土工格栅加筋对高土石坝坝坡地震稳定性影响研究

以300m级双江口心墙堆石坝为研究对象,采用有限元动力时程稳定与变形分析方法,研究了高土石坝顶部1/5坝高范围内采用土工格栅加筋措施对坝坡动力稳定与变形的影响。结果表明,采用土工格栅加筋措施后,增强了高土石坝坝顶区堆石体的整体稳定性,坝坡最危险滑弧深度增加,有效提高了坝坡安全系数;土工格栅加筋方案明显抑制了坝坡滑动位移,最小安全系数对应滑弧的累积滑动量减小。随着输入地震动峰值增加,土工格栅加筋方案对坝坡动力稳定贡献越大。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

高土石坝地震加速度分布特征三维分析

针对现行<水工建筑物抗震设计规范>分析高土石坝坝坡抗震稳定提供的土石坝地震动态分布系数图已不能满足要求,基于Seed解析法,采用三维有限单元法分析了高土石坝地震加速度分布特征,提出了300m级高土石坝沿坝高和河谷宽度方向地震加速度分布图,为确定超高土石坝抗震加固范围及分析坝坡稳定提供了理论参考.     

基于弹塑性有限元法的高土石坝钉结护面板加固抗震效果分析

针对目前高土石坝钉结护面板抗震加固设计主要采用工程类比法但却缺少相应的数值分析方法的问题,尝试利用弹塑性有限元方法对150 m级面板堆石坝钉结护面板抗震进行加固设计,分析了强震作用下面板堆石坝的加速度反应、坝顶区堆石体剪应变及大坝整体地震变形。结果表明,采用钉结护面板加固措施后,大坝加速度反应变化不明显,但坝顶区堆石体的剪应变和坝体高剪应变区范围均有所减小,加固范围内的坝体顺河向地震变形减少了约20%。     

土石坝防渗加固安全性态分析

以六都寨水库土石坝为例,在病险水库土石坝除险加固防渗设计基础上,通过坝体渗流稳定分析验证了防渗设计方案的加固效果,并采用FMECA对其运行进行了风险分析,进一步校验了加固措施的可行性,定性评价了土石坝加固后的安全性态.     

“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。     

高土石坝变形监测的监测管选型研究

在土石坝分布式光纤变形监测技术中,监测管是光纤与坝体间力-光转换的媒介,它需要适应土石坝围压大、变形量大等特点。据此,采用分段刻槽的ABS管作为光纤应变传递载体的监测管方案,建立坝料-监测管复合体的三维非线性有限元模型,并通过坝料-监测管的大型土工三轴试验验证了该数值模型的有效性。基于该数值模型,研究了监测管在最不利受力情况下的应力分布,以检验其在高围压下的适应性。结果表明,ABS管具有较高强度,可适应300m级高土石坝的高应力状态。研究成果可为土石坝的变形监测提供参考。     

基于振型叠加的高土石坝抗震稳定有限元法及其应用

为反映高土石坝地震反应加速度分布的特点,基于振型叠加方法提出了一种应用于高土石坝抗震稳定分析的有限元方法,首先对大坝进行振型分析,基于振型叠加方法得到作用于单元节点上的等效拟静力地震荷载,再用强度折减弹塑性有限元法计算获得大坝抗震稳定安全系数。通过对典型高心墙土石坝的抗震稳定分析,验证了该方法的可行性与合理性,所确定的坝体地震惯性力分布特征为“鞭梢效应”有所增加,且坝体材料特性影响地震加速度分布。     

房山水库土坝多头小直径水泥土防渗墙加固效果评价

为评价多头小直径水泥土防渗墙的防渗效果,以房山水库土坝加固为例,采用有限元法计算分析加固前后坝体渗流特性。结果表明,以多头小直径水泥土防渗墙为主要防渗措施建立的防渗体系效果良好,可明显改善坝体和坝基的渗流性态,加固后大坝各料区渗透坡降和渗透流量均明显减小,均能满足《碾压式土石坝设计规范》的要求,且该方法施工质量可靠、造价低,可广泛推广应用于土坝防渗加固。     

高土石坝动力反应研究

针对复杂超高应力条件下粗粒筑坝材料的动力变形特性较复杂问题,采用反映粗粒筑坝材料振动硬化特性的动力模型及考虑初始固结围压影响的粗粒料动力残余变形模型,利用试验动孔压比与动剪应力比关系曲线计算动孔压的方法研究了高土石坝的动力反应特性.计算结果表明,大坝遭遇场地谱人工波的最大水平向加速度反应为3.97 m/s2,位于坝项部位;暨直向地震永久变形占坝高的0.17%;受水库蓄水的影响,坝体上游坡的永久变形较下游坡更明显;地震过程中坝体心墙料、反滤料和坝基砂层的动孔压比均小于0.3,不会发生液化;建造于基岩上的高土石坝具有良好的抗震性能.     

