微坍落度混凝土研究及应用

通过近年来对碾压混凝土筑坝技术的实践和创新,在碾压混凝土上下游坝面利用微坍落度混凝土技术,不但克服了碾压混凝土灰浆量少,在施工中会产生骨料分离,层间结合较薄弱,易形成微小渗漏通道等缺点,大大地提高碾压混凝土坝面防渗;而且有利于平仓振捣,提高施工进度,并改善靠近模板、河槽岸坡、止水片、及廊道孔洞等部位的质量,提高了坝面的平整度;同时与其相邻的碾压混凝土力学和热学性能指标相近,温度变形相近或相容,因此减少了坝面裂缝。     

岩坡开挖形态对贴坡型堆石坝变形与应力的影响

 为充分利用地形优势并减少坝基开挖量,将混凝土面板堆石坝建于条形山脊上,依天然坡面分别贴岩坡填筑堆石料,使原山体成为坝体一部分,形成贴坡型混凝土面板堆石坝。贴坡型堆石坝在岩坡与堆石料接触部位易产生应力集中,以及下游坝体位移相对较大,易导致下游坝体整体滑动,影响大坝的安全。采用下游岩坡开挖成阶梯形态来改善坝体下游的应力与变形性状,并用有限元法数值分析对坝体下游阶梯型岩坡与直线型岩坡的应力与变形性状进行分析比较。论证坝体下游开挖成阶梯型岩坡替代直线型岩坡的技术合理性,建议贴坡型混凝土面板堆石坝采用下游岩坡开挖成阶梯型更为有利;同时探讨坝体下游坝坡采用阶梯开挖时坡角对坝体应力与变形的影响。     

基于温度应力仿真分析的碾压混凝土重力坝诱导缝开裂研究

考虑彭水水电站碾压混凝土坝的实际碾压浇筑过程，采用混凝土钝裂缝带模型，在三维瞬态有限元温度应力仿真分析的基础上，对大坝诱导缝的开裂及裂缝扩展进行了跟踪计算。计算结果表明，坝体的上游面诱导缝缝端应力强度因子局部超过混凝土的断裂韧度而发生开裂，且诱导缝的开裂明显减小了坝段中部区域的拉应力。根据诱导缝的开裂分析结果，建议诱导缝的设置长度为4．5m。     

碾压混凝土拱坝温度场计算的浮动网格法

根据碾压混凝土拱坝的施工特点,提出了模拟施工过程计算坝体温度场的三维有限元浮动网格法;根据碾压混凝土的热力学特性,对浮动网格法的可行性和误差进行分析论证;对采用浮动网格法和不采用浮动网格法计算结果进行了对比分析;根据某碾压混凝土拱坝的温度观测资料,对计算成果进行了检验。结果表明:采用三维有限元浮动网格法,既能保证计算精度,又大大提高了计算效率,为碾压混凝土拱坝模拟施工过程进行温度场计算分析提供了有效途径。     

大体积混凝土通水降温的管网截面冷却效应及仿真分析

在大体积混凝土中常利用埋设冷却水管通循环冷水来降低混凝土内部水化热温升。因冷却水管直径与坝体尺寸相差较大,且埋设水管冷却的大体积混凝土工程中,其施工期不稳定温度场的有限元分析仍面临较大困难。考虑到冷却水管布置对称性及其冷却效应问题,在冷却水管降温温度场的计算中,将其作为平面问题分析,取出4个水管和周围的混凝土进行热传递影响效应分析。结果表明,仅在水管附近的0.5 m范围内,混凝土温度下降较为明显,水管布置的疏密程度对温度场影响最为显著,其次是冷却水温度和水管管径。     

