不利结构面对高拱坝整体稳定影响及加固分析

坝肩稳定是高拱坝长期安全稳定最重要的问题之一,针对坝肩不利结构面的合理加固对保障高拱坝整体稳定至关重要。在复杂地基条件下,高拱坝整体稳定经常面临不利结构面的潜在影响,如坝肩抗力体内的滑块稳定性、断层及软弱带引起拱端变形、传力不协调等。结合实际工程,基于地质力学模型试验和三维非线性有限元成果,本文就坝肩不利结构面加固前后对高拱坝整体稳定影响进行分析,并总结了高拱坝四类典型不利结构面分布条件下的加固措施。研究成果可为类似工程整体稳定与加固分析提供参考。     

拱坝超载过程中的拱端力分布规律

本文对某拱坝的弹塑性有限元应力计算成果进行了整理,计算出各高程拱圈的拱端轴力、剪力和弯矩.研究了超载过程中拱端内力的重分布规律,并对拱坝在正常工作状态和破坏状态时拱端力的差异进行定量分析.结果表明,轴力和弯矩的最大值均出现在距坝底0.31坝高处,在正常荷载与破坏荷载这两种情况下,拱端轴力和弯矩沿高程分布规律相似,而拱端剪力沿高程分布与此有大的差异.     

高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型破坏试验研究

拱坝作为一种安全性及经济性均较优的坝型,在世界各地都得到了广泛的采用.然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高,坝肩的稳定与否,将直接关系到工程的正常运行和安全性.所以拱坝坝肩稳定是拱坝设计中需要重点关注的问题.锦屏一级水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质构造较复杂,坝肩抗力体内部存在断层、层间挤压带、煌斑岩脉X及深部裂缝等不良地质构造,直接影响到拱坝坝肩的整体稳定安全性,需要开展坝肩稳定深入研究.本文采用强度储备与超载相结合的三维地质力学模型综合法试验对锦屏一级拱坝坝肩的地形、地质条件进行模拟,研究拱坝坝肩的稳定性.通过破坏试验得出了坝体与坝肩变形及分布特征、坝肩破坏形态和破坏机理,确定了坝肩综合试验法稳定安全度,并针对坝肩薄弱环节提出了加固处理措施建议.     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

水电站设计与施工

《高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究》；《有限元法中开挖释放荷载计算方法的研究》；《基于拱梁分载法的拱坝抗屈曲稳定分析》;《混凝土坝温度场和应力场仿真分析的实现》；《高拱坝枢纽及发电输水系统优选布置探讨》……     

拱坝坝肩稳定分析等K值法优化求解及剪力方向调整

在拱坝坝肩稳定分析中经常使用刚体极限平衡法。但是,它的非线性方程组求解复杂,且有时某滑动面出现负的法向反力,这是与实际不符合的。本文论述了利用最优化方法求解刚体极限平衡等K值法的非线性方程组的原理和方法。并且,当有的侧滑面出现负值时,调整底滑面的剪力方向以消除负值。将这种方法的计算成果和非线性三维有限元计算成果进行比较,结果表明,这种调整方法是可行的。     

K(o)lnbrein拱坝坝踵开裂探讨及极限承载力分析

作为采用工程类比分析法评价小湾拱坝稳定性的一部分,本文在ABAQUS非线性有限元平台下,采用精细的三维有限元模型模拟了K(o)lnbrein拱坝运行期随着库水涨落的变形状态,模拟计算得到的坝顶位移时程与实测位移非常接近,坝踵屈服区与拱坝的实际开裂形态也比较类似,说明本文建立的K(o)lnbrein模型基本合理.然后对K(o)lnbrein原拱坝和加固后拱坝进行了超载分析,研究其极限承载力,同时引入四个安全系数评价拱坝四级极限状态.分析结果表明:K(o)lnbrein拱坝坝后支撑体加固对于减小正常工作状态下坝踵屈服区的效果显著,帷幕正常工作安全系数由加固前的0.90提高到1.20,保证了拱坝的正常运行.但是,加固措施对于拱坝的极限承载力提高有限.     

拱坝坝肩单薄岩体稳定性与加固方案数值模拟分析

通过数值模拟研究，分析了不同工程加固措施对改善单薄山体拱坝坝肩岩体稳定性的效果。提出采用坝顶设伸缩缝等工程措施，使坝顶荷载作用点距单薄山体顶部论有一定距离，避免拱坝推力作用下在山体中形成过大的拉应力区，避免有利于风化的低围压岩体作为坝肩承载岩体，从而保持坝肩岩体的长期稳定。     

高拱坝-坝肩结构的抗震稳定与加固

将变形加固理论拓展到非线性有限元时程分析中,建立高拱坝-坝肩结构抗震稳定评价与加固设计体系:结构动力塑性余能定义为欧氏应力空间协调动平衡应力场与协调稳定应力场距离的平方.以此作为结构整体抗震稳定评价指标,确定结构动力破坏程度较大的若干时刻.这些时刻不平衡力分布则表征了结构动力破坏的主导形态与程度.根据最小塑性余能原理,不平衡力就是维持结构稳定所需最优加固力的反力,据此更有针对性地指导抗震加固设计.对马吉高拱坝-坝肩结构进行抗震稳定与加固分析,结果表明拱坝上部坝肩是其抗震薄弱部位,并给出其最优加固力分布.该应用表明,基于变形加固理论的结构抗震稳定评价与加固设计体系对大型实际工程具有实用性.     

