基于弹塑性理论的尾矿坝应力及变形研究

本文介绍了基于Mohr-Coulomb破坏准则的弹塑性模型的原理,结合某尾矿坝介绍了其建模分析过程,根据工程实际情况分析了其应力及变形计算结果的合理性.     

大坝施工期应力应变监测资料分析

对某坝5向应变计组、无应力计实测应力应变资料进行计算分析,得出了该坝混凝土的温度膨胀系数、自生体积变形、单轴应变,利用变形法反推应变计组的实际应力,并对实际应力分布情况进行了分析,得出了该坝重点监测部位应力应变情况。     

某尾矿坝三维静力稳定性评价分析

基于有效应力法的EFES3D程序,采用E-B模型对陶家沟尾矿坝进行了数值模拟和边坡稳定分析,得出坝体变形场,应力场及边坡稳定安全系数。通过计算得出坝坡的静力稳定最小安全系数为1.26,说明尾矿坝在静力状态下是稳定的,为陶家沟尾矿坝安全评价提供依据。可以看出,在上游加高法方案下,尾矿坝坝坡有较大的向上涌起变形,不利于尾矿坝的稳定安全。为此提出在加高方案中加强排渗设施建议。     

不规则实体堰坝流场及应力场耦合分析

针对现有堰坝稳定计算方法存在模型概化简单,无法准确反映不规则堰坝的流场及应力分布的问题,基于有限元软件ANSYS Workbench,通过引入气液两相流来求解堰坝的表面流场和水压力,将流场计算结果耦合到结构力学分析中实现某不规则实体堰坝的应力及变形分析。计算结果表明,设计洪水位和常水位工况下堰坝压应力均满足地基承载力要求,且堰体内部未出现拉应力;堰坝整体变形分布合理,能很好地反映堰体与基础非连续性的变形情况。该方法可有效地解决堰坝三维形态复杂及表面压力分布不均所带来稳定分析困难,可为堰坝设计提供依据。     

某尾矿坝渗透和抗滑稳定性分析

结合某尾矿坝的钻探资料，并利用大量土工实验所得到的各种尾矿坝坝体材料的物理力学性质的试验数据，揭示了该尾矿坝坝体材料空间分布状态及其力学特性。使用简化渗流计算方法确定坝体内浸润线的位置，并分析了尾矿坝的渗透稳定性。在渗透计算得出各种工况下浸润线位置的基础上，用极限平衡法和自动搜索计算程序SLIDE对该尾矿坝的抗滑稳定性进行了计算分析，得到了在100种不同坝体高程和不同运行情况下尾矿坝可能发生整体滑动与局部滑动时的抗滑稳定性安全系数。根据渗透稳定性和抗滑稳定性的计算分析结果,对尾矿坝的治理提出了一些建议。     

面板坝新结构形式及其应力变形特性

采用离心模型试验对碾压砼－面板堆石混合坝的应力变形特性进行了分析研究，表明了该新坝型在蓄水前后应力变形的一般规律。并将试验结果与试验过程有限元模拟结果进行了比较分析，验证了用于数值计算的数学模型。最后，用三维有限元方法分别计算了公伯峡混合坝和单一面板坝的应力变形。通过分析比较，揭示了这种新型面板坝在应力变形方面的优越性。     

尾矿坝地震动力响应可靠度分析

为客观准确的评价尾矿坝的稳定性,在动力稳定性分析理论和可靠度分析框架下,采用蒙特卡罗抽样技术产生输入参数样本,将输入参数特性值分别赋给尾矿坝稳定性有限元分析模型,编写MATLAB程序与商业有限元软件GEOSTUDIO实行对接,将有限元软件当做黑匣子直接调用,进行一体化尾矿坝边坡稳定性有限元批处理分析.输入地震波,采用动力有限元方法,比传统的拟静力法更能反映出尾矿坝的动力特性.最后应用到实际尾矿坝工程说明了该方法的有效性,结果表明,该方法可以真实地模拟地震作用对尾矿坝稳定性的影响,并使用蒙特卡罗法计算10 000次,得出尾矿坝的失效概率,所用方法简单实用并且具有较高的计算效率,对尾矿坝安全、保护下游生命财产安全和周边环境具有重要的意义.     

