基于ANSYS的深覆盖层混凝土面板堆石坝应力变形分析

为研究深覆盖层上的混凝土面板堆石坝应力变形特性,以察汗乌苏混凝土面板堆石坝为例,对堆石体采用Duncan Chang E-B本构模型,基于ANSYS软件使用有限元法对大坝进行模拟分析,得到坝体及混凝土面板在3种工况下的应力及位移分布结果。计算结果表明,随库水位增加,坝体大主应力逐渐增大而小主应力逐渐减小; 3种工况下在X向上游坝体发生逆流向横向位移且随库水位增加而减小,下游坝体发生顺流向横向位移且随库水位增加而增大,在Y向坝体均只发生向下的位移变形,随库水位增加变化不大;竣工后面板大主应力主要为压应力且随库水位增加而增大;竣工后面板由于发生横向变形而出现鼓起脱空现象,随库水位增加至正常蓄水位脱空现象逐渐消失,在Y向面板均只发生向下位移变形且随库水位增加而增大。     

基于有限元仿真面板坝脱空分析

文中采用非线性有限元分析方法,并运用沈珠江模型作为堆石体本构模型对面板堆石坝坝体及面板做应力和变形计算。在静力计算的基础上,选择容易产生脱空的区域进行模拟脱空,主要运用隐单元方法来进行脱空问题研究,对面板的挠度和应力与面板坝的一般规律比较并做一定的分析,来论证利用有限元仿真模拟坝体脱空是一种有效的途径。     

公伯峡面板堆石坝面板竖向裂缝机理分析

公伯峡大坝面板在水库运行后出现竖向裂缝,每年寒冬后,裂缝不断增加。根据大坝变形监测成果,反演得到坝体堆石E-B模型参数及流变参数,计算分析和预测面板堆石坝变形、面板结构应力,并针对冬季严寒低温、寒潮温降、昼夜温差等恶劣气候条件,进行面板温度应力变化规律和分布规律以及库水位对面板温度应力敏感性分析,得出温度应力是导致面板产生竖向裂缝的主要因素,堆石体流变增加的结构应力是两侧面板裂缝进一步发展的推动因素。     

库水位升降变化对关门山水库大坝应力和面板脱空的影响分析

面板脱空是造成混凝土面板堆石坝面板裂缝的重要原因,会对面板乃至大坝的安全稳定造成不利影响。文章以关门山水库大坝为例,利用数值模拟方法研究了库水位升降变化对面板脱空的影响。结果显示,库水位的循环升降作用,会加剧大坝混凝土面板的脱空现象,对面板乃至大坝的安全稳定运行造成不利影响,需要在设计和运行中采取有针对性的措施,保证大坝的安全稳定运行。     

公伯峡面板堆石坝面板裂缝成因数值分析

公伯峡面板堆石坝在蓄水运行以来出现了面板裂缝现象,裂缝发生于面板顶部水位附近,两岸坝段多,中间坝段少,且以纵向裂缝为主,而其他类似大坝面板裂缝大都发生在面板中下部,且多为横向裂缝。公伯峡面板堆石坝地处我国大西北地区,冬季气温低,昼夜温差大。本文分别从结构应力与温度应力的角度,数值分析了公伯峡面板堆石坝面板裂缝产生的原因。计算结果显示,温度应力是造成公伯峡面板堆石坝面板裂缝的主要因素,结构应力是造成裂缝两岸坝段多、中间坝段少的原因,纵向裂缝的发生是由库水位高而变动幅度很小所造成的。     

面板堆石坝中面板"脱空"的预测和防治

充分模拟坝体材料分区、实际施工、蓄水过程等计算工况,对某水电站高面板堆石坝进行了三维非线性有限元仿真计算。详细地分析了整个大坝的应力变形,对面板与垫层间“脱空”可能和影响机理给予了特别的关注,计算结果显示面板与垫层是否会出现“脱空”现象是可以预测的。计算表明,只要面板不是一次施工完成,面板与垫层间就有可能出现“脱空”现象。提出了面板与垫层间“脱空”的预测和防治方案,当面板分期施工时,建议防治面板与垫层间“脱空”现象发生的几点措施。     

