龙滩碾压混凝土坝稳定渗流场与稳定温度场耦合分析

渗流通过参与热量传递与交换影响温度分析，温度通过改变介质渗透系数和温度势梯度引起水流运动来影响渗流场，两者相互作用最终达到珠渗流场和温度场,应用混凝土坝渗流场和温度场耦合分析的数字模型，进行了龙滩碾压混凝土重力坝稳定渗流场和稳定温度场的耦合分析，结果表明，耦合作用使龙滩坝稳定温度场温度普遍降低，稳定渗流场水头普遍升高。     

多场耦合作用下高混凝土坝水力劈裂研究综述

阐述了混凝土结构水力劈裂的研究现状,结合多场耦合作用下高混凝土坝水力劈裂研究中存在的问题,从水工混凝土结构水力劈裂理论、试验技术、数值模拟和不同耦合条件下裂缝扩展研究等方面归纳了国内外的研究成果,提出了多场耦合作用下高混凝土坝水力劈裂试验仪器设备研制、试验测试技术、多场耦合作用下裂缝扩展机理及耦合机理、考虑结构裂缝任意性的数值模拟技术等尚待进一步研究的问题。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性,考虑碾压混凝土层面渗流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响,采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法,对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析,为工程设计提供了参考依据.     

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层（缝）面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理，层（缝）面渗流向层（缝）壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层（缝）面的等效隙宽来影响渗流，进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型。讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并给出了工程应用实例，由计算实例可看出，耦合作用使坝体渗流场发生变化。并且使坝体应力增大，使坝踵处的应力集中加剧。     

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合作用的研究

作者视成层浇筑而成的碾压混凝土在强度和渗流特性上都为横观各向同性体，给出描述南体渗透各向异性的渗透张量和线弹性变形的５个弹性特性常数的算式，并论述了求解压混凝土坝渗流场和应力场的有限单元法。据碾压混凝土圆筒体试件在层面法向荷载作用下的室内径向渗透模型的耦合作用试验结果，建立碾压混凝土坝中渗流场与应力场耦合作用的耦合算式及解耦算法，其中用单元开裂裂缝分布模型考虑了坝体层面及混凝土本体在任何可能方向上     

龙滩碾压混凝土坝渗流与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性，考虑碾压混凝土层面 流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响，采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法，对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析，为工程设计提供了参考依据。     

混凝土坝运行期安全评估与全坝全过程有限元仿真分析

混凝土坝仪器观测提供的变位、温度、扬压力等资料,对于监控大坝工作状态是有用的,但它们不能给出大坝安全系数.混凝土坝实际应力场十分复杂,应变计测点太少,即使应变观测资料全部有效,也不能给出坝体应力场全貌和安全系数,何况由于种种原因,应变计观测资料实际可利用率并不高.在运行期,每隔一定时间需对坝体进行一次安全评估,目前主要采用设计规范中规定的计算方法求安全系数,如材料力学方法、拱梁分载法、刚体极限平衡法等,这些都是七八十年以前的老方法,施工期和运行期所积累的丰富资料在计算中难以反映,建议采用全坝全过程有限元仿真方法计算运行期坝体安全系数,可以较好地反映混凝土坝实际安全状态.     

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层(缝)面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理，层(缝)面渗流向层(缝)壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层(缝)面的等效隙宽来影响渗流，进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型，讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并给出了工程应用实例。由计算实例可以看出，耦合作用使坝体渗流场发生变化，并且使坝体应力增大，使坝踵处的应力集中加剧。     

混凝土坝仿真应力分析方法

混凝土坝是逐层浇筑的，施工过程对坝体温度场和应力场有重要影响。模拟施工过程进行仿真计算是困难的。为了真实地模拟施工过程并保证较高的计算精度，需要庞大的存储量和很长的机时，限于目前的计算机上即可完成混凝土高坝的仿真计算。     

混凝土坝浇筑块长度三维仿真敏感分析

：本文采用全过程仿真粘弹性空间有限单元法,对混凝土坝浇筑块长度进行了敏感分析,共计算了7个浇筑块长度,计算结果表明浇筑块长度愈大强约束区浇筑块中心的最大主拉应力愈小,这一有关浇筑块长度的新概念从力学计算上支持了混凝土坝通仓浇筑。     

混凝土坝老化过程及“预期寿命”的探讨

随着坝龄的增长,混凝土坝不断产生物理性和化学性变化,若干年后老化现象逐渐显露出来,混凝土综合弹性模量下降,安全裕度减小,直到安全等级降低,必须进行补强加固才能保证安全运行。本文对混凝土坝老化过程进行分析,并对其"预期寿命"进行初步探讨。     

混凝土坝安全评估的有限元全程仿真与强度递减法

文献[1,2]中首先提出了混凝土坝安全评估的有限元全程仿真与强度递减法,简称SR方法。笔者将进一步系统地阐述SR方法的基本原理、合理性和良好应用前景。首先指出混凝土坝安全评估必须满足的3个基本原则,即荷载与应力状态符合实际、材料破坏准则和本构关系符合实际,以及强度参数符合实际,SR方法可以完全满足这3个原则。然后指出,SR方法可以实现混凝土坝安全评估的6个统一,即:应力分析和稳定分析方法的统一;拉、压、剪等各种破坏形式分析的统一;坝体分析和基础分析的统一;正分析与反分析的统一;施工期分析与运行期分析的统一;设计、施工、运行各阶段评估方法的统一。采用SR方法对混凝土坝进行安全评估,有可能避免许多混凝土坝事故,提高坝的安全度,具有良好的应用前景。     

