粘土结合混凝土防渗墙的土石坝渗流及稳定性分析

为研究粘土结合混凝土防渗墙的土石坝的渗流及坝坡稳定,以幸福水库为实例,基于饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对不同粘土与混凝土占比情况下的稳态渗流场进行了数值模拟,得到其稳态渗流与坝坡稳定情况。结果表明,混凝土占比变化对单宽渗流量及坝坡稳定影响都不太大,就幸福水库的防渗墙的防渗性能而言,在混凝土占比0.43以下时,增加混凝土占比防渗墙防渗效果未发生明显变化;在混凝土占比0.43以上时,增加混凝土占比后防渗墙防渗效果显著提高;在混凝土占比达1.0时,防渗墙前后水位下降量、单宽渗流量、Bishop法安全系数数值都急剧接近防渗性能最好,坝坡最稳定的状态。     

电场作用下裂缝介质单相渗流数值模拟

建立了电场作用下裂缝介质单相流体渗流的数学模型,设计了3个不同张开度的裂缝介质模型,采用有限元方法,通过数值模拟研究了电场强度、压力梯度及裂缝张开度对渗流速度的影响.结果表明:(1) 在一定条件下电场能有效地提高裂缝介质的渗流速度,电场强度越大,裂缝介质中渗流速度越大,在张开度为5×10~(-5)m的裂缝介质中,电场强度为450 V/m时,渗流速度可提高8.2倍;(2) 有、无电场作用时渗流速度之比随压力梯度增大呈指数衰减规律变化,压力梯度越小,电场对裂缝介质的渗流速度影响越大;(3) 在张开度小、渗透率低的裂缝介质中,电场对渗流速度的影响大.     

某水库大坝混凝土面板检测及裂缝处理

根据混凝土面板坝施工的特点并综合考虑某引水工程坝址处的自然环境等因素,分别运用回弹仪、裂缝测宽仪、超声波探伤仪与地质雷达对面板混凝土强度、面板裂缝宽度、裂缝深度及堆石与面板间是否存在脱空进行了检测.根据检测结果对大坝面板混凝土表面产生裂缝的原因进行了分析,并提出了混凝土面板坝表面裂缝在不同情况下的处理方法.     

白水坑水库堆石坝砼面板防裂技术研究与应用

堆石坝砼面板极易受其几何尺寸、配筋率及外部环境的影响出现裂缝，从而影响到坝体防渗效果．本文对砼板状结构的裂缝产生与防治机理、防裂技术的研究与施工控制进行的阐述．结合工程实践提出了尚需商讨的问题以供学界同仁研究解决。     

考虑水化度影响的混凝土面板温度裂缝数值计算

混凝土面板早期裂缝主要由温度应力引起,准确预测分析混凝土面板的温度场及温度应力变化过程,并研究混凝土面板温度裂缝的开裂过程,是关系到混凝土面板堆石坝安全的关键难题.基于热传导理论和弹性徐变理论,引入了水化度和等效龄期概念,编制了温度场及温度应力计算程序,对比分析了水化度及等效龄期对混凝土面板温度场及温度应力的影响,并进一步研究了混凝土面板温度裂缝的分布情况及扩展过程.研究结果表明:仅考虑水化度影响的模型温度场及温度应力的计算值偏低,而同时考虑等效龄期的影响,即可有效解决此问题.在混凝土面板温降过程中会产生较大的拉应力,从而引起面板开裂.裂缝主要集中在面板底部和中部,且多为水平裂缝,裂缝深度最终可达到面板厚度的75%,严重影响面板的耐久性,因此需做好相应的防护措施.     

高混凝土面板坝流变分析

推导了高围压下的幂函数流变本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤.根据该流变模型对水布垭面板堆石坝进行了流变分析.结果表明,考虑堆石流变后的坝体沉降有明显的增加,对面板的应力变形状态有较大影响,对于高面板堆石坝,选用合适的流变模型正确模拟堆石体的流变变形及发展规律,对减小面板的裂缝和脱空具有重要意义.     

南江水库坝基渗流及扬压力分析

南江水库大坝坝型为细骨料混凝土砌石重力坝,通过对该工程坝基渗流分析,提出此类坝型的坝基扬压力分布状况和特点.根据原型观测资料采用一元回归分析表明,南江水库大坝坝基帷幕和排水设施布置合理,坝基防渗系统整体状况良好,工作性态基本正常,坝基的渗流状态已趋于稳定,坝基杨压力分布基本满足安全要求.为确定大坝结构稳定和渗流稳定性的安全类别提供了依据.     

