堆石料动力特性参数对面板堆石坝三维非线性地震响应的影响

本文通过变化堆石微小应变下的剪切模量以及剪切模量衰减曲线和阻尼比递增曲线的取值范围,利用三维等价线性有限元动力分析方法研究了材料动力特性对于高混凝土面板堆石坝的地震反应的影响,多种方案的计算结果对比分析表明,坝料的动力特性对于面板堆石坝等效线性振动体系特性,堆石体地震响应与面板动应力等具有显著的影响。     

基于幂函数流变模型的高混凝土面板坝流变分析

采用高围压下的幂函数流变本构模型进行堆石体应力变形计算，推导该本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤，对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石流变性的应力应变分析。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。因此，对于分期浇筑面板、分期蓄水的水布垭高面板堆石坝，选用合适的流变模型正确模拟堆石体的变形特性，以便采用合适的施工程序减小面板应力变形具有重要意义。     

考虑温度变化和长期变形的面板堆石坝模拟

面板裂缝是影响混凝土面板堆石坝安全和性能的关键因素之一。本文基于ABAQUS软件,开展了堆石体长期变形与混凝土水化热、时空不均匀分布温度场边界施加等二次开发,以老挝某混凝土面板堆石坝为研究对象,研究了堆石体长期变形、混凝土水化热、环境温度变化的联合作用机制。分析了堆石体长期变形量值、面板浇筑时间过程、环境温度数值和分布模式等对面板应力变形的影响,揭示了混凝土浇筑后早期水化热温升和环境温度影响导致面板表面较大顺坡向拉应力是面板大量早期水平裂缝的主要原因;同时也发现,即使对于浇筑后较长时间,考虑温度变化情况下计算出的面板拉应力也高于不考虑温度变化情况。计算分析可为面板浇筑时机选择,面板温度裂缝、变形裂缝分类防控等提供技术依据。     

基于修正Verhulst模型的面板堆石坝沉降预测

通过分析面板堆石坝沉降和Verhulst模型的特征发现,堆石体沉降随时间的变化曲线与Verhulst模型曲线形似。但是,Verhulst模型在预测沉降时,前期预测值与实测值差距较大且预测最终沉降量偏小。为了克服这一不足,提出采用修正的Verhulst模型预测堆石体的沉降,预测结果表明,修正模型可有效提高沉降预测精度,预测面板堆石坝最终的最大沉降量更为合理。     

钢筋混凝土面板堆石坝三维非线性有限元动力分析

本文根据现代钢筋混凝土面板堆石坝的特点,提出三线非线性有限元静力动力分析方法。在分析中,考虑了堆石材料的非线性、堆石与面板接触面的非线性,面板的伸缩缝和周边缝内止水连接材料的非线性,考虑了坝——水的动力相互作用。在动力分析中,输入三个方向的地震加速度过程线,在逐步数值积分和迭代时,各时段均改变动力参数和自振频率。采用空间等参单元,对某坝作了实算,提供了坝体及面板的三向静动变形和应力、伸缩缝和周边缝的三向静动变形等成果,并提供了面板的抗震稳定安全系数过程线。     

峡谷地区高堆石坝面板结构性拉裂破坏机理及改善措施

面板的裂缝是峡谷地区修建高面板堆石坝面临的关键问题。总结峡谷地区面板堆石坝工程中发生的面板结构性拉裂破坏现象,分析了此类破坏的发生机制,认为堆石体沿着陡峭的岸坡向河谷中心的滑移变形是导致岸坡处面板发生结构性拉裂破坏的主要原因。对拱型面板堆石坝和直线型面板堆石坝进行了有限元计算对比分析,结果表明:拱型面板堆石坝可以在不改变坝体主要应力变形特性的前提下,有效地避免面板发生结构性拉裂破坏,在陡边坡峡谷地区采用拱型面板堆石坝对大坝的安全更加有利。     

水布垭面板堆石坝第一期面板裂缝成因分析及处理

水布垭面板堆石坝第一期面板于2005年1至3月浇筑,同年9月发现裂缝,绝大多数为表面水平裂缝。监测数据分析和有限元计算结果均表明,上游坡面的变形弱化了面板的支承条件,是导致面板发生结构性裂缝的原因。本文对一期面板裂缝的处理工艺作了介绍,并针对后期面板的防裂措施提出,足够的堆石体预留沉降时间和20m以上的堆石体超高有利于控制面板结构裂缝。     

