某沥青混凝土心墙堆石坝变形特性分析

高坝大库水电站中沥青混凝土心墙堆石坝所处地形地质环境复杂、心墙单薄、荷载大、应力水平高以及大坝渗流与变形机理复杂,因而大坝的运行安全掌控与评价难度很大。为此,结合已建的某高沥青心墙堆石坝工程,研究原型观测特性及三维应力变形规律,并将数值模拟结果与原型观测数据进行比较。结果表明,坝体最大沉降为1.56m,发生在约为坝体1/2高程处,最大沉降约为坝高的1.2%;大坝变形特性符合心墙堆石坝变形的一般规律,大坝右岸沉降变形较左岸大,整体而言,大坝变形趋于稳定,数值模拟与原型观测数据基本一致。     

边坡变形影响下锦屏一级拱坝安全性分析

锦屏一级高拱坝左岸边坡断层较多且持续变形不收敛,从而对坝体安全稳定运行造成不利影响,为合理分析左岸边坡变形对坝体安全性的影响,建立了锦屏一级拱坝三维有限元仿真模型,运用小生境与遗传模拟退火耦合算法搜索左岸边坡最危险潜在滑动面,在搜索到的潜在滑动面施加三角形位移荷载模拟左岸边坡的变形并进行持续超载,同时考虑坝体自重、水压力等荷载作用下坝体的应变情况。结果表明,边坡变形的极限超载系数在9~10之间,靠近坝体左岸岸肩1 769m高程以上的部位在边坡持续变形中会较早进入塑性屈服阶段,在不出现塑性屈服区贯通情况下,坝体弦长最大压缩变形可达到205.32mm,从而可为坝体安全运行提供参考。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

热带地区碾压混凝土重力坝温控仿真分析

鉴于热带地区气温具有全年较高且变幅小、无四季之分的特点,因此热带地区大坝与其他地区大坝相比,其温度场和应力场存在较大差异,关键的温控部位与时段也不相同,常规的温度控制标准不再适用。以位于热带地区的柬埔寨额勒赛水电站碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法分析了#5挡水坝段的温度场与温度应力场数值及分布规律,明确了大坝温控的关键部位与时段,制定了满足大坝施工与安全运行要求的温度控制标准与相应的温控措施,并对#8溢流表孔坝段施工期安全度汛问题进行了分析。结果表明,坝体应力控制部位主要是基础约束区,控制时段主要是坝体蓄水时期以及正常运行期;在温控措施条件下,溢流表孔坝段可安全度汛。     

三江水库大坝应力变形三维仿真分析

针对三江水库地质条件复杂和大坝填筑料多样等特点,采用非线性模型对大坝施工期和运行期进行三维仿真分析,并对堆石体主要参数进行敏感性计算分析。结果表明,三江大坝结构设计合理,坝体变形和应力、面板挠度和应力、接缝变形等分布符合一般规律。     

混凝土面板堆石坝坝顶道路通车限制计算分析

为分析大坝坝顶道路通车对坝体及帷幕灌浆区的影响,在四种不同灌浆方案下,分析了坝顶道路行车条件下的大坝动力响应情况,坝体在车辆动荷载作用下不同灌浆面积时的动拉应力,以及动荷载引起的大坝永久变形分布及变化规律,并根据坝体在车辆荷载作用下的动力响应,探讨了车重、车速与动应力之间的关系。分析结果表明,在坝顶道路行车条件下,灌浆区的最大动主应力随灌浆区面积的增大逐渐减小,说明灌浆区面积越大对通车越有利;各灌浆方案下的坝体变形均较小,且变形分布均匀,未出现位移集中区;灌浆区动主拉应力随车重的增加基本呈线性增长;在坝高1/3范围内及以下全部灌浆时,坝顶路面车辆间距为10m,车速为20km/h时,建议通车车重不超过4.38t,限高1.90m。研究成果为工程实践提供了参考依据。     

湿化效应对沥青混凝土心墙坝的应力变形影响

对冶勒沥青混凝土心墙坝蓄水变形及实际运行中存在的问题进行了有限元仿真计算.分析结果表明,在蓄水湿化变形后,坝体的最大沉降区域向心墙上游侧偏移,上游侧坝体围压显著降低,坝体应力水平增大.这与大坝变形规律较吻合,具有一定的工程参考价值.     

