基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立3维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场;采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。结果表明:坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

小湾拱坝坝肩抗力岩体加固分析研究

采用三维弹粘塑性有限单元法,对小湾拱坝坝肩抗力岩体进行加固分析,得出了不同加固处理方案下坝肩抗力岩体的变形分布规律.研究结果表明,受断层和蚀变带影响,右坝肩抗力岩体的变形稳定条件比左岸差;采用文中推荐的方案进行加固处理后,右坝肩的变形稳定条件得到明显改善,两岸的变形分布规律趋于一致.根据研究结果,对推荐加固方案的进一步优化方向提出了建议.     

基于ANSYS的拱坝坝肩及坝基整体稳定分析

结合拱坝坝肩与坝基的地形、地质特征以及软弱结构面分布状况,通过ANSYS软件建立拱坝天然地基条件下的三维数值模型,并进行超载法计算,分析坝体变形与应变特征、坝肩和断层的变位分布特征、坝肩的破坏形态和过程,得到整体稳定超载安全系数,评价拱坝的安全度,为工程设计、施工和加固处理提供依据.     

拱坝侵彻损伤效应与安全控制(Ⅳ):坝肩稳定及安全预警指标

拱坝遭受侵彻损伤后,应力重新调整,坝体极限承载力与坝肩稳定性随之下降。首先研究拱端合力（总推力）推力角的减小率,以此判断坝肩的整体稳定性;接着研究各层拱圈拱端推力角的减小率,初步判断坝肩的局部稳定性及危险部位;然后采用刚体极限平衡法,依据地形地质条件,选取局部稳定存疑的坝肩岩体,计算其抗滑稳定安全系数,进一步细判其局部抗滑稳定性,同时建议了坝肩整体及局部稳定安全的3级预警指标;最后,以某拱坝为例进行了拱坝坝体遭受侵彻损伤后坝肩稳定性判断和预警信息的模拟发布。最终成果与先前发表的论文成果结合,可为拱坝侵彻损伤效应分析与安全预警发布提供支撑。     

锦屏一级高拱坝结构特性及坝肩稳定性研究

结合锦屏一级高拱坝地形、地质条件 ,针对含断续节理裂隙岩体的强度呈现明显方向性的特点 ,运用三维非线性有限元数值分析方法 ,研究坝体的结构特性及坝肩 (基 )稳定性 ,并采用超载法分析坝肩 (基 )的变形失稳演变过程。计算成果表明 :正常工况下坝体结构变位与应力分布近于对称 ,坝肩整体超载安全系数为 4 .2。     

平硐综合物探在双曲拱坝坝肩深卸荷勘探中的应用

叶巴滩水电站为双曲拱坝水电站,坝区岩体结构复杂,坝高高,拱坝坝肩抗滑稳定性是关键的工程地质问题,位于坝肩50m以里的深卸荷岩体,在大坝的作用力下将形成滑动面,这对拱坝的稳定性构成了极大的威胁。为了划分出新鲜岩体中的深卸荷岩体,并圈定深卸荷岩体的空间展布,采用平硐声波、平硐地震波CT成像综合物探手段对坝肩深部卸荷岩体进行划分、圈定。结果表明,综合物探手段对划分深卸荷岩体、了解其空间分布效果显著。综合物探手段为拱坝坝肩抗滑稳定性研究提供了依据,也为整个拱坝设计及基础处理提供了科学指导。     

混凝土传力抗剪结构在拱坝坝肩加固处理中的效果分析

针对影响小湾水电站坝肩稳定的不良地质构造,设计上拟定了以混凝土洞塞为主的系统治理方案,特别是在近左拱端的1 210 m高程构建“牙刷状”的传力抗剪结构来提高坝肩的整体抗变形能力.为对混凝土洞塞的加固措施进行效果评价,针对小湾拱坝1 210 m高程的不良地质构造,采用地质力学模型试验方法,模拟了坝肩1 210m高程岩体中的断层、蚀变带、坝肩强卸荷岩体及混凝土传力抗剪结构等,进行天然地基方案和加固地基方案的超载法破坏试验对比分析研究.试验表明:对坝肩进行加固处理之后,坝肩变位有一定程度的减少,破坏形态有所改善,超载系数由Kp=2.2提高到Kp=3.0 ～4.0.证明了这种加固处理措施具有改变拱端推力的传递方向、增强坝肩整体抗变形能力等综合作用,是行之有效的加固处理措施.研究成果可对类似坝肩稳定问题提供经验和借鉴.     

