塑性应变能判据在含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定分析中的应用

由于地质构造作用,一处岩质边坡往往在几个软弱结构面的共同作用下发生失稳,其破坏形式与单一软弱结构面的破坏形式有较大差异,尤其是在地震的往复作用下,其稳定性分析十分复杂,需要合适的判据对其稳定状态进行判别。鉴于塑性应变能具有客观性强,能真实反映岩土体稳定性的特点,本文基于有限元软件ABAQUS 使用强度折减法建立某一实际水利工程含组合软弱结构面岩质边坡震后塑性应变能与折减系数的关系曲线,以震后塑性应变能突变为失稳判别准则对边坡在地震作用下的稳定性进行了分析,并将计算结果与常用特征点位移突变、塑性区贯通判据结果进行对比。结果表明：塑性应变能突变判据与特征点位移突变、塑性区贯通判据得到的结果相近,准确性有保证,且不受观测点选取等主观因素影响,得到的结果唯一,是在分析含组合软弱结构面岩质边坡动力稳定性时的较优选择。     

基于尖点突变理论的非均质土坡失稳判据分析

为避免失稳判据的主观人为性,将非线性突变理论运用于非均质边坡稳定性评价中。结合工程算例建立非均质土坡数值计算的力学模型,采用强度折减有限元法对土坡进行稳定性分析,通过建立坡体内部水平方向最大位移与强度折减系数的尖点突变模型,将失稳判据量化为一个确定的突变特征值,比较各级强度下的水平最大位移突变特征值与0的关系确定土坡稳定安全系数,并将所得结果与塑性区贯通判据、计算不收敛判据及Spencer法计算结果进行对比分析。结果表明:以尖点突变模型为失稳判据能确定出土坡稳定形态与强度折减系数的定量关系,展现土坡失稳过程的突变性,其物理意义明确,计算结果客观,求解出的安全系数精度较高。该失稳判据为非均质土坡稳定性分析的较优判据。     

基于强度折减法的重力坝坝基软弱结构面失稳判据研究

以某混凝土重力坝坝基失稳问题为例,采用非线性有限元强度折减法,对三种典型的失稳判据进行数值计算研究,并与传统的刚体极限平衡法计算结果进行对比,讨论各种失稳判据的合理性及其适用性。研究结果表明:采用收敛性判据误差相对较大,采用特征点位移突变和塑性区贯通作为失稳判据所得安全系数与刚体极限平衡法所得安全系数较为接近。验证了位移突变判据和塑性区贯通判据的合理性。建议在强度折减法的重力坝坝基失稳分析中联合使用位移突变判据和塑性区贯通判据。     

基于塑性应变能理论的边坡动力稳定性研究

由于地震作用的随机性和复杂性,使得边坡动力稳定状态的判定较静力问题复杂许多,目前还未形成统一且公认的动力失稳判别准则。将塑性应变能理论和突变理论应用到边坡动力稳定分析中,以边坡震后总塑性应变能突变为失稳判别标准来确定边坡动力安全系数。对算例边坡进行动力稳定分析表明：相比于塑性区贯通判据和关键点位移突变判据,塑性应变能判据受人为因素影响较小,计算结果更具客观性,且给出的安全系数准确性有保证,是分析边坡动力稳定问题的较优选择。     

综合物探检测方法在重力坝建基面检测中的应用

重力坝是主要依靠坝体自重所产生的抗滑力来满足稳定性要求的挡水建筑物。由混凝土或浆砌石修筑的大体积档水建筑物,一般修建在基岩上。大坝建基面岩体性状与大坝稳定性、坝基应力及变形控制密切相关,所以正确判定大坝建基面岩体质量等级,界定岩体爆破松弛范围和隐伏地质缺陷影响带、抗压强度和弹性模量,对于保证大坝质量、安全是至关重要的。针对重力坝对地质地形条件的要求,应用综合物探检测方法能够切实、高效、科学地辅助解决上述问题。     

弱风化岩体作为重力坝建基面在里畈水库工程中的应用

探讨重力坝坝基利用岩体质量标准，地基处理方法和以及经济合理性等综合条件确定优化建基面，减少了工程量，是坝工建设的发展趋势。本文以里畈水库扩建工程为例，论述了利用部分弱风化岩体作为重力坝建基面的施工处理方法及在施工期间快速而准确的鉴定建基岩体质量的简易测试方法。     

突变理论在单桩竖向承载力确定中的应用

灌注桩竖向承载力确定的方法较多,但因延性破坏和脆性破坏难以区分,没有一个理想的公式。针对此问题,拟定了灌注桩受竖向荷载时的荷载与位移的关系曲线,并将其运用于突变理论,导出了单桩竖向承载力的计算公式,给出了延性破坏与脆性破坏的界定标准。     

基于Optistruct的重力坝拓扑优化应用研究

基于Optistruct的变密度法,结合应变能优化准则对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化.优化结果表明,坝体的应力、安全系数等指标均满足规范要求,证明了拓扑优化在重力坝剖面优化中的可行性和有效性.并进一步对优化结果进行数据拟合,分别对传统直线断面、三次曲线断面和折线断面进行了静力分析,发现折线断面在满足规范要求的情况下,坝趾竖向压应力更小,更符合应用要求.     