高面板堆石坝面板应力分析及抗挤压破坏措施

多座已建高面板堆石坝在运行期或遭遇地震时面板发生了挤压破坏现象。本文采用三维静、动力有限元方法,分析了高面板堆石坝面板的坝轴向应力分布规律,研究了竖缝压缩模量对面板挤压应力的影响。分析表明：满蓄时由于水压力的作用,堆石体对面板产生指向河谷的摩擦力,因此面板的坝轴向应力以压应力为主,最大值发生在河谷中部,面板两岸坝肩局部存在较小的拉应力;地震后大坝发生整体沉陷,导致河谷中央坝顶区域面板的坝轴向压应力最大。随着坝高的增加,运行期和地震期面板的坝轴向压应力均逐渐增大。将河谷中央面板主要受压区的竖缝采用压缩模量较低的填充材料后,能有效减轻面板的坝轴向压应力。     

多重势面模型在混凝土面板堆石坝应力变形分析中的应用

本文采用应力型多重势面模型模拟堆石体的本构关系,模型参数选择邓肯E-B模型的参数,利用自行开发的三维有限元程序对金钟面板堆石坝进行应力变形分析.本文计算的竣工期堆石体沉降量与实测最大值吻合较好.由于多重势面模型能够反映堆石体的剪胀性,因此计算的蓄水期面板应力以压应力为主,拉应力主要分布在两岸,这与已建工程的实测情况相符...     

水布垭超高混凝土面板堆石坝的运行性状

已建的清江水布垭面板堆石坝高达233m,是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝.对堆石体采用"南水"双屈服面弹塑性模型,采用实际的坝料分区与填筑过程,根据施工期的坝体沉降曲线,对坝体填料的参数进行了反分析.在此基础上对大坝的应力与变形特性进行三维弹塑性数值仿真分析,模拟面板堆石坝的实际填筑过程和蓄水过程,对大坝的运行性状进行研究.研究结果表明:对于233m的超高混凝土面板堆石坝,正常运行期,坝体变形较大,不考虑堆石体流变时.坝体最大沉降为2.29m,最大水平向位移为58.5cm.面板最大挠度为72.9cm,顺坡向位移最大为6.4cm,顺坡向出现拉应力,最大值超过4.0MPa.面板竖缝的变形不超过10mm,周边缝的三向变形不超过20mm,均在止水结构可承受的范围内.     

公伯峡面板堆石坝应力变形及材料敏感性分析

基于邓肯E～B模型，对公伯峡面板堆石坝施工期和蓄水期的应力变形进行了非线性有限元仿真计算，研究了其应力变形的变化及分布规律；对主堆石体主要材料参数进行了敏感性分析，探讨了其对高面板堆石坝应力变形的影响特点。     

在面板周围应用接触单元研究非岩基趾板对面板应力变形的影响

本文以山东泰安抽水蓄能电站上池的混凝土面板堆石坝作为研究实体,在面板与趾板之间,面板与面板之间,面板与垫层之间,河床部位的趾板与垫层之间,趾板与趾板之间采用接触单元,对堆石坝进行三维非线性有限元计算,研究分析河床坝段趾板建在堆石体上对面板应力,变形以及周边缝位移的影响,计算结果表明,这些应力和位移是趾板建在岩基上的一般面板堆石坝有不同的变化规律,但尚未超出一些已建工程相应的实测值。     

基于堆石体Wang-Wu亚塑性本构模型的混凝土面板坝应力变形分析

简要介绍了Wang-Wu亚塑性模型及其基于常规三轴试验的参数求取方法,指出模型参数应用于堆石料时存在的不足,建立了围压与参数的关系,提出了新的模型参数。在模型中考虑了主应力轴旋转问题,并推导了模量矩阵,编写了相应的有限元计算程序并应用于混凝土面板堆石坝的应力变形分析。与沈珠江双屈服面模型、邓肯E-B模型的计算结果相比,Wang-Wu亚塑性模型计算的堆石体沉降量与沈珠江双屈服面模型较为接近,而计算的蓄水期堆石体水平位移、面板应力与变形的大小和分布与邓肯E-B模型较为接近,表明本文的Wang-Wu亚塑性模型可以应用于面板堆石坝的应力变形分析。     