蓄水初期的坝体非稳定渗流场与温度场耦合的理论模型及数值模拟

为更准确全面地分析混凝土坝体蓄水初期的真实工作状态,根据热传导和渗流理论,提出非稳定渗流场与温度场耦合的控制方程。用Galerkin方法将方程在空间域和时间域进行离散,编制了相应的三维有限元程序。通过对混凝土坝算例的计算结果分析表明,蓄水初期坝体渗流场对坝体上游侧温度场影响明显,且随时间和空间变化。因此,在研究坝体尤其是高坝蓄水初期温度应力等真实工作状态时,应充分考虑渗流的影响。     

地震作用下混凝土重力坝破坏过程与破坏形态数值仿真

在考虑混凝土材料细观非均匀性影响的基础上,探讨了在材料参数和地震动等不确定性因素影响下混凝土重力坝的破坏过程和破坏形态。通过对金安桥混凝土重力坝的180个样本的非线性数值模拟统计分析,得到了不同地震作用水平下的大坝损伤破坏情况,并提炼出四种典型的破坏形态。计算结果表明随着地震动的增大,大坝损伤总体上趋于严重,但也存在高地震动水平下轻微损伤的情况。典型的破坏形态除了坝头折断、坝踵开裂以外,还发现了下游面起裂、贯穿至上游的情况,且随着地震峰值加速度的增大而越发明显。这对于全面了解重力坝地震损伤的薄弱环节,优化抗震措施提高大坝抗震能力是十分有意义的。     

地震作用下混凝土重力坝破坏过程与破坏形态数值仿真

在考虑混凝土材料细观非均匀性影响的基础上,探讨了在材料参数和地震动等不确定性因素影响下混凝土重力坝的破坏过程和破坏形态。通过对金安桥混凝土重力坝的180个样本的非线性数值模拟统计分析,得到了不同水平地震作用下的大坝损伤破坏情况,并提炼出4种典型的破坏形态。计算结果表明随着地震动的增大,大坝损伤总体上趋于严重,但也存在高地震动水平下轻微损伤的情况。典型的破坏形态除了坝头折断、坝踵开裂以外,还发现了下游面起裂、贯穿至上游的情况,且随着地震峰值加速度的增大而越发明显。这对于全面了解重力坝地震损伤的薄弱环节,优化抗震措施提高大坝抗震能力是十分有意义的。     

重力坝加高工程全年施工可行性研究

某重力坝加高工程中,为了减少温度应力,每年5~9月份停工,损失了近一半施工时间,为此研究了大坝加高中全年施工的可行性。首先,从理论上阐明,大坝加高中新混凝土温度应力不同于基础约束问题,而接近于上下层约束问题,其温度应力小于基础约束块,而且温差计算起点较高,因此温度应力较小,夏季施工是可能的。然后,严格模拟实际施工条件进行三维有限元仿真应力分析,计算结果表明,大坝加高工程中在采取必要措施后,热天不必停工,可以全年浇筑新混凝土,使施工进度有较大提高,但汛期应满足上游库水位限制的要求,文中给出了大坝加高中热天施工的技术措施。     

岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究

为全面研究渗流、应力、化学、温度影响下岩体裂隙的变化,建立了岩体单裂隙的流-固-热-化四场全耦合数学模型,并以Comsol Multiphysics软件为基础,将该数学模型转化为一个统一的偏微分方程组,实现了四场全耦合数值求解。该模型给出了更接近真实物理过程的数值解答,避免用松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。同时通过对两个实例的计算模拟,分析了在渗流、压应力、水化学溶蚀和温度等多因素耦合作用下,岩体单裂隙渗透特性的变化规律,得出了裂隙岩体渗透特性的影响机理和关键影响因素。     

混凝土坝施工过程仿真可视化系统研究

大型混凝土坝浇筑是一项复杂的系统工程,计算机仿真可为工程设计管理人员提供大量的数据信息,如何根据这些信息逼真地演示浇筑过程并提供实时查询是优化仿真系统的关键。采用近几年流行的开源图形引擎OGRE开发了一套可视化系统,创建了三维可视化与数值仿真的集成模型,使施工方案改变时可视化系统能够同步更新而不需要重新建模;采用粒子系统模拟场景特效可提高可视化系统的真实感;基于OGRE框架改进的漫游功能使虚拟场景交互更友好。工程实践表明,系统能直观呈现各建筑物部位的时空状态和逻辑关系,可为优化施工组织设计提供有力的分析工具。     

中国是世界拱坝大国也是世界拱坝强国——在《特高拱坝建设总结及安全运行管理研究》会议上的发言

中国拱坝数量占全世界的40%,数量最多;世界最高的三座拱坝都在中国,因此中国是世界拱坝大国。中国解决了岩溶地区拱坝防渗、狭窄河谷拱坝大流量泄洪等技术难题,发展了碾压混凝土拱坝筑坝技术。中国学者首创大坝混凝土标号分区技术,首创混凝土坝温度应力理论体系,解决了大坝裂缝这一世界性难题;建立了拱坝优化理论、混凝土坝仿真分析方法、混凝土坝有限元等效应力方法、混凝土坝数值监控方法等,在拱坝设计和科研上取得了全世界最多的重要成果,因此中国既是世界拱坝大国,又是世界拱坝强国。