金佛山混凝土面板坝二维渗流计算分析

针对渗透水流对土石坝坝体、坝基的渗透破坏危害性极大问题,以金佛山水电站混凝土面板堆石坝为例,根据地质条件和渗流控制特点建立平面二维有限元计算模型,模拟了坝体在不同水位组合条件下的渗流场,研究了渗透破坏的可能性,并分析了防渗帷幕及坝基渗透系数的敏感性。计算结果表明,各种水位组合下混凝土面板及防渗帷幕起主要阻水作用,水力比降大,渗流场分布对防渗帷幕及坝基渗透系数不敏感,渗流流量相对敏感,为坝坡安全性和渗流稳定性评估提供了依据。     

基于BIM的混凝土坝浇筑仿真智能建模方法研究

针对混凝土坝浇筑过程受自然环境、坝体结构、混凝土供应、坝体浇筑入仓手段等众多因素的影响,且各因素之间存在复杂的空间和时间的制约关系,使得目前混凝土坝浇筑仿真建模效率不高的问题,提出基于建筑信息模型(BIM)的混凝土坝浇筑仿真智能建模方法,以直接提取或间接转换的方式将BIM信息和混凝土坝浇筑仿真模型信息联系起来,实现一定程度上的智能建模。实例应用结果表明,该方法缩短了混凝土仿真模型构建时间,提高了模型构建效率和自动化程度,同时也使得建立的模型便于工程设计人员理解。     

多孔介质淤沙对混凝土坝地震响应的影响分析

针对淤沙对混凝土坝地震响应的影响问题,基于液固两相介质的Biot固结理论,推导了饱和多孔液固两相 介质的压力波动方程,并以某混凝土坝为例,分析了不同淤沙孔隙率、渗透系数及淤沙层厚度对混凝土坝面地震 响应的影响。实例应用结果表明,淤沙能降低坝面动水压力、减小混凝土坝对地震的响应,且一定的淤沙对坝体 抗震有益。     

探讨碾压混凝土坝变形二级监控指标的拟定方法

根据碾压混凝土坝的结构特点,运用四参数、Mohr-Coulumb和Drucker-Parger准则分别模拟坝体、层面和基岩的非线性特征,并以渗流水压力和位移为未知数,建立坝体渗流场与应力场耦合的弹塑性有限元分析模型,探讨了拟定碾压混凝土坝变形二级监控指标的方法.     

一种模拟沥青混凝土心墙坝漫顶溃决的水沙耦合数学模型

为模拟沥青混凝土心墙坝漫顶溃决过程,建立了沥青混凝土心墙坝漫顶溃决水沙耦合数学模型,其中水动力学模型为固液两相湍流方程,考虑了泥沙运移与床面变形对水流运动的影响;自由面重构采用PLICVOF法使其精确重构自由表面;固壁边界使用基于离散力的浸入边界法模拟,能够更加准确地模拟含有刚体的流体运动;心墙的滑移破坏则通过力矩法进行判断。经室内水槽试验检验,模型能够较为细致地描述水流结构、泥沙运动、床面变形及心墙破坏四者之间的关系,预测的溃口流量过程与实测值也较为吻合,能够为进一步深入研究沥青混凝土心墙坝漫顶溃坝机理提供一种可选工具。     

考虑抗力退化的混凝土坝时变可靠性分析方法

混凝土坝服役期间,由于具有随机时变性,结构抗力性能随时间发生不确定性退化,因此有必要从时变可靠度角度评估其运行安全性能。在概率密度演化理论(PDEM)的框架内,提出一种基于PDEM的时变可靠性分析方法(EP-TSR),即利用演化过程建立坝体结构时变响应的概率密度演化方程,引进虚拟随机过程技术再次建立概率密度演化方程并求解得到随机性初始条件,最终得到坝体静态响应的概率密度曲线演化规律和丰富的时变概率统计信息,并将该方法与Monte Carlo方法计算得到的结果进行对比。结果表明,EP-TSR法应用于混凝土坝有效、合理,且具有更高的计算精度和效率。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

库水位骤降下除险加固后土坝安全性态响应及评价

为了研究库水位骤降对土石坝工程安全性态的影响,基于土体的非线性特性及渗透特性,利用有限元法模拟水位变动下的坝体渗流场及稳定性的响应情况,将得出的孔隙水压力、水面线等结果应用于上游坝坡的稳定性响应研究中。计算结果表明,水位降速越大,浸润线最高点越高,逆流越明显,上游坝坡稳定性越差,恢复至稳定的时间越久;坝体渗透系数越小,临水坝坡浸润线上凸现象越明显;坝内渗流场的变化滞后于库水位下降的时间。即便是除险加固工程,也要合理控制库水位的降落,为水位骤降时边坡类工程的合理运行与管理提供了可靠的依据。     

碾压混凝土坝考虑异弹模效应的应力分析

将碾压混凝土坝视为具有各向异性弹性特性的均质体 ,通过在垂直于层面的竖向和平行于层面的横向采用不同弹模来考虑层面对坝体应力影响 ;同时考虑了坝基弹性的变化对坝体应力影响。由各向异性体的物理方程推导了碾压混凝土的物理方程和弹性矩阵。通过对算例的有限元分析得出了坝体材料异弹模特性和坝基弹性变化对坝体局部应力的影响规律。     