三板溪面板堆石坝流变特性及面板脱空效应

为深入分析高面板堆石坝的空间流变特性及面板脱空现象,提出了基于接触面单元变形分析的面板脱空计算方法,基于FLAC3D平台二次开发了面板堆石坝三维静力和流变特性同步分析的计算程序,并对脱空算法和程序进行了验证。针对三板溪面板堆石坝变形及脱空问题,采用二次开发的程序分析了坝体变形的时空分布规律和面板脱空特性,得到了坝体变形空间分布,明确了面板脱空位置分布及脱空值。研究成果表明:坝体流变效应在空间上呈现出显著的不均匀分布特点,坝体流变效应将加剧面板的脱空程度,并有可能引起出现新的脱空区域。     

某混凝土面板堆石坝数值模拟与监测分析

采用邓肯E-B非线性模型对某混凝土面板堆石坝进行有限元分析,研究分析了大坝各工况水位下的渗流状况和不同时期坝体的应力及变形情况,将理论计算结果与大坝安全原型观测资料对比分析.分析表明:坝体的渗流、应力和变形值均在允许范围内,计算结果与监测数据基本一致.大坝防渗施工质量较好,混凝土面板和防渗帷幕灌浆起到了良好的防渗作用....     

黄河公伯峡混凝土面板堆石坝三维非线性分析

采用三维非线性有限单元法对黄河公伯峡混凝土面板堆石坝施工填筑期和水库蓄水运行期的应力变形进行模拟分析，研究不同阶段坝体的应力变形，特别是面板的应力变形和“脱空”现象。计算结果较为全面地反映大坝的实际状况，为优化设计提供合理的建议和有效的措施。     

复杂地形对面板坝面板应力和变形的影响分析

某混凝土面板堆石坝坝高144m．河谷地形复杂。采用三维非线性有限元法,建立了坝体和坝基的三维有限元模型．模拟了大坝填筑施工过程和水库蓄水过程．分析了运行期面板的应力变形及周边缝的变位特性,研究了复杂地形条件对该坝面板应力和变形的影响。计算表明：该混凝土面板堆石坝的面板应力受地形的影响较大,与坝体断面几何形态密切相关。左岸次堆石区变形大．面板应力较大,而右岸岩体的支撑作用显著,面板应力较小。右岸陡坡处及左右岸变坡处周边缝的变形较大。     

达拉河口面板堆石坝趾板体型的设计

趾板是混凝土面板坝的重要组成部分,同时趾板作为灌浆平台,也是周边缝的依托,其作用特殊。达拉河口混凝土面板堆石坝地处狭窄河谷,两岸地形陡峭,根据地形、地质条件对趾板布置与结构进行设计优化,形成了适宜狭窄河谷、陡岸坡的窄趾板型式。     

基于径向基网络模型的面板堆石坝坝顶沉降量预测

随着国家在水利基础建设方面的大力投入以及面板堆石坝自身的优越性,近几年该坝型逐步向超高坝型发展,同时坝体变形的预测也面临着诸多困难。本文提出了一种基于径向基(RBF)网络的面板堆石坝的变形预测模型。该模型充分利用了径向基网络的非线性映射能力,利用收集的历史样本信息,即可预测出面板堆石坝沉降。以水布垭面板堆石坝为例,预测得到的竣工期和满蓄5年后的沉降位移分别为2.156m和2.491m,与实测位移基本一致,相对误差分别为0.748%和0.400%。结果表明预测位移在设计允许范围之内,RBF网络模型具有建模速度快、预测精度高的特点。     

关于混凝土面板堆石坝几个问题的探讨

现代面板堆石坝以其独特的优越性在我国得到了广泛应用,但同时其病害率偏高,且病害检查及加固处理均存在一定困难,给面板堆石坝的发展带来不利影响。结合国内外面板坝设计及病害处理的丰富实践,对设计加固中的几个问题展开了探讨,提出如下建议:面板坝坝前辅助防渗铺盖可以取消,以便开展水下检查及加固;需要设置放空设施;周边缝宜取消中间止水同时加强顶部止水的防渗作用。     

