坝基混凝土防渗墙力学性状的统计分析

混凝土防渗墙是透水和可压缩坝基渗流控制的主要措施。本文从统计分析的角度研究坝基混凝土防渗墙的力学性状。首先收集了43个已建土石坝工程坝基防渗墙实例力学性状监测资料和工程建设信息,建立了防渗墙力学性状实例数据库。在分析防渗墙受力特点的基础上,基于实例资料,对混凝土防渗墙的水平位移、顶部沉降、覆盖层和防渗墙的相对沉降、防渗墙应力特性及开裂性状开展详细的统计分析,揭示了不同力学性状的统计规律和产生机理。在此基础上,进一步讨论了防渗墙的位置、深度、材料以及河谷形状和地基变形特性对墙体力学性状的影响规律,识别影响防渗墙力学性状的主要因素。本文从统计角度揭示防渗墙的力学性状,可为防渗墙的设计和建设提供参考。     

土工膜心墙围堰渗流及边坡稳定分析

对汉江蜀河水电站工程二期上游围堰断面进行了有限元渗流及边坡抗滑稳定计,此基础上对围堰进行了渗流安全评价和稳定性安全评价.计算结果表明:设计采土工膜作为围堰防渗心墙是合理的,其防渗效果是显著的;围堰断面基本满足规要求.所获成果为该水电站工程二期上游围堰工程设计提供了依据,对于其它类工程设计也具有一定的参考价值.     

堆石坝混凝土面板裂缝的渗流形态及计算模型

通过对面板裂缝特征及其渗流形态的分析,基于等宽缝隙稳定流的运动规律,研究建立了堆石坝混凝土面板裂缝的渗流计算模型.借助于该模型,使得面板裂缝渗流的有限元模拟计算成为可能.运用该计算模型,通过实例分析,本文获得了在面板产生大量裂缝情况下(非常工况)面板堆石坝的渗流变化规律.     

基于正交试验法的邓肯-张E-B模型参数敏感性分析研究

邓肯-张E-B 模型能反映堆石料不同围压下的应力变形关系，在混凝土面板堆石坝应力变形数值计算中得到了广泛的应用。本文基于正交试验法，以混凝土面板堆石坝为例，进行了邓肯-张E-B 模型参数对坝体竖向位移、上下游水平位移的敏感性分析。研究结果表明：邓肯-张E-B 模型参数中Kb、φ0、K 对坝体竖向位移的敏感性相对较大；参数φ0、K、Rf 对坝体向上游水平位移的敏感性相对较大；参数Kb、φ0、K 对坝体向下游水平位移的敏感性相对较大；模型参数取值对向上游水平位移的影响最为显著；参数m、Δφ、n 对坝体变形计算结果的影响相对较小。本文的研究方法及成果可以为面板堆石坝邓肯-张E-B 模型参数选取提供参考。     

深厚覆盖层基础均质坝应力变形非线性有限元分析

针对某拟建的位于深厚覆盖层基础上的均质坝,建立了可考虑地基混凝土防渗墙及软弱地基对坝体应力变形影响的有限元计算模型,基于邓肯E—B材料本构模型,采用中点增量法,对该坝施工期和蓄水期的应力变形进行了二维非线性有限元分析计算,获得了不同时期坝体及坝基应力变形的分布与变化规律。     

沥青混凝土心墙坝的应力及变形特性

基于三维有限元数值模拟技术,对某沥青混凝土心墙坝进行了应力及变形分析.计算中采用Duncan-Chang E-B模型作为坝体及心墙材料的本构模型,考虑蓄水后心墙上游堆石料的湿化效应,对大坝填筑和水库蓄水过程进行模拟,得到了竣工期及蓄水期两种工况下沥青混凝土心墙和坝体的位移、应力分布规律.计算结果表明,坝体及心墙的应力变形值均处在合理范围之内,坝体填料和心墙材料满足强度要求,为结构设计、施工提供了参考依据.     

沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明：心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3～4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。     

沥青混凝土心墙堆石坝有限元数值分析

基于邓肯-张E-B材料本构模型,采用大型通用有限元软件ADNIA,对某沥青混凝土堆石坝进行了应力变形有限元计算,以便研究其应力应变特性.并在计算结果的基础上对沥青混凝土心墙的邓肯-张材料模型参数杨式模量、凝聚力、体积模量等进行了敏感性分析.坝体有限元计算结果表明:坝体上、下游坝坡附近小范围内出现拉应力;坝体应力在心墙附近有突变,出现了拱效应;各参数的变化对心墙的应力应变影响程度不一,其中杨式模量K、杨式模量指数n属于高敏感性参数,而体积模量指数m为低敏感性参数.为确保大坝安全,在上、下游坝坡采取必要的护坡措施,同时在大坝填筑施工时应适当提高上、下游坝坡附近坝体的压实标准;为保证心墙的稳定安全,适当调整沥青混凝土的配合比,并根据试验计算调整心墙的变形模量,使之和过渡料的模量协调一致,尽量减小沉降差异带来的不利影响.     

基于Si-DTS的砂性土渗流量监测试验研究

为了改善分布式光纤在监测砂性土渗流时存在的对周围土体温差较小、渗流量较小的地方无法监测,以及测量精度低等不足,提出了一种基于硅橡胶加热光缆的分布式温度光纤感测技术(Si-DTS)。首先分析了该监测方法的基本原理;然后,设计了砂性土渗流模拟试验装置,并对砂性土中不同渗流量下的渗流场进行了室内试验。通过试验确定了Si-DTS实测温度与渗流量之间存在的线性关系,证明了采用硅橡胶加热光缆能够有效地提高DTS监测的敏感性,可实现结构渗流量的分布式监测。后续又设计了模拟渗流装置以及监测方案,对砂性土中不同渗流量进行了模拟试验研究,得到了温度介值与渗流量之间的相关性。最终,提出了砂性土中渗流量定量监测的方法。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。