含深卸荷岩体拱坝坝肩变形特性及稳定分析

叶巴滩拱坝作为混凝土双曲拱坝,坝高达到217 m,坝址区断层、挤压破碎带密布交错,且两坝肩在各高程范围均有深卸荷岩体分布,特别是在2 750 m高程,左右坝肩均存在强烈松弛岩体,由于其自身强度较低,可压缩性较强,对工程的稳定安全存在较大影响。针对上述问题,本文以地质力学模型试验为研究方法,对含深卸荷岩体的坝肩稳定及变形特性开展研究。首先建立叶巴滩拱坝2 750 m高程平面地质力学模型,通过超载法试验获得坝体变位和应变、坝肩及抗力体变位分布规律以及模型破坏过程和失稳形态等,数据分析得到起裂超载安全系数K1为1.6～1.8、非线性变形超载安全系数K2为2.4～2.6、极限超载安全系数K3为3.8～4.2,揭示了深卸荷岩体变形特性及对拱坝工作性态的影响。对试验数据的综合分析得出,在叶巴滩拱坝2 750 m高程中,左岸松弛带Ⅳs类岩体距离拱端更近,变形较右岸更大,对变位、荷载的传递具有更加明显的衰减作用,对工程稳定安全的不利影响作用显著。     

白莲崖拱坝坝肩稳定性有限元分析

系统介绍了非线性有限单元解决拱坝坝肩稳定分析方法的原理,分析了岩体和结构面的单元模式,阐明了岩体的屈服条件和岩体在各种受力状态下的本构方程,详细介绍了运用荷载增量迭代法求解岩体应力应变的方法,并根据应力应变计算成果,以岩体内任一断面的抗滑稳定安全系数Fs作为目标函数,通过优化计算,求得最小安全系数对应的最不利的可能滑动面,从而解决拱坝坝肩稳定问题。本文通过此方法对白莲崖拱坝坝肩稳定性进行计算,并对其坝肩稳定给出综合评价。     

复杂地基上高拱坝坝肩稳定破坏试验研究

大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,工程主要开发任务是发电,兼有拦沙、防洪、蓄能作用。其坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩脉、断层比较发育,构造型式以小断层、沿岩脉发育的挤压破碎带和节理裂隙为特征。针对大岗山拱坝复杂地质构造特点,采用三维地质力学模型试验中的综合法进行坝肩稳定问题研究,通过超载与降强相结合的地质力学模型破坏试验,研究了拱坝坝肩的变形特性,得到坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,确定坝肩综合稳定安全度为5.0～5.6。     

拱坝的极限荷载

本文运用极限分析和数学规划方法,研究拱坝所能承担的极限荷载。坝肩岩体稳定通常被认为是拱坝安全的重要条件。本文所提出的分析计算将结合岩体稳定条件定量算出拱坝的极限荷载和安全系数。不仅考虑坝体极限强度,而且考虑坝肩岩体稳定的极限平衡条件。本文所述方法还有计算简单,短时间就能得出成果的特点。     

江口水电站的坝基处理

重庆江口水电站坝基应力范围内发育众多夹层、断层、溶洞等不利地质组合.工程实践证明:坝肩稳定是拱坝安全的前提条件,因而必须对地基应力范围内的不利因素加以处理.     

小湾拱坝坝肩稳定的弹粘塑性块体理论分析

综合运用岩石块体的自动识别方法、岩体网络无压渗流分析方法和弹粘塑性块体理论 ,成功地分析了小湾拱坝坝肩岩体的渗流场和应力场 ,得出了坝肩岩体变形与屈服区分布规律以及稳定安全度评价 .结果表明 ,弹粘塑性块体理论作为一个比较完善的系统 ,不仅前处理简单 ,计算精度高 ,而且能模拟复杂的地形地质条件 ,具有广阔的应用前景     

复杂地质条件下高拱坝整体稳定研究与软弱结构强度弱化效应影响分析

锦屏一级高拱坝坝高库大,坝址区地质条件复杂,坝与地基整体稳定问题突出。工程蓄水运行后,坝肩结构面及软弱岩体的强度在高应力、强渗压的长期作用下将降低,对拱坝整体稳定更为不利。为评价加固后工程安全性,由水岩耦合三轴试验得到各软弱结构面强度在不同条件下的弱化率,并在此基础上采用综合法地质力学模型试验。由于试验技术限制,对结构面无法实现分区降低破碎带及影响带强度,综合各方面因素,模型试验最终采用破碎带统一降强30%的弱化方案。针对软弱结构面强度弱化效应对整体稳定的影响,采用三维非线性有限元软件对破碎带统一降强30%（方案一）和破碎带及影响带分区降强（方案二）进行计算分析,通过对比两方案计算结果,正常工况下方案二坝体变位较方案一增加幅度约-0.2%~2.24%,坝肩变位值较方案一增加幅度约-2.35%~1.72%,超载工况下坝体变位增加幅度约-4.68%~9.23%。两方案下坝体及坝肩抗力体变位、破坏过程及机理规律相似,量值相近,且试验与计算成果相近。综合分析认为,锦屏一级拱坝模型试验采用在破碎带统一降强30%来模拟破碎带及影响带分别降强是合理可行的,试验成果是可靠的。     

高拱坝可利用岩体标准的确定

为确定高拱坝可利用岩体及其标准,以拉西瓦水电站双曲薄拱坝为例,考虑到建基岩体的自身稳定和上部结构的安全,从岩石强度和岩体承载条件、建基岩体的变形模量条件、岩体风化及坝顶以上高边坡条件、岸坡应力环境条件等4个方面,分析了高拱坝可利用岩体及标准.     

铜头拱坝位移优化反分析及稳定安全性预测

以铜头拱坝为例，应用确定性力学模型来分析大坝的位移监测资料，将优化反分析技术引入到大坝的运行监控中；并且提出了坝肩点安全度连通率的方法，对大坝的稳定安全性进行了预测。