接触面模型对面板与垫层间接触变形及面板应力的影响

对某在建面板堆石坝进行了三维有限元静、动弹塑性计算,分析了接触面模型对面板与垫层间接触面变形及面板应力的影响。面板与垫层接触面分别采用:双曲线(仅静力计算)、理想弹塑性及广义塑性接触面模型。结果表明:竣工期,3种模型计算的面板应力是基本一致的。满蓄期,3种模型计算的面板顺坡向应力分布规律基本一致,但面板坝轴向应力的分布规律和量值有较明显的差别。蓄水时广义塑性接触面模型计算的接触面的应力路径和剪切位移与双曲线和理想弹塑性存在较大的差异。在地震荷载下,理想弹塑性和广义塑性接触面模型计算的地震后坝体残余变形引起的面板顺坡应力基本一致,但面板坝轴向应力差别较大。理想弹塑性模型只有当应力达到峰值时才产生塑性变形,这样会低估接触面的残余变形,不能与坝体残余变形相协调,高估了坝体残余变形对面板应力的影响。广义塑性接触面模型能更好的反映三维条件下接触面的剪胀、剪缩、硬化、软化、循环残余变形及颗粒破碎特性,更符合实际情况。     

特约文章：高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

In this paper, the recent developments in seismic safety evaluation and aseismic measures for high rockfill dams were reviewed, including advanced constitutive models, dam-foundation-water dynamic interaction, high-performance non-linear dynamic FEM software, numerical simulation of failure process, and aseismic measures of concrete slab, and etc. After that, some future research trends on earthquake-resistance analysis of high rockfill dams were discussed, such as the seismic response analysis, mechanical properties and constitutive relations of rockfill, computing technology, and seismic safety evaluation method.     

饱和砂土坝基液化超重力振动台试验研究

坝基作为水利水电工程重要基础设施的核心部分,其在地震作用下的动力响应和稳定性受到广泛关注。针对饱和砂土坝基的动力响应和液化规律,开展了两组超重力振动台试验,分析了饱和砂土地基在坝闸荷载作用下的地震响应规律。根据两组离心试验结果,地震作用下自由场地地基下层土体发生软化,上层土体发生液化喷砂,加速度放大系数和超静孔压比沿深度方向呈现先减小后增大的趋势;坝基在荷载边缘的土体中出现液化现象,加速度放大系数随深度逐渐减小而土体超静孔压比随深度逐渐增大。坝闸荷载能够增大坝基土体中的有效应力,减小超静孔压比。超静孔压消散后土体的密实度、刚度提高。最后,基于非线性有限元分析软件GEODYNA,对两组离心机试验进行了数值模拟,结果吻合较好。试验结果和数值模拟结果为饱和砂土坝基的设计与加固提供了依据。     

基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测

合理准确描述堆石料的力学特性是高土石坝地震响应预测和安全评价的重要前提。以特高心墙坝填筑期变形的监测结果为目标值开展了三维反演分析,获取了反映大坝真实状态的坝料广义塑性模型和邓肯张E-B模型的参数,探讨了两种本构模型描述高土石坝变形的精度,随后采用反演的广义塑性模型参数开展了高土石坝的地震响应预测及安全评价。结果表明：目前反演分析常用的邓肯张E-B模型无法兼顾竖向和水平变形,且反演参数无法用于动力分析;静动统一的广义塑性模型计算的竖向和水平位移均与实测结果吻合良好,并可直接用于大坝的动力响应预测。所建立的一整套基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测分析方法,可为高土石坝的安全评价和风险预警提供可靠的技术支撑。     

考虑振动碾压引起的颗粒破碎对堆石坝变形计算的影响

采用振动碾压填筑堆石坝的过程中,堆石料会发生大量的颗粒破碎,导致粗粒含量减小,细颗粒含量增加,碾压后的级配与设计级配已经不再相同。然而,目前在可研和初设阶段,开展现场碾压试验难度大,而有限元计算大坝变形时采用的堆石料计算参数往往都是设计级配(未考虑碾压)的三轴试验结果。实际上,设计级配的变形模量比碾压后级配(相同密度条件下)的试验结果高。本文参考已建大坝碾压时颗粒破碎的实测结果,采用考虑颗粒破碎的状态相关的堆石料弹塑性本构模型,开展了大坝施工和蓄水的有限元分析研究,计算结果表明:是否考虑碾压过程中的颗粒破碎对大坝变形计算结果有着较大的影响,如果在三轴试验或计算分析中不考虑这个因素,会明显地低估大坝的变形,对大坝的安全性评价是十分不利的,这可能是目前有限元计算的高坝沉降变形比实测偏小的主要原因之一。     

一种针对速度变化规律未知的导弹时间和角度控制方法

为解决速度不可控且变化规律未知条件下利用Dubins路径方法完成导弹时间控制与角度控制的问题,提出了一种分段解析迭代的导弹速度预测及在线航程修正方法。通过解析和迭代求解相结合的方法,实现对导弹速度变化规律的简化建模,并依据该速度模型,对剩余航程进行修正,为在线实时规划航路提供依据。仿真结果表明,该方法在满足约束的前提下,有较高的时间控制精度,且计算量可满足实时性要求。     

基于SBFEM的面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法

采用比例边界有限元法(SBFEM)模拟库水,可将求解维数降低一维,而且可考虑库水可压缩性、库底淤沙的波能吸收效应等因素。但在时域计算前,该方法需要进行多次的动水压力频域求解以获得时域脉冲响应函数,计算量较大。本文采用SBFEM模拟坝前可压缩库水,并且将其与有限元方法(FEM)离散的面板坝(CFRD)耦合,进而建立了面板坝与可压缩库水动力耦合弹塑性分析方法;并根据坝与库水动力耦合响应的特点,对动水压力计算过程进行了简化处理,仅需确定截断频率,即可大幅度地降低动水压力频域求解的计算量,还可保证较高的计算精度。数值结果表明,面板坝越高,计算效率提高的越多,给出如下建议:当100 mH≥50 m时,取ωT=40π;当200 mH≥100 m时,取ωT=30π;当H≥200 m时,取ωT=20π。