碾压混凝土坝体析出物及其对材料耐久性的影响

碾压混凝土坝在材料、结构等方面均不同于普通混凝土坝,因而在坝体表面常出现较为复杂的析出物。本文以一座位于我国南方的碾压混凝土坝作为实例,从现场调查、试样测试、水质特征以及坝体结构等方面探讨了此类析出物的基本性状、形成机理以及对于坝体材料耐久性的影响。分析表明：(1)坝体析出物系坝体渗水对于坝体材料的物理一化学侵蚀作用所致;(2)不同颜色的析出物具有不同的主化学成分;(3)坝体的微结构(如孔、缝、隙等)特征决定了坝体内与形成析出物有关的组分的迁移方式。因而认为,在具较好连通性的缝、隙等部位,有关组分以相对集中的渗漏方式而迁移,由此形成的析出物对于坝体材料的耐久性具有较明显的不利影响。     

严寒地区碾压混凝土坝的设计与试验

本文介绍了地处东北地区的临江水电站碾压混凝土坝结构设计与试验的几个问题,如坝剖面设计、结构布置、混凝土配合比试验、坝体防渗、坝身排水和防冻,以及经济效益等。     

三峡大体积混凝土工程在高气温下施工的温度控制

本文介绍三峡工程纵向混凝土围堰在夏季施工中采取的一些技术措施，并且通过实际测定搅拌机出口、入仓处及坝体内部混凝土的温度，验证所采取措施的效果。同时，还分析了粉煤灰的掺入对降低坝体内部温度的作用。     

大坝及其周围地质体中渗流场与应力场耦合分析

 博士学位论文摘要　进行大坝及其周围地质体中渗流场与应力场耦合分析, 是解决评价和预测大坝、坝基、坝肩稳定性, 库岸边坡稳定性等问题的关键。运用岩体力学、渗流力学和结构力学相结合, 理论分析与工程应用相结合, 大坝与周围地质体相结合的系统研究方法, 以大坝及其周围有限的地质体为研究对象, 进行渗流场与应力场耦合分析研究。首先, 以大坝及岩体的结构类型为基础, 进行裂隙渗流力学基础研究, 分析大坝2地质体系统的渗流及渗流控制问题。然后, 同时考虑渗流对介质作用的渗透静水压力和渗透动水压力(渗流体积力或裂隙壁切向拖曳力) , 建立大坝2地质体系统渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络非线性数学模型及渗流场与温度场耦合分析的连续介质数学模型, 并开发求解此耦合分析模型的三维有限元程序与软件。最后, 进行小湾水电站坝区和龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析, 以及龙滩碾压混凝土坝渗流场与温度场耦合分析。在大坝2地质体系统渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型及三维主干裂隙网络模型、渗透动水压力引起的裂隙壁(或碾压混凝土坝层面) 切向拖曳力、渗流场与温度场耦合分析的连续介质数学模型、以及大坝2地质体系统渗流场与应力场(或温度场) 耦合分析的数值方法及三维有限元程序与软件等方面作了创新性的研究。实际工程计算结果表明, 考虑耦合作用时, 由于裂隙(层面) 隙宽的减小而使总渗流量减小, 使渗流场水头分布发生变化; 也使岩体(坝体) 各应力分量的最大值增加10%～ 20% 左右; 当水力坡度较大时, 裂隙壁切向拖曳力使剪应力明显增加; 和耦合分析相比较, 不考虑耦合作用得出的应力结果偏于不安全。随着渗透系数的增大, 渗流场对温度场的影响更加明显, 而温度场对渗流场的影响减弱; 渗流由低温向高温流动时, 使温度场温度普遍降低, 但使渗流场水头普遍升高。     

高温季节碾压混凝土仓面全覆盖温控技术

碾压混凝土在高温季节施工时,受环境多元化因素影响,仓面内混凝土温度控制难度大.结合黄藏寺水利枢纽坝项目所采取的仓面全覆盖措施,实现保湿、保温、降温为仓面"小气候"保温提供一种新方法.     

