。