高水头作用下围堰堰体及防渗墙变形特性研究

为了弄清在高水头作用下围堰堰体及防渗墙的变形特性,以三峡工程二期围堰部分实测变形数据为基础,采用土石坝分析的Duncan E-μ本构模型,计算了堰体及防渗墙的应力和变形。结果表明,在高水头作用下,堰体及防渗墙结构在1次荷载作用下的瞬时应力及变形规律为：堰体大部分单元的垂直位移均表现为沉降,只有少量单元在高水头作用下出现向上的位移;防渗墙结构变形与堰体结构变形基本协调一致。说明围堰结构在高水头作用下能够安全运行。为类似结构设计提供了参考和依据。     

深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝应力变形敏感性分析

以大河沿枢纽工程为依托,采用非线性有限元方法分析深厚覆盖层上沥青心墙坝在典型工况 下的应力变形特性,针对不同覆盖层及防渗墙物理力学参数,进行了沥青混凝土心墙坝应力变形的敏感 性分析。结果表明:两种工况下坝体的应力及竖向沉降分布规律基本相同;覆盖层模量的提高可以有效 的降低坝体及沥青心墙的水平位移及竖向沉降,降低防渗墙及基座的主应力值,但对坝体及沥青心墙的 应力影响较小;防渗墙弹性模量减小能有效降低防渗墙及基座的主应力值,改善防渗墙自身的应力状 态。     

考虑流变效应的高土石围堰应力变形分析

位于深厚覆盖层上的乌东德水电站高土石围堰,采用在基础防渗墙上接黏土斜墙防渗,堰体在巨大水头作用下,体内粗粒料的流变对堰体防渗结构的变形与应力将产生较大影响。在模拟堰体填筑、上游拦洪蓄水以及下游侧基坑抽水与开挖等复杂施工过程的基础上,采用可反映变应力作用的土体流变遗传特性的增量模型,并基于由三峡工程二期围堰反演得到的堰体流变模型参数,对乌东德水电站围堰进行了流变有限元研究。结果表明：土石料的流变对塑性混凝土防渗墙的应力和变形有明显的不利影响,防渗墙与黏土防渗体接头部位位移明显增大,并且局部单元发生剪切破坏。建议在围堰设计中要考虑土石料流变的影响。     

高土石围堰堰体材料力学特性及变形研究

通过采样试验获取了三峡工程二期上游围堰堰体结构材料 2 种主要成分的力学特性和基本性质,总结了其变形规律。根据试验成果和实测,提出了既可以描述材料的蠕变过程行为,又能描述材料应力松弛特性而且符合大多数材料的粘弹性力学特性的三参量堰体材料流变本构模型。基于 Duncan E- μ模型,编制了有限元分析程序。根据围堰运行部分实测变形数据,计算了堰体及防渗墙的变形。通过计算可知,在汛期高水头作用下,堰体及防渗墙结构在一次荷载作用下的瞬时变形呈现以下的规律：堰体大部分单元的垂直位移均表现为沉降位移,只有少数单元在高水头作用下出现向上的位移;防渗墙结构变形与堰体结构变形基本协调一致。这说明围堰结构在高水头作用下能够安全运行。     

厚粉土质砂层灌浆对高围堰变形及防渗墙应力的影响

结合松塔水电站上游围堰,针对复杂深厚覆盖层基础上高土石围堰大变形和防渗墙高应力问题及其改善措施进行分析研究。采用非线性有限元方法,研究分析了粉土质砂层及其灌浆措施对围堰大变形和防渗墙高应力的影响,并对不同灌浆范围进行了计算分析。计算结果表明,覆盖层中厚粉土质砂层对围堰变形及防渗墙应力影响很大,通过局部灌浆可以很好地解决防渗墙高应力的问题;但对于围堰的大变形问题,必须大范围灌浆才能起到明显作用。上述所得结论可以为同类工程的设计施工提供参考。更多还原     

高土石围堰复合土工膜与防渗墙联接型式研究

复合土工膜与防渗墙联合作为围堰防渗体系,其联接部位处容易产生破裂而存在安全隐患,接头部位是该防渗体系的薄弱环节。因而,需开展土工膜与防渗墙联接型式的研究,避免复合土工膜因防渗墙与堰体的变形差异而产生破坏,确保围堰整个防渗体系的安全。以西部某水电站高土石围堰为例,采用有限元分析方法,重点研究了防渗墙与堰体联接部位土工膜的受力及变形规律,以及深厚覆盖层上高土石围堰的整体应力变形规律。结果表明:当土工膜与防渗墙之间采用不同联接型式时,对堰体和防渗墙的应力变形影响较小,但对防渗墙与堰体间位移差异和土工膜应变有显著影响。如土工膜采用平直铺设,则沉降错动会使得接头部分土工膜产生较大的拉应变。随着土工膜平铺段位置的抬高,接头处的土工膜应变大幅减小,受力较为有利。由此可知,将土工膜竖直抬高一定距离后再进行平直铺设是合理的,最终应结合室内拉拔试验成果,确定上覆土层的临界厚度。     

雷家河水库围堰应力变形受土石料流变影响问题探讨

以雷家河水库工程为例,分析了其高土石围堰堰体在巨大水头影响下堰体内土石料流变对防渗结构变形及应力产生较大不利影响的可能,并在模拟堰体分层填筑施工等过程的基础上,应用能体现土体流变遗传性状的增量模型进行了该水电站围堰应力应变受土石料流变影响的有限元分析.结果表明,该水库围堰堰体防渗墙应力变形受土石料流变不利影响较为明显,且防渗墙接头处位移表现出不断增大的趋势,且局部已经发生剪切破坏,为此,必须采取有效措施应对处理.     