乌东德拱坝非线性地震反应分析

本文在计入坝、地基和库水动力相互作用的情况下,用LDDA(拉格朗日不连续变形分析)模拟拱坝横缝,粘弹性边界为吸能边界的拱坝地震输入模型计算乌东德拱坝非线性地震反应,研究无限地基辐射阻尼和拱坝横缝对坝体反应的影响,分析乌东德拱坝的静动力响应和拱坝横缝在地震作用下的张开情况,并将其计算成果与基于人工透射边界的时域显式有限元方法进行了比较分析.     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。     

新版GMP实施过程中亟需关注的问题与对策

目的充分预估新版GMP推行过程中可能出现的各种困难,提出对策建议,保障我国新版GMP的顺利实施。方法基于我国GMP的实施历程和现状,采用文献研究、历史分析、对比分析等方法开展研究。结果与结论新版GMP实施可能面临人员、资金与成本、制度与体系、配套行业以及产能等一系列问题,需要采取完善实施细则、开展培训、给予扶持政策等措施,从而保障GMP的顺利实施。     

谷幅收缩与库水对溪洛渡动力响应的影响北大核心CSCD

溪洛渡水电站位于地震多发的西南地区,对其进行抗震分析评价具有重要的意义。本文采用拱坝-库水-地基系统非线性损伤分析模型,分析了不同库水位条件下谷幅收缩对溪洛渡拱坝的动力响应的影响。结果表明:库岸谷幅收缩会增大拱坝坝肩处、大坝中部靠近坝肩处及孔口附近的塑性损伤,而水位的抬升能缓解谷幅收缩的不利影响。     

不同横缝接触与库水模型对拱坝动力反应的影响

本文基于有限元非线性动接触模型，对拱坝横缝非线性动力响应进行研究，重点讨论：(1)拱坝横缝键槽对限制缝面切向滑移的不同程度约束对反应的影响；(2)分别采用Westergard模型和不可压缩流体有限元模型考虑上游库水对坝面的动压力作用，比较分析了上述不同水库模型对拱坝在地震作用下横缝开度响应分布的影响。计算结果表明：(1)考虑键槽对横缝两侧施加完全切向约束条件对降低拱坝两岸的横缝开度幅值有重要的意义；(2)相比流体有限元模型，基于Westergaard动水压力公式计算得靠近两岸坝肩部位横缝开度响应有一定程度偏大，这一结论已被前人试验成果所证实。     

对数螺旋线与对数螺旋型拱坝研究

介绍了对数螺旋线的相关知识,及其在自然界中尤其是在水利工程中的运用。在分析对数螺旋型拱坝的基础上,给出黄河拉西瓦对数螺旋双曲拱坝体型优化的实例,结果表明：拱圈线型采用对数螺旋线型的坝体较其他二次曲线（单心圆、多心圆、抛物线、椭圆、双曲线）的拱坝在节省工程量,改善坝体应力分布及坝肩稳定性等方面都有较大的优势与潜力。     

拱坝水垫塘拱形底板受力与稳定性实验研究

高拱坝枢纽采用坝身泄洪、水垫塘消能是一种较好的布置型式,但水垫塘底板的型式和尺寸及其泄洪时稳定性是它的关键技术问题。本文所研究的拱形底板是一种新型的底板型式。通过实验分析,研究了冲击射流下拱形底板失稳型式,量测了底板上、下表面压强分布,概化了时均上举力（上、下表面时均压强差）的计算公式,实测了动水荷载作用下拱端推力。研究表明：拱形底板具有整体稳定性特征,它可能是高拱坝大流量泄洪水垫塘比较理想的保护型式。     

拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准研究

拱坝设计规范(SL282-2003)规定拱座抗滑稳定允许安全系数为3.5,相对重力坝抗滑稳定允许安全系数3.0,提高了0.5。据此,工程结构可靠性设计统一标准(GB50153-2008)规定二者对应的允许可靠指标也应有所区别。同时,拱坝规范对基于极限状态设计方法的分项系数也提出了与重力坝不同的取值标准。本文在前期针对重力坝相关问题的研究成果基础上,探索拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准问题,认为与拱座抗滑稳定安全系数3.5对应的允许可靠指标应取4.45,并通过实际工程算例率定,验证了混凝土拱坝设计规范DL/T5346-2006规定的各分项系数取值合理性。     

拱坝应力分析中的有限元内力法

本文提出了拱坝应力分析的有限元内力法，该法首先按常规方法建立拱坝及地基在水压力，自重等荷载作用下的有限元平衡方程，求解结点位移和单位应力，然后将坝体分解为拱系和梁系，根据拱和梁的内力平衡条件求解指定截面上的约束内力，并进而求解应截面上的内力（弯矩、轴力、剪力等）和坝体内任一点的等效应力。文中推导出了相应的计算公式，并通过对典型的圆筒拱坝和拟建的某高拱坝的应力分析说明了该方法的正确性。