公伯峡水电站混凝土面板堆石坝分区设计

公伯峡水电站的拦河大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高132．20m。坝址处岩性变化复杂，开挖料质量差别大，设汁为了最大限度地利用枢纽工程的开挖料(坝体约利用枢纽工程2／3的开挖料)，节省工程投资，对坝体分区进行了深入研究和优化设计。     

水布垭面板堆石坝面板附着物成分及成因分析

为了确保水布垭面板堆石坝工程的长效安全运行,对库水水质、面板附着物的成分和成因以及面板混凝土的强度状况进行研究,在此基础上开展库水和附着物对面板混凝土的腐蚀性评价。研究结果表明:库水对面板混凝土和钢筋均无腐蚀;面板混凝土上的附着物主要成分为方解石和石英,其对面板混凝土基本没有腐蚀性;面板混凝土的强度损失较小,面板运行状况良好。从工程美观和长效安全角度考虑,建议对面板上的附着物进行定期铲除清理。     

复杂加载条件对高面板堆石坝力学行为的影响

针对高面板堆石坝因采用坝体分区填筑和面板分期浇筑互相交错的复杂施工方式使得高面板坝呈现出复杂的力学行为这一问题,借助某拟建高面板堆石坝,采用三维非线性有限元法对其进行复杂加载条件下的结构仿真分析。结果表明:复杂加载条件下坝体应力变形等力学行为均在合理范围之内,但坝体沉降极值较大坝全断面施工时有约12%的减小量;分二期浇筑的面板在竣工期下部一期面板凸向上游,容易引起脱空现象,需引起注意。     

河谷坡度对高面板堆石坝应力变形特征的影响

以玛尔挡水电站面板坝工程为例,建立了不同河谷坡度方案下的面板坝三维有限元模型,研究不同河谷坡度下高面板堆石坝坝体的静动位移和应力分布情况,分析了河谷坡度对坝体应力变形特征的影响,探讨了地震工况下河谷坡度对坝体结构稳定性的影响。结果表明:河谷坡度为50°时堆石体内部将会出现较明显的应力拱效应现象,河谷边坡陡缓临界值近似为50°;坝体沉降与坡度变化之间呈负相关关系;地震作用未对拱效应存在下的坝体产生显著的不利影响。     

天生桥面板堆石坝实测变形的三维反馈分析

本文根据天生桥面板堆石坝施工期及初次高水位蓄水后的实测变形资料，采用清华非线性解耦K-G模型，进行大坝整体的三维有限元反馈分析。分析结果与实测结果基本相符。反馈分析结果给出了坝料实际的力学性质（模型参数）,揭示了分区分期填筑的高面板堆石坝的复杂变形性状；文中提出对高坝下游填筑料（即IIIC区料）的坚实性应有较高的要求。特别要注意对坝体的施工临时剖面进行优化设计，以控制堆石体的差异变形、防止面板下垫层料出现裂缝及脱空等问题。     

冲碾压实技术在洪家渡面板堆石坝上的应用

高面板堆石坝后期变形是恶化大坝防渗结构的重要因素。洪家渡面板坝在次堆石区采用冲碾压实技术，用爆破次堆石料，按次堆石料填筑层厚经碾压达到主堆石料的密实度和级配要求，这既可减少堆石体后期次压缩变形和蠕变变形，又可以加快填筑施工速度，从而提高坝体质量，获得较好的经济效益。     

狭窄河谷中高面板堆石坝应力变形特性研究

结合高179．5m的洪家渡面板堆石坝，采用数值计算分析与大型离心模型试验的方法，深入研究了狭窄河谷中高面板堆石坝的应力变形特性．通过分析计算，给出了狭窄、不对称河谷地形条件下高混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水运行期的应力、变形分布规律，以及面板周边缝的变形特点．同时，还对不同填筑干密度对坝体和面板应力变形特性的影响进行了对比分析．研究结果表明：河谷的地形条件对面板应力变形有着显的影响，通过改进碾压施工技术，提高填筑密度，将对坝体和面板的应力变形性状的改善，提高坝体的整体安全性起到重要的作用．