古河槽深覆盖层渗流控制措施

新疆某水电站工程左岸V级阶地以下分布有3条古河槽,蓄水后左岸存在渗漏问题.采用三维有限元法对坝址区左岸渗流场进行计算分析,评价古河槽砂卵砾石层和副坝的渗透稳定性,并提出了渗流控制措施建议.计算分析表明,1号古河槽仅采用表层黄土进行防渗的方案不能满足渗透稳定性要求,需要增设粘土铺盖或混凝土面板.根据本工程的实际情况,建议采用混凝土面板方案F5,此时砂砾石层的最大渗透坡降为0.101 2,3条古河槽总渗透流量为670万m3/年,可以满足渗透稳定和渗流量的要求.     

低渗透压裂井网两相渗流分析

依据低渗透油田压裂开发过程中流体在不同流动区域内的不同流动特征建立了基质渗流区、裂缝控制区及裂缝的三区物理模型.建立了三区耦合理论模型:基质渗流区内依据平面径向非定常渗流规律建立了考虑启动压力梯度的非达西渗流模型;裂缝控制区内依据扰动椭圆建立了基质-裂缝耦合的椭圆渗流模型;裂缝内依据二项式渗流模型建立了高速非线性流动模型,推导出了低渗透油藏不同压裂井网两相渗流数学模型.试验区不同压裂井网开发效果分析表明:菱形反九点井网的开发效果最佳,其次是矩形井网、正反九点井网,正五点井网开发效果最差.     

基于参数反演与耦合作用的高堆石坝垫层对坝体渗流影响仿真

通过研究混凝土垫层对高堆石坝渗流场的影响,旨在通过仿真模拟过程提出一种切实可行的分析方法,较准确地计算运行期坝体渗流量.结合糯扎渡心墙堆石坝工程实例,运用改进后的粒群算法对垫层混凝土热学参数进行反演并计算垫层温度场,模拟垫层上部土石料填筑过程,并考虑蓄水后水压力对垫层作用确定运行期垫层应力状态.参考垫层应力计算结果及实测资料预测垫层可能产生裂缝区域,利用立方定律研究垫层渗透系数变化对坝体渗流的影响;选取大坝典型剖面,以修改后的邓肯-张模型为基础并运用土体渗流耦合原理重新计算坝体渗流场及应力场.数值仿真计算结果表明:正确认识运行期垫层应力状态及渗透性质变化对准确模拟计算坝体渗流场具有较大意义.     

江坪河水电站混凝土面板堆石坝三维有限元分析与面板裂缝控制

裂缝是制约面板堆石坝推广的重要控制因素之一.针对可能导致面板出现裂缝的各种因素,结合江坪河面板堆石坝实际工程,建立包含面板、堆石体和岩基的三维数值分析模型,采用邓肯-张E-B模型模拟堆石体的应力应变关系,对竣工期与运行期的面板、周边缝的应力与变形展开研究,并对邓肯-张E-B模型中的关键控制材料参数进行了敏感性分析.结果表明:参数n、m对堆石体和面板的变形及应力影响较小,而Rf和k产生的影响较大.因此,堆石体选料应该级配合理,碾压应充分,保证坝体填筑均匀上升,加速竣工期沉降,减少蓄水后的变形量,避免蓄水后的堆石体和面板产生过大的沉降以及出现裂缝.     

牛头山水库大坝沥青混凝土面板裂缝分析及除险加固措施

牛头山水库大坝采用沥青混凝土面板砂砾坝。投入运行以来,沥青混凝土面板产生大量裂缝,沥青混凝土老化,物理力学指标衰减严重,坝基混凝土防渗墙局部损坏,被鉴定为三类坝,必须进行除险加固。用迎水面C30钢筋混凝土面板（保留原沥青混凝土防渗面板）加坝基混凝土悬挂防渗墙方案加固重新蓄水后,坝内渗漏管渗漏量接近零,浸润线明显降低,变得比较平缓,表明本次除险加固处理彻底,方案理想,效果明显。     

等壳碾压混凝土重力坝渗流场三维有限元分析

解决渗流问题是碾压混凝土重力坝技术发展的关键.利用三维有限单元法和改进的排水孔幕技术,对等壳碾压混凝土重力坝的渗流场进行了有限元分析.分析结果表明：采用二级配的碾压混凝土面层与三级配的坝体组合,同时配合结构合理的坝体排水孔布置,坝体防渗能满足设计要求.     