基于突变理论的复杂地基重力坝深层抗滑稳定研究

为研究坝基中存在多条软弱夹层的复杂地基重力坝的深层抗滑稳定问题,运用ANSYS有限元软件,建立了某水库工程重力坝-坝基系统的有限元模型。采用超载降强综合法,即同时考虑水荷载和坝基材料因素变化的作用,并结合突变理论,分别建立了特征点水平位移和坝基中软弱夹层上下点相对位移与综合系数的尖点突变模型,并通过建立模型的标准势函数,根据其判别式的正负来判断重力坝是否失稳。为了更好地表征结构的性态转变,应采用恰当的突变指标,比如坝基中软弱夹层上下点相对位移指标,得出抗滑稳定安全系数在区间[3.125,3.188]内,与传统刚体极限平衡法得到的安全系数在区间[3.039,3.667]内相一致,同时为了更精确地进行失稳判别,应结合其他判据,并建立综合的判别体系。     

重力坝建基面选择的研究

介绍了一种如何合理选择建基面的方法 ,即在对坝基岩体弱风化带进行细分的基础上 ,拟定数个建基面高程 ,然后验证渗流条件、抗压强度条件、变形条件和抗滑稳定条件 ,确定最优建基面。并给出某重力坝工程的应用实例。     

混凝土重力坝与坝基相互作用的转异特征研究

依据坝体与坝基之间的接触面在不同荷载组合下,经历由弹性状态转向弹塑性状态,最后可能进入全塑性状态的过程,研究了混凝土重力坝与坝基相互作用的转异特征,即挖掘坝体与坝基系统在相互作用过程中出现的突变现象,建立了基于突变判据的屈服区连通判据和位移突变判据,其中屈服区连通判据适用于动力分析情况,位移突变判据具有普遍意义.     

混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究

凝土重力坝沿坝基深层缓倾角软弱结构面的抗滑稳定是工程设计的一个关键技术问题,深层抗滑稳定分析主要采用刚体极限平衡的等安全系数法。在深层抗滑稳定分析中发现,抗力角的合理选取及抗力体底滑面角的确定对计算成果的可靠性至关重要。通过对亭子口重力坝深层抗震抗滑稳定性的分析研究,提出了抗力角的取值原则,即其最大值不能超过坝趾基岩竖直面上主应力方向与水平面的夹角,以及以抗力最小为原则确定抗力体底滑面与水平面的夹角;并依此原则用刚体极限平衡等安全系数法分析论证了该重力坝表孔坝段初步设计方案深层抗震抗滑的稳定性。     

重力坝建基面的确定

在设计过程中,人们往往根据强弱风化岩层分界线确定重力坝建基面而忽略了不同坝高对基岩持力层有完全不同的力学要求。文章依据在渔仔口电站大坝设计过程中遇到的问题及采取的处理方法,提出了解决这一问题的新思路。     

复杂坝基浆砌石重力坝稳定分析

以宝泉电站下水库大坝特殊坝段为例,采用刚体极限平衡法时复杂坝基浆砌石重力坝的抗滑稳定性进行了分析,由其二维有限元计算结果可知,校核水位时为最危险工况,坝体与坝基接触面上的最大垂向正应力和最大切向剪应力均出现在坝趾处.介绍了特殊坝段的极限抗倾稳定验算方法,指出在施工过程中确保坝体与基础充分结合是特殊坝段抗滑稳定的前提条件.     

复合地基液化的突变理论分析

已有研究表明,砂土地基的震动液化具备突变特性．阐述了如何在砂土液化功效当量标贯法的基础上。采用突变理论模型对两例历史场地地基加固后的液化进行的计算分析,结果表明：突变理论的计算结果与实际情况吻合。所介绍的方法考虑了桩体排水作用和荷载分担作用,并定量表示了地基加固后的液化能力．因而具有一定的实用性．     

天然地基与加固地基条件下重力坝坝基稳定分析

采用三维地质力学模型超载法和综合法,分别对武都重力坝四个典型坝段天然地基方案和加固地基方案分阶段进行了坝基稳定破坏试验,获得了两方案下坝基失稳的破坏过程、变形分布特点以及破坏形态．得出了两方案各自的稳定安全度。研究结果对比分析表明：武都重力坝的四个典型坝段在天然地基下存在深层抗滑稳定问题,加固处理后．混凝土加固塞阻隔了断层裂纹的扩展和滑移通道的形成,说明以置换混凝土塞为主的加固方案对坝基能起到很好的加固作用。     

基于损伤理论的重力坝坝基岩体渐进破坏数值模拟研究

目前，有关重力坝深浅层抗滑稳定问题的研究主要集中在分析方法和失稳判据上，而对于荷载作用下坝基岩体与软弱结构面不断弱化，进而导致大坝失稳的过程则鲜有成果。本文基于损伤力学的相关理论，考虑岩体材料的非均匀性，建立了坝基岩体损伤破坏的数值分析模型。以三峡大坝左岸3号非溢流坝段为研究对象，动态模拟了其坝基岩体的损伤破坏过程，给出损伤区的发展和不同损伤程度的分布，并对其整体稳定性进行了安全分析。结果表明与室内模型试验的结果相当接近，证明了本文建立的损伤数值模型的可靠性，可以用于岩体破坏机理的研究和抗滑稳定安全性分析。