锦屏一级水电站上游围堰稳定性安全评价方法

锦屏一级水电站上游围堰采用复合土工膜斜墙加塑性混凝土防渗墙防渗。通过土石坝专用分析软件SEDNA,对上游围堰典型断面进行应力变形平面有限元数值分析,研究堰体和防渗墙的应力、应变特性,以及土工膜的位移和应变,结果表明,堰体和防渗墙的强度、变形及土工膜的伸长率均符合设计要求,整个围堰处于稳定安全状态。     

土料流变影响下樟树水库围堰应力变形问题探讨

以位于江西省九江市德安县磨溪乡的樟树水库为例,在概述水库围堰基本情况及围堰应力变形受土料流变影响可能性的基础上,采用能充分反映堆体流变遗传特性的增量流变模型进行该水库围堰分层填筑施工过程中堰体及防渗墙应力变形过程的有限元分析。结果表明,土料分层填筑对该水库围堰和防渗墙应力变形存在一定程度的不利影响,防渗墙接头部也表现出不断增大的位移及局部剪切破坏,但这种影响完全在可接受范围内,无需采取应对措施。     

施工及运行期三峡二期围堰防渗墙有限元分析

三峡工程二期深水高土石围堰，是三峡工程的关键工程之一，二期围堰堰体特别是防渗墙体的应力变形，是衡量围堰安危的重要指标．本文针对现场施工工况，对三峡二期围堰塑性混凝土防渗墙进行了应力变形有限元计算分析．根据塑性混凝土龄期选择相应的模型参数，考虑施工、运行时上下游水位变动对墙体应力状况的影响，得到了一些有意义的结论．计算结果表明，从防渗墙体应力和应力水平看，三峡二期围堰在施工和运行阶段是安全的；上下游水位变动对防渗墙水平位移有较大的影响，随着上游水位升高和基坑进一步抽水，墙体水平位移将会加大．     

深厚覆盖层土石围堰防渗墙结构设计研究

防渗墙良好的工作性态是深厚覆盖层土石围堰正常运行的重要保障,为弄清不同材料、不同设置位置、不同结构型式防渗墙在深厚覆盖层条件下的工作性态,给在该种环境下防渗墙的结构设计提供参考,以某实际工程为研究背景,采用有限单元法,借助ABAQUS大型商用有限元计算软件,对该工程防渗墙的各种方案进行结构计算,得出了不同方案条件下防渗墙的应力、位移变形等规律。根据计算得出的规律从定性与定量2个方面对该工程防渗墙的设计方案进行了优化选择,研究表明采用塑性混凝土防渗墙优于刚性混凝土防渗墙,前者与围堰的变形更协调,更有利于围堰的安全;防渗墙的设置位置对围堰自身的应力、位移变形影响较大,防渗墙设置离上游堰脚1/3堰底宽度的地方优于将防渗墙设置在堰轴线的地方;当一道防渗墙不能满足设计要求,可以考虑采用双防渗墙的结构型式,这种结构型式能大幅度提高围堰的安全裕度。     

深覆盖层上高土石围堰渗流场的敏感性分析

以某建基于深覆盖层上的高土石围堰工程为例,运用有限元法,进行了其渗流场关于覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数的敏感性分析,探讨了围堰渗流场关于这些材料渗透系数的敏感性特征。结果表明:覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数越大,围堰下游边坡出逸点越高,围堰及其地基的单宽渗流量越大,出逸段最大渗透坡降越大。因此,对于深厚覆盖层上的高土石坝围堰工程,覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙的渗透系数对其渗流场具有显著影响,在工程勘察设计过程中应尽可能合理地确定这些材料的渗透系数,以便通过准确合理地确定围堰及其地基渗流场,为围堰稳定分析提供可靠的依据。     

深厚覆盖层上高土石围堰地基混凝土防渗墙应力变形的敏感性分析

结合拟建基在深厚覆盖层上的某一高土石围堰,运用非线性有限元法,进行了地基混凝土防渗墙应力关于其厚度和E-B模型主要参数(k、R_f、K_b、K_(ur))等指标的敏感性分析。分析结果表明:在各种指标条件下,堰体、地基及防渗墙的应力变形分布规律基本相似;但随着防渗墙厚度增大,防渗墙主拉应力明显减小,而主压应力变化相对较小;防渗墙E-B模型主要参数对防渗墙应力影响明显,与采用基本参数情况相比较,采用较大的模型参数将使得防渗墙主拉应力有所增大,采用较小的模型参数将使得防渗墙主拉应力有所减小。在工程设计中,应选择合适的防渗墙厚度、防渗墙混凝土材料配合比设计等,使防渗墙E-B模型主要参数(k、R_f、K_b、K_(ur))相对较小。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙渗流控制研究

随着地质条件良好的坝址日益减少,许多水坝已经或将要坐落在非均质无限深透水地基或深厚覆盖层地基上,为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