尾矿库溃坝研究综述

尾矿库溃坝研究主要包括尾矿坝坝体失稳和泥石流的演进两部分.首先对尾矿库坝体失稳原因、机理和计算模型进行了综述,目前尾矿坝失稳计算模型研究主要集中在尾矿坝静力抗滑稳定和地震作用下尾矿砂的液化判别,而对渗透变形和洪水漫顶导致的尾矿坝渐近失稳模型研究较少,同时对地震作用下尾矿砂液化后流滑变形稳定分析的研究也较少;其次,对尾矿坝失稳后泥石流的物理性质、流变模型、演进计算模型进行了综述,目前尾矿库溃坝泥石流演进计算模型中存在大量的假设,包括对溃坝范围、溃坝过程、溃口大小的假设等,这对泥石流演进分析带来一定的偏差.总之,尾矿库溃坝计算模型还不完善,需要借助土力学、水力学和泥沙动力学等学科的交叉进一步研究.     

洪水入渗尾矿坝边坡渗流稳定性数值分析

针对洪水位升高造成尾矿坝边坡失稳破坏的问题,建立洪水入渗尾矿坝流-固耦合方程,利用FLAC3D有限差分计算软件,对洪水位升高后入渗尾矿坝边坡稳定进行数值分析,研究洪水入渗后尾矿坝边坡饱和度、孔隙水压力、边坡应力和位移变化规律,得到了洪水位升高入渗对边坡稳定性的影响,并进行坝体安全性指标分析,计算得到此坝体边坡安全系数为1.66,进而确定潜在滑移面位置。研究结果可为尾矿坝边坡稳定提供有利参考。     

面板坝新结构形式及其应力变形特性

采用离心模型试验对碾压砼－面板堆石混合坝的应力变形特性进行了分析研究，表明了该新坝型在蓄水前后应力变形的一般规律，并将试验结果与试验过程有限元模拟结果进行了比较分析，验证了用于数值计算的数学模型。最后，用三维有限元方法分别计算了公伯峡混合坝和单一面板坝的应力变形。通过分析比较，提示了这种新型面板坝在应力变形方面的优越性。     

江坪河面板堆石坝垫层区采用翻模固坡技术数值模拟

由于工期紧、施工质量要求高,江坪河水电站面板堆石坝垫层区拟采用翻模固坡技术。在正式施工之前,对面板堆石坝进行数值模拟计算,预测堆石坝体在不同分期条件下的变形和应力,从而预留出合理的变形值,能够减少面板的开裂、脱空。     

立洲RCC拱坝蓄水过程应力变形特性分析

基于立洲RCC拱坝温度场全过程仿真分析成果,考虑施工期残余应力,分析大坝蓄水过程中在温度荷载、水荷载、渗透压力和自重作用下坝体应力变形特性及发展规律,探寻真实工作状态下与设计荷载作用下大坝应力特性差异,并结合类似工程蓄水监测成果对立洲大坝的蓄水安全情况进行分析和评价。分析结果表明,大坝实际应力、变形性态与传统算法结果相比差异显著,大坝在蓄水过程中处于弹性范围内,工作状态正常。     