土石坝施工模拟中填筑层数的选取

鉴于土石坝施工仿真中分层填筑层数对坝体沉降的影响很大,选取不同高度的土石坝,将同一土石坝分成不同层数填筑,并采用有限单元法模拟施工过程,通过选择不同筑坝材料及地基材料,对比分析了采用不同填筑层数时坝体施工完成后的最大沉降值及最大沉降发生的部位,从而对填筑层数的选取给出建议,即中低高度的土石坝分15~20层填筑、高坝分25~30层填筑比较合适。     

考虑滞后效应的复合土工膜土石坝渗流安全性态分析

为提高土石坝渗透压力统计模型的准确性,精确反映上游库水位及降雨对坝体渗流性态的影响,基于复合土工膜土石坝坝体渗流与环境量的非线性特征,提出考虑滞后效应的复合土工膜土石坝渗流分析模型,将前期库水位及降雨对坝体测压管水位的影响视为一个正态分布过程,并采用量子遗传算法对相应影响天数和滞后天数进行智能寻优,确定复合土工膜土石坝坝体测压管水位监控模型。以某土石坝为例,采用所建模型对其多年测压管水位进行拟合,并与传统土石坝测压管水位统计模型拟合结果做了对比,进而验证了该方法的有效性。     

软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态数值分析

鉴于软土地基上土工格栅加筋堤防工作性态的预测和评价是工程设计中的关键技术之一,结合某水利工程中软土地基上的土工格栅加筋堤防结构,采用大型岩土工程专业分析软件FLAC3D对该加筋堤防运行期的受力变形特性进行了数值分析,获得了堤身应力及塑性区范围、筋材的应力分布、地基及堤身的沉降和侧向变形等工作性态规律。计算结果表明,堤身底部土工格栅加筋效果较好,能有效减小地基水平位移和堤身塑性区范围,但当加筋层数超过两层后,加筋效果不再明显。     

新疆下坂地水库上游围堰设计及软基处理

新疆下坂地水库大坝上游围堰基础下伏地层中存在饱和软土层,孔隙比高,含水量大,强度低,压缩性高,灵敏度高。在围堰的设计过程中对于软基的处理存在一定的难度。本文通过对下坂地水利枢纽工程上游围堰基础淤泥质粘土层加固处理、软粘土层处理、土工织物及土工格栅的应用设计等方面阐述了围堰的设计特点,并通过渗流计算、稳定计算进行了验证。理论计算和工程实践表明效果良好。     

超大径粗粒料最大密度测定方法的研究

近几十年来由于科学技术的飞速发展,特别是土力学的发展,施工技术和机械化水平的提高,促进了以当地材料为主的土石坝的建设.从国内外已建的土石坝工程统计,粗粒坝料一般占总填筑方量的60～90%.因而合理确定粗粒坝料的压实标准,对土工建筑物和地基的稳定性、坝体的设计和施工都具有重要意义.我国《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10—78)和《碾压式土石坝设计规范》(SDJ218—84)均要求无粘性土的压实标准按相对密度确定.相对密度是根据试验求得的最大、     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上,系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表,对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析,从而对其安全性态进行评价,并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题。综合分析认为,碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小,基本趋于收敛稳定。     

红粘土塑性混凝土防渗墙与覆盖层变形协调性及防渗影响研究

为探究单掺红粘土塑性混凝土防渗墙在云南省斜墙土石坝除险加固中的可行性,采用三维有限元法分析了云南省某粘土斜墙下红粘土塑性混凝土防渗墙的应力变形规律,计算中防渗墙及坝体的本构模型采用邓肯张E-B模型,对不同水位下的防渗墙进行模拟计算,探究校核洪水位、正常蓄水位和死水位下防渗墙及覆盖层的变形协调变化规律及防渗效果。计算结果显示,坝体、防渗墙及覆盖层的应力应变均在合理范围内,大部分顺河向变形协调性较好,墙体各应力值均未达到破坏值,且防渗效果显著。     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上,系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表,对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析,从而对其安全性态进行评价,并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题.综合分析认为,碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小,基本趋于收敛稳定.     

碧口土石坝外部变形监测分析与安全性态评价

在介绍碧口土石坝安全监测系统布置和资料系列的基础上．系统分析和研究了其外部变形实测数据过程线和特征值统计表，对坝体和混凝土建筑物的垂直位移和水平位移进行时空定性分析．从而对其安全性态进行评价，并讨论了土石坝原型监测资料分析中的一些问题。综合分析认为，碧口土石坝坝体和混凝土建筑物外部变形相对较小，基本趋于收敛稳定。     

前岩水库土石坝渗流监测资料分析

根据前岩土石坝的渗流监测资料,定性分析了测压管水位变化的影响因素,建立了测压管水位回归统计模型,定量分析了水位和时效等对测压管水位的影响效应.分析表明,粘土心墙部位的水力坡降超过设计容许值,需对大坝进行安全加固处理.模型拟合质量好,有助于分析坝体渗流状况.