基于有限元法分析混凝土大坝的冻融破坏

采用有限元法研究了混凝土大坝由冻融循环引起的破坏机理,根据大坝所在地的温度,数值模拟了大坝的温度场,通过大坝温度场得到了热应力场,研究结果表明大坝下游面最易产生破坏。     

高寒地区混凝土双曲拱坝聚苯乙烯永久保温板施工工艺简述

高寒地区高薄拱坝混凝土温控措施是国内目前研究比较广泛的课题之一,拉西瓦水电站主坝的永久保温选择了聚苯乙烯保温板粘贴于主坝上下游面,并取得了良好的效果。因此,该工艺具有在高寒地区同类工程中推广应用的意义。     

拱坝基础不对称性影响研究

结合国内外一些由于两岸基础不对性造成拱坝的影响实例，基于多次的地质力学模型试验和三维有限元计算分析，就锦屏一级高拱坝地形、地质条件不对性对拱坝整体稳定的影响和加固措施的选择进行了探讨。试验和数值结果均显示：上游坝踵拉应力偏大，下游出现拉应力。坝体应力不对称；左岸变形大于右岸，并且出现斜裂缝，超载能力偏低。通过研究，建议采用垫座及锚索等加固措施，使大坝整体处于平稳状态。     

高混凝土面板堆石坝地震损伤机理研究

以紫坪铺面板堆石坝为例,基于堆石料的黏弹性模型和地震残余应变模型计算分析了高混凝土面板堆石坝的地震响应,并结合震害调查结果分析了高混凝土面板堆石坝的地震损伤机理。研究表明,输入地震加速度在坝顶附近和坝坡表面显著放大,呈现出显著的鞭梢效应,导致坝顶和下游坝坡上部堆石体松动滚落。地震导致大坝堆石体产生显著剪缩,坝体断面整体向内收缩,刚性混凝土面板与垫层料之间脱空,脱空后面板与垫层料之间的摩擦力大幅减小甚至消失,面板在自重和地震惯性力联合作用下向下滑动,致使面板水平施工缝发生错台,面板表面产生裂缝。地震还导致岸坡附近左右坝段堆石体向河谷中央位移,致使岸坡附近面板垂直接缝发生拉伸破坏,河床中部垂直接缝及附近混凝土面板发生挤压破坏。数值计算和震害调查结果均表明,高混凝土面板堆石坝的地震损伤现象主要与其堆石体地震残余变过大,以及堆石体与防渗系统之间变形不协调密切相关,故强震区修建高面板坝应尽可能提高堆石体压实密度,以减小坝体的地震残余变形。     

无盖重固结灌浆工艺技术及工程应用

常规的固结灌浆需要先浇筑3m～4.5m厚的混凝土,在其强度达到50％以上设计强度后再进行固结灌浆施工,其工艺技术较为成熟,已经列入了有关规范.由于在灌浆时就有足够的混凝土盖重,可以提高灌浆压力,对表层基岩也可以用较高的压力进行灌浆,而不必担心岩基上抬;盖重混凝土对表层岩体起压重作用的同时,也对漏浆岩缝起堵塞作用,即使从...     

火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场数值模拟

为了研究配筋率、升温曲线、多面受火、传热系数等因素对钢筋混凝土剪力墙温度场的影响,利用COMSOL 多物理场建模与仿真软件对火灾下钢筋混凝土剪力墙温度场进行模拟,并得到不同因素变化条件下的剪力墙的温度场分布规律,模拟结果与试验结果符合良好。对温度场模拟中各参数对温度场的影响进行了讨论,结果表明：受火时间越长,钢筋混凝土剪力墙的温度越高;相比于配筋率和骨料类型,不同升温速率对钢筋混凝土剪力墙的温度场的影响更为显著,且钢筋混凝土剪力墙边缘处的钢筋对其温度场也有明显的影响。此外,单面和三面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心区温度值较为接近,双面和四面受火的钢筋混凝土剪力墙的核心温度较为接近;受火面的传热系数中对流传热系数和综合辐射系数对传热的影响显著,当温度大于一定程度时,辐射系数大于0.7 时,对流传热系数对传热的影响可以忽略不计。     