2种模型对堆石坝变形分析的对比研究

对堆石坝而言,其变形关系到坝体安全及大坝的运行状态。因此,采用合理的模型,有效地进行数值计算及分析,对堆石坝的设计施工具有重要的工程意义。结合一个具有实测资料的堆石坝,采用广义塑性模型和邓肯张EB模型对大坝进行模拟,对比分析广义塑性模型与邓肯张EB模型计算的坝体变形与实测变形的差异。对比研究表明,广义塑性模型计算结果较邓肯张EB模型更加合理。     

基于有限元与支持向量机的大坝变形组合预报模型

鉴于大坝变形可有效反映大坝的运行状态,而传统统计模型对大坝变形监测数据的拟合和预测并未考虑坝体及坝基物理力学参数的问题,提出了基于有限元与支持向量机(SVM)的大坝变形预报模型,即通过Hypermesh网格划分得到三维有限元模型,导入Abaqus进行静力计算,得到典型水位下的位移分量。考虑到大坝变形的高度非线性特点,利用SVM拟合得到水压分量、温度、时效分量影响过程线。实例验证表明,该模型拟合效果较好,预测精度更高。     

张峰水库大坝初蓄期监测资料分析

山西省张峰水库黏土斜心墙堆石坝在初期蓄水后,上游坝壳及心墙受到上游库水和湿化作用产生了变形,同时,坝体的浸润面也将逐渐形成,对大坝初蓄期进行渗流和变形观测是保证大坝安全和验证坝体设计的关键。通过对坝高72.2 m的张峰水库黏土斜心墙堆石坝初蓄期坝体变形和渗压等观测资料的综合分析,探讨了大坝初蓄期监测资料分析总结的方法,证明大坝目前工作性态总体正常,可以进一步蓄水,分析结果对类似工程有一定的借鉴意义。     

基于Copula函数的混凝土特高拱坝变形风险量化模型

对混凝土坝运行状态的风险量化分析是大坝风险管理中的重要环节,通常使用单个变形监测点数据进行混凝土坝变形风险分析,但对于混凝土特高拱坝,同时还应考虑坝基和坝体的变形状态。因此,提出了一种基于变形监测数据和Copula函数计算混凝土特高拱坝变形风险率的方法。以四川锦屏一级混凝土特高拱坝为例,先通过构造反映变形监测量残差与风险率关系的风险概率函数,分别得到坝体和坝基变形监测量风险,再结合Copula函数考虑坝体变形和坝基变形风险的相关关系,得到锦屏一级混凝土特高拱坝的多变量变形风险率,取2014年7月2～26日变形风险进行分析,对比仅考虑坝体变形变量和同时考虑坝体、坝基变形变量的结果,多变量变形风险率考虑大坝两重要部位的风险,结果更加安全可靠。     

金佛山沥青混凝土心墙坝有限元应力变形分析

基于金佛山沥青混凝土心墙坝的特点,采用邓肯—张E-B非线性弹性模型计算了4种有限元计算方案下大坝的应力变形情况,选出了最优计算方案,进而对该方案下竣工期和施工期的坝体应力变形、心墙和基座应力分布及心墙水力劈裂发生的可能性进行了分析。结果表明,坝体应力变形、心墙和基座应力均能满足各工况下的运行要求。     

基于统计模型及有限元法的重力坝变形模量反演

鉴于坝体和坝基力学参数选择的合理性对大坝结构分析及安全评价指标拟定的重要性,结合实际监测资料,提出了基于统计模型和有限元法进行重力坝坝体和坝基变形模量反演的方法,在分析地基范围取值、坝体变形模量取值对坝基变形模量反演影响的基础上,建立合适的有限元模型和统计模型,通过有限元计算拟合实测资料中的水压分量,根据最小二乘法原理反演大坝变形模量。将基于统计模型和有限元法反演混凝土重力坝变形模量的方法应用于某实际工程,结合实测资料反演了典型坝段坝基和坝体的变形模量,计算结果合理可信,精度较高。     