混凝土防裂技术在堆石坝面板中的应用

在面板混凝土施工配合比设计时,对混凝土的膨胀性进行补偿,加强混凝土施工过程控制,解决了堆石坝混凝土面板由于受几何尺寸和外部环境作用而产生横向收缩裂缝的问题.介绍了天台黄龙水库混凝土面板堆石坝的面板混凝土配合比设计和施工过程控制相结合的混凝土防裂技术的应用,在避免和减少施工后收缩裂缝方面收到很好的效果.     

思德拱坝裂缝成因分析及处理措施研究

拱坝开裂长期困扰着工程界，特别是中国早期建造的砌石拱坝。为了找出坝体开裂的根本原因并合理地加固，采用传统的结构力学方法和三维有限单元法分析了思德水库大坝坝身不对称开裂的成因。研究认为：地形地质条件不对称、溢洪道和拱坝体形设计不合理是拱坝出现不对称开裂的重要原因。同时提出了相应的裂缝处理和坝区加固措施，即：对称上游岩体、修补裂缝并控制施工温度，以及在灌浆平台以上的上游坝面浇筑一层钢筋混凝土面板。     

温州泽雅水库大坝混凝土面板缺损分析及修复

泽雅水库自1998年建成后,主体部分运行基本正常,但水库坝体的混凝土面板由于受坝体不均匀沉降、面板温度应力、表面冲刷等诸因素的影响,出现了不同程度的裂缝.急需采取措施修复坝体面板裂缝,以消除可能的安全隐患.有关专家通过对水库混凝土面板裂缝成因的分析,对裂缝进行科学检测,提出了针对性的整治修复方案.     

堆石坝面板混凝土施工期温度和应力全坝段仿真分析

针对堆石坝面板混凝土易开裂问题及其结构特点,开展了面板混凝土施工期温度和应力变化规律的仿真研究.依托某混凝土面板堆石坝工程,建立了三维仿真计算网格;采用三维不稳定温度场和应力场的有限元仿真计算程序,对堆石坝面板全坝段施工过程的温度和应力进行了动态仿真计算和分析.结果表明,堆石坝面板施工期内部拉应力较大,且最大拉应力出现在最大温降龄期;此外,面板短间歇面施工期拉应力较小,长间歇面在上层混凝土浇筑后拉应力较大.     

纤维在面板堆石坝面板混凝土中应用的试验研究

面板堆石坝的混凝土面板层属于大面积敞开式薄壁结构,在基础及钢筋的约束下,易产生塑性裂缝和早期干缩裂缝,研究了纤维素纤维和聚丙烯纤维对面板混凝土塑性裂缝及早期干缩裂缝的作用以及对混凝土抗渗性和抗冻性的影响.研究结果表明:纤维素纤维在混凝土塑性阶段具有显著的减裂效果,减裂率达到86.2%,而聚丙烯纤维的减裂率为52.0%;纤维素纤维和聚丙烯纤维对早期干燥收缩裂缝具有抑制作用,减裂率分别为66.7%和52.2%;纤维素纤维和聚丙烯纤维提高了混凝土抗渗性和抗冻性,其中纤维素纤维混凝土的抗渗等级提高了2个等级,聚丙烯纤维混凝土提高1个等级,两种纤维混凝土的抗冻性提高了50个标号.     

Seismic cracking analyses of two types of face slab for concrete-faced rockfill dams

Estimating the cracking capacity of the face slab and recommending effective crack-control measures are important for the anti-seismic safety of concrete-faced rockfill dams (CFRDs). In this paper, two-dimensional analyses of CFRDs are performed to simulate the seismic cracking behavior of conventional reinforced concrete (RC) face slab and a type of composite face slab. The composite face slab is composed of a ductile fiber-reinforced cement-based composite (DFRCC) layer and an RC substrate. For this purpose, a co-axial rotating smeared crack model for concrete and DFRCC is coupled with the generalized plasticity model for the rockfill material, and then implemented in a finite element program. The results show that during strong earthquakes, an RC slab is more likely to develop a penetrating macro-crack in its thickness dimension. In contrast, the crack-controlling composite slab demonstrates excellent resistance to seismic cracking, and no penetrating macro-cracks are observed. Major harmful cracks that form in the concrete substrate are stopped by the DFRCC layer in composite slabs.     

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.