混凝土坝坝体与坝基互馈的分析理论和方法

 针对经典接触力学假设接触表面为几何光滑面的不足,基于Hertz接触力学和弹塑性理论,考虑坝体与坝基互馈面在外界荷载作用下面积的变化,并借助岩体水力学知识,建立坝体与坝基系统中渗流场与应力场的互馈模型;研究混凝土坝坝体与坝基互馈力学模型的算法,并基于遗传算法开发相应计算程序。最后,就水口混凝土重力坝进行互馈计算。     

闸坝冲沙闸闸墩施工期温度与应力仿真研究

针对闸坝冲沙闸闸墩尺寸大,混凝土强度等级高,底部约束作用强等特点,以温控为目的,开展闸墩混凝土结构施工期温度和应力的计算机仿真研究。以某闸坝工程为例,对冲沙闸闸墩结构进行三维有限元模拟,采用不稳定温度场和应力场的有限单元法进行仿真计算,并对其施工全过程的温度及应力变化规律与分布特点进行分析。结果表明:在底板强约束作用下,冲沙闸闸墩混凝土施工期在距离厚底板一定范围内产生了较大的拉应力,易引起结构开裂,建议在施工期采取相应的温控防裂措施。     

锦屏高拱坝整体安全度评估

锦屏高拱坝是目前世界上拟建的最高的双曲薄拱坝,水压力巨大,其设计和分析都超出现行规范。锦屏一级拱坝的环境条件存在明显的不对称特点：一是两岸地形不对称;二是两岸地质条件明显不对称;三是坝体的坝面受日照时间不对称。这些不对称性和高水压使锦屏高拱坝的安全性成为锦屏拱坝建设中最重要的关键技术问题之一。运用三维非线性有限元数值分析方法,研究锦屏拱坝在多种工况下的应力场和位移场以及左、右岸不利地质构造对拱坝工作性态的影响。坝体的应力和位移分布存在比较明显的左右不对称,引起不对称的原因除两岸地基刚度不对称外,拱坝坝体的不对称也是重要原因,因此应进一步优化拱坝体型。确定锦屏拱坝地基系统在不同破坏模式下的整体安全度：上游水压力超载引起系统失效的整体安全度约为5.0;坝基岩体抗剪强度降低使系统失效的整体安全度约为3.0;地震灾害引起系统失效的整体安全度约为6.0。根据屈服破坏区的分布,指出坝基加固处理的重点部位为左拱端下游侧1 800 m高程以上和右拱端上游侧1 630～1 800 m高程之间。     

Coquitlam大坝抗震能力提高设计(英文)

Coquitlam 大坝建于 1913 年,坝高 30 m,为吹填土石坝。大坝位于加拿大 BC 省高地震危险带。风险人口数以万计。根据现行标准,大坝的抗震能力不符合要求,坝体冲填土和某些部位地基土松散,容易液化。在中度至重度的地震情况下,大坝将会遭受严重的损坏,并有可能溃决。提高大坝的抗震能力很有必要。选择最高设计地震为里氏7.5 级地震,地震地面水平峰值加速度 0.66g。在设计中,还需要对以下一些提高抗震能力的设计方案进行评估,包括结构修复、大坝重建、限制水库运行及退役。在综合考虑技术、社会、环境和经济因素的基础上,选择了兴建一座新的下游堤坝以提高其抗震能力,减少 Coquitlam 大坝的地震风险。新建坝包括一座土质心墙堆石堤坝和一个位于左坝肩的混凝土过渡带。新建堤坝大部分是建在具有承载力的淤泥土上,而混凝土过渡带则完全建在基岩上。由于现场和施工条件的限制,座落在现有大坝下游坝壳部分的新建堤坝上游坡的下部一小部分为沿原河道的液化砂砾石冲积层。先进的地震稳定性和变形分析结果表明,由于有足够的超高、厚厚的反滤体以及过渡带,大坝所产生的变形是可以接受的。为了控制基础渗流和出逸坡降,设计采用了塑性混凝土防渗墙、帷幕灌浆以及在下游增设一套减压井相结合的方案。为了监测新建坝的性态,在施工期和运行期的仪器监测设计中采用了基于破坏模式的方法。主要介绍了 Coquitlam新建堤坝的设计,包括大坝安全监测系统的设计。