官帽舟沥青混凝土心墙混合坝应力变形分析

根据四川官帽舟水电站工程实况,建立了沥青混凝土心墙混合坝的三维非线性静力有限元分析模型,对大坝填筑和水库蓄水过程进行了仿真模拟,研究了坝体和沥青混凝土心墙在竣工期和蓄水期的应力变形特性.考虑实际施工影响,分析了坝体材料参数的敏感性.计算分析表明,符合100 m级堆石坝竣工期的沉降规律,坝体填料和心墙材料强度满足要求.     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命。但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行。对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与一种改进收敛准则的响应面法,研究了冻融作用下拱坝结构可靠度时变过程。结果表明,随着劣化程度加深,受坝体材料"变软"影响,拱坝结构可靠度初期略微提升,后由于材料强度降低可靠度迅速降低,最终趋于平稳。多年运行后混凝土拱坝结构相对脆弱,日常运行中对两岸拱端等薄弱部位应加强监测与维护。     

混凝土面板砂砾石坝E型水平排水体渗流特性

针对现代混凝土面板砂砾石坝普遍采用的竖向跟横向坝体全布置的L型排水体具有施工要求较高、造价高等不足,提出了一种E型水平排水体结构,结合纳子峡混凝土面板砂砾石坝,建立坝址区渗流三维有限元模型,研究坝体渗流特性,探讨了排水体排渗效果,比较分析数值仿真结果与监测资料。结果表明,在排渗能力相当的情况下,E型水平排水体较全布置水平排水体节省约25%的工程量,值得推广。     

视声一体化渗漏探测技术在面板坝渗漏检测中的应用

面板坝建设常出现大坝渗漏、面板破坏、结构性裂缝、止水失效等问题,其中大坝渗漏是面板坝最突出问题之一。因面板坝防渗体位于坝体上游面,渗漏检测面临漏点分散、深水等难题。为提高面板坝渗漏检测效率,提出一种集声纳查漏、水下机器人高清摄像及喷墨示踪、连通性试验及水化学分析等多种手段融合的视声一体化渗漏探测技术,该检测技术在蓼叶水库渗漏检测中的成功应用,可为类似面板坝渗漏检测提供借鉴。     

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。     

高混凝土重力坝抗震配筋效果的模型试验研究

提出了高碾压混凝土重力坝抗震配筋试验的基本思路,选择了合适的模型试验材料,给出了模型试验设计比尺、观测点位置及振动台地震波输入范围,做了有无配筋情况下的混凝土构件试验及钢筋混凝土的动、静弹性模量试验.利用加固后坝体不同的仿真混凝土弹模比做了挡水坝段模型的起裂加速度对比试验.结果表明,满库情况下挡水坝段的起裂位置有所不同,不同配筋率的抗震钢筋对坝体起裂加速度的影响较小,抗震钢筋的存在对抑制初始裂缝的产生并无显著作用.     

高碾压混凝土重力坝纵缝在张开工况下对温度应力的影响分析

在研究方法上采用国际大型通用有限元软件ANSYS建模与自主开发主体计算程序相结合的办法来实现坝体纵缝的仿真计算。通过某典型算例对碾压混凝土坝施工期和运行期温度徐变应力场进行了全过程仿真计算分析。分析了坝体不同间距的纵缝对坝踵、上游面、坝体中心部位、坝趾、下游面的温度应力的影响情况。总结出规律,得出一些具有应用价值的结论,为实践工程中设计坝体纵缝和进一步的理论研究提供了一定的理论依据。     

天花板碾压混凝土双曲拱坝运行期温度场及温度应力分析

温度控制是拱坝设计、施工与运行过程中均需重点考虑的因素。以天花板碾压混凝土双曲拱坝为例,分析坝体的实测温度变化规律、实际冬夏两季典型温度场、全年准稳定温度场和封拱温度场,并与设计温度荷载对比,计算和分析温度荷载差异对坝体应力的影响。研究成果可用于指导工程实践并为同类工程提供参考。     

复杂地基下重力坝抗滑稳定可靠度分析

针对复杂地基条件下重力坝不同抗滑稳定评估方法的适应性问题及传统刚体极限平衡法中多滑面功能函数难以显式建立的现状，在传统安全系数评估方法的基础上，构建了失效通道的抗滑稳定功能函数，结合响应面方程和验算点法进行抗滑稳定可靠度分析，提出了考虑失效模式间相关性的基于条件概率降维法（DRMCP法）的复杂地基重力坝多通道失效的串联体系可靠度计算方法，实现了对复杂地基情况下的高混凝土重力坝抗滑稳定安全可靠性进行分析。某高重力坝实例分析结果表明，地基材料的复杂性、变异性造成同一滑移通道安全系数与可靠度并非完全对等，复杂地基情况下体系可靠度主要取决于最薄弱通道的单点可靠度。     

有重力墩拱坝的优化设计研究

复杂工程地质条件的拱坝常设置重力墩结构,针对拱坝及其重力墩的体型对整体工程安全性和经济性的影响,以坝体-重力墩混凝土方量为目标函数,将《混凝土拱坝设计规范》要求的限制倒悬度、主应力、中心角等作为约束条件,基于ANSYS有限元分析软件的计算模块和优化设计模块进行二次开发,并采用复合形法作为拱坝优化设计的基本算法对拱坝进行优化。结果表明,拱坝体型优化后混凝土体积比初拟体型体积减小12.00%,具有一定的工程实际意义。     

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。