特高砂砾石面板坝流变效应及面板防裂措施

针对高面板坝后期变形导致的面板破坏问题,采用大型室内试验测定了大石峡筑坝料流变力学特性,重点研究了后期流变效应对坝体、防渗体应力变形的影响。评估了各期面板浇筑前坝体沉降速率,复核了面板浇筑前预沉降时间的合理性。研究结果表明,该坝各期面板浇筑前设置的预沉降期可将坝顶沉降率控制在5mm/月以内。大坝蓄水运行后面板应力,尤其是轴向应力,较初次蓄水增加明显,存在挤压破坏的风险。论证了在面板受压区设置柔性缝的面板应力改善措施,结果表明该工程措施对削减面板轴向压应力效果明显。总体上,250m级的特高砂砾石面板坝坝体和防渗体应力变形能满足安全控制要求,通过合理的工程措施可保证大坝施工与运行安全。     

“蓄水-泄水”循环荷载作用下高面板堆石坝的稳定性分析

鉴于蓄泄循环荷载作用下土石坝的基本变形规律对高土石坝的正常运行维护具有重要意义,采用基于广义塑性本构模型的有限元分析方法,分析了高面板堆石坝在蓄泄循环荷载作用下的变形规律。结果表明,在蓄泄过程中坝体的变形逐渐增加并趋于稳定,其变形极值逐渐向坝体上部及上游侧移动。     

锦屏一级高拱坝施工期及蓄水期弦长监控指标拟定研究

锦屏一级高拱坝左岸边坡将长期处于变形阶段,这对坝体弦长变形有一定影响。为使工程安全运行,首先引入小波去噪理论对弦长原始观测数据进行去噪处理,然后运用最大熵理论并引入拉格朗日函数推导了弦长的概率密度函数,最后由失效概率给出了弦长的监控指标拟定值。结果表明,本文方法高效可行。     

高沥青混凝土心墙混合坝地震永久变形特性

基于坝体堆石料和沥青混凝土的三轴动力试验资料,构建了坝体填筑料的残余变形经验模型和沥青混凝土的动力本构模型,采用三维有限元法建立了某沥青混凝土心墙混合坝的静动力有限元计算模型,并计算分析了坝体的地震永久变形及不同填筑料对坝体地震永久变形的影响.结果表明,沥青混凝土心墙具有良好抗震性能,原设计方案坝体的永久沉降符合大坝地震永久变形的一般规律,根据坝址料源的实况采用原设计方案更合理,可供借鉴.     

基于面板数据格式的特高拱坝变形性态分区方法

特高拱坝运行中受多因素协同作用,不同高程和区域的变形规律差异较大,坝体局部单测点的变形量并不能代表大坝整体的安全性发生变化。为此,综合考虑多测点、多测次监测量的内在关联性,构建了特高拱坝变形面板系列的表征方法;基于面板数据聚类理论,建立了大坝变形相似性指标及度量方法;利用熵权法构建大坝变形区域数的确定准则,提出了特高拱坝变形分区方法及实现步骤;通过利用特高拱坝两个维度的变形监测信息,将传统的"点"分析方法转变为区域分析方法。某特高抛物线双曲拱坝实例应用表明,该方法可根据39个变形监测点确定六大类测点,每类测点可以综合描述大坝对应区域的总体变形特征,再根据测点所在的位置将大坝分为六个变形区域,有效描述了特高拱坝的实际变形规律,可弥补传统分析方法上的一些不足,为特高拱坝变形分析提供了新方法。     

光纤传感技术在大坝安全监测中的应用探讨

基于光纤传感器的基本原理,分别介绍了其在坝体温度及渗漏、坝体裂缝及边坡变形、面板挠度及坝体沉降安全监测中的应用技术,并预测了光纤传感技术的应用前景,研究结果可为大坝建设提供技术参考。     

基于监测信息的坝体三维可视化及系统集成

为全面了解大坝安全监测信息,迅速发现数据中隐含的特征,预警可能出现的结构异常及分析评判坝体结构安全状态,提出以可视化技术仿真坝体实际空间监测信息,实现了三维时空中的数据场量的可视化和人机交互功能,设计开发了可视化的大坝安全监测系统.运行实践表明,可视化系统更直观表现了坝体信息,为坝体监控、分析、评判提供了形象的描述和有...