Analysis of working behavior of Jinping-I Arch Dam during initial impoundment

To study the stress, deformation, and seepage pressure during the initial impoundment of the Jinping-I Arch Dam, monitoring analysis and numerical calculation were used in a dam behavior analysis that focused on the working behavior of the dam during the late period of the initial impoundment up to the end of November 2014. The numerical calculation was performed based on feedback analysis of the deformation and stress of the arch dam through inversion of the elastic moduli(E) of the dam body and foundation, using a three-dimensional finite element model for the linear elastic material of the arch dam. The main monitoring indices presented insignificant changes in the late period of the initial impoundment, and the results of feedback analysis were consistent with monitoring results. Analysis results also show that the deformations of the dam body and dam foundation were within the design range; the dam stress distributions were normal, with values lower than the design control criteria; and the seepage flows through the dam body and dam foundation were lower than the design drainage capacity of the deep-well pump house, demonstrating that the Jinping-I Arch Dam was in good working condition, and the initial impoundment had been successfully completed. The results of the working behavior analysis of the Jinping-I hydropower project during the initial impoundment can provide references for safe operation of similar projects.     

地震高烈度区尾矿坝抗震有限元分析

尾矿坝是矿山开采的重要设施,位于地震高烈度区的尾矿坝,其安全性极为重要。以郭家沟尾矿坝为例,对位于高烈度区的尾矿坝进行了抗震稳定性分析。通过建立三维有限元模型,对固定边界和粘弹性边界条件下的计算结果进行比较。结果表明:(1)在静力工况下,坝体沉降符合实际规律,变形值自上而下呈层状分布,库区顶部中间区域沉降量最大;(2)尾矿坝加速度响应随着坝高增高而增加,堆积坝顶部最大,呈现"上大下小"的特征;(3)位于高烈度区的郭家沟尾矿坝坝坡满足抗震稳定要求。研究成果为高烈度区尾矿坝抗震措施提供参考。     

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟.工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的.同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性.     

清远市大燕河整治工程拦河闸坝地基处理设计

清远市大燕河整治工程闸坝建基面主要位于淤泥和淤泥质土层,淤泥呈软塑～流塑状,压缩性高,承载力低,其工程特性复杂。该文介绍其地基处理方案及应力、变形计算方法,并结合闸坝建成安全运行情况分析其处理效果,可供类似工程参考。     

白眉水库面板堆石坝应力变形分析

运用大型有限元商业软件ABAQUS分析白眉水库面板堆石坝有限元应力变形特性。坝体、坝基岩体分别邓肯E-B本构模型和线弹性模型,分别针对考虑基础变形和不考虑基础变形两种情况进行分析。计算结果表明坝体自身变形较小,而由砂卵石覆盖层引起的沉降所占比重较大,坝体的应力大小与堆石体自重应力较接近,计算成果符合堆石坝的一般应力变形规律,并且和监测成果吻合。     

砂砾石面板堆石坝流变特性研究

以乌鲁瓦提砂砾石面板堆石坝为例,分析砂砾石面板坝在考虑流变和不考虑流变情况下坝体在竣工期和蓄水期的位移和应力分布规律,总结流变效应对坝体应力和变形的影响。计算结果表明:计入流变影响后坝体竖向位移和水平位移较未计入流变效应结果都有所增大,大主应力和小主应力也有所增加;从坝体沉降历时曲线和流变附加节点荷载计算结果可以看出,砂砾石料的变形主要在施工期完成,在蓄水后一年流变变形基本结束坝体位移趋于稳定,且计入流变的计算结果与坝体实际检测结果相近。因此,在进行砂砾石面板堆石坝坝体应力变形计算时考虑砂砾石的流变效应是必要的。     

深厚覆盖层上高混凝土闸坝静力特性研究

丹巴水电站坝型为混凝土闸坝,最大坝高42.0 m,闸坝基础河床覆盖层深厚,最大厚度达133 m,为世界上拟建于深厚覆盖层上的最高闸坝工程。通过对闸坝进行静力特性研究,研究了闸基沉降、不均匀变形、闸基稳定等关键技术难题,分析结果表明:采用合适的基础处理方案,闸坝基础沉降与不均匀变形得到有效控制、坝体与基础的应力变形协调性较好、闸底板及防渗墙应力状态较好,可满足工程安全运行的要求。