张河湾水电站上水库沥青混凝土面板坝应力变形分析

张河湾抽水蓄能电站上水库为沥青混凝土面板堆石坝，本文采用邓肯E．B模型模拟堆石坝体，采用考虑流变的粘弹性模型模拟沥青混凝土面板，并考虑温度对模量的影响，进行有限元变形及应力计算分析。结果表明，由于坝高很小，而且库水压力通过坝轴线上游堆石传递至基岩，堆石体的变形较小。面板在转折部位出现拉应变，但仍在安全范围内，与瞬时变形相比，与时间相关的流变很小，可以忽略。     

公伯峡面板堆石坝坝体沉降变形规律分析

利用公伯峡水电站电磁式沉降管和水管式沉降仪实测的坝体沉降监测资料,对堆石体的分层压缩率和坝体沉降回归统计模型进行了计算分析,深入研究了公伯峡面板堆石坝坝体沉降的变形规律。通过电磁式沉降管和水管式沉降仪监测资料的对比分析可以看出,2种监测方法相结合监测面板堆石坝的沉降变形,效果较好。     

堆石坝面板收缩性贯穿裂缝的理论分析及防裂措施

堆石坝面板的裂缝主要源于因温降和干缩引起的收缩。当面板的收缩变形受到约束后会产生拉应力而导致裂缝。本文推导了面板收缩后受堆石体及侧面先浇块约束时沿断面拉应力分布的解析解，求出最大拉应力断面位置及应力值与底面及侧面约束的关系。数值结果表明，面板与堆石体之间的凝聚力及先浇块的侧面约束是引起裂缝的重要因素。根据本文的理论分析提出了无贯穿性收缩裂缝的设计准则及相应的工程措施。     

混凝土面板堆石坝的堆石本构模型与应力变形分析

本文用三维非线性有限元详细分析了混凝土面板堆石坝的应力变形特性。着重研究了堆石体的本构关系,用修正邓肯E—v模型、邓肯E—B模型、内勒K—G模型作了应力、变形分析,得到坝体变形、周边接缝和竖向伸缩接缝变形、面板变形和应力等成果,与已建成面板堆石坝的观测资料作比较,认为邓肯E—B模型、内勒K—G模型计算成果与观测资料的规律相一致,而修正邓肯E—v模型计算得到蓄水后面板的挠度偏小,拉应力偏大。这种模型对混凝土面板堆石坝的有限元分析不适用。     

高堆石坝流变研究进展

对于高堆石坝,防渗结构的变形主要取决于堆石体的变形,如果堆石体变形过大,则可能引起防渗结构产生裂缝,进而影响其防渗性能,甚至危及坝体的稳定.随着高堆石坝的广泛采用,堆石坝的流变已备受关注.从堆石体流变的本构模型、发生机理以及高堆石坝流变数值仿真等方面介绍了当前高堆石坝流变的研究进展,并就堆石坝流变的进一步研究提出初步看法.     

积石峡面板堆石坝流变分析与施工期优化

堆石料的流变变形会增加坝体运行期的总体沉降进而影响面板堆石坝运行期的安全性。坝体堆石填筑完成后的变形稳定时间对之后修筑的面板的应力和变形具有一定影响。从应力和变形角度,变形稳定时间越长对面板堆石坝的安全性越有利,然而延长变形稳定时间会导致施工期变长和工程投资的相应增加。本文针对积石峡面板堆石坝进行了三维流变变形计算,分析了流变变形对大坝应力变形的影响;研究了不同变形稳定时间大坝应力变形的响应;并基于计算结果对施工期优化给出了初步的建议。     

堆石料残余体应变对计算面板堆石坝永久变形的影响

混凝土面板堆石坝地震永久变形的预测非常重要。根据它可直接判断大坝的安全,并为抗震预留坝高提供依据。一个时期以来,同时计入堆石料残余体应变对面板坝永久变形计算有多大影响存有争议。采用饱和排水动三轴试验方法得到的动应力～残余应变关系计算坝体的永久变形,所得数值一般偏大。而风干堆石料在排气状态下的三轴试验,目前只能考虑残余剪应变。本文利用前人对不同试验方法得到的动应力～残余应变关系进行面板堆石坝地震永久变形计算做了比较,结果表明：由于坝体运用期间有部分堆石浸水,故其永久变形的计算对浸水线以上坝体采用风干料排气试验结果只考虑残余剪应变,浸水线以下坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变,比整个坝体采用饱和料排水试验结果同时计入残余体应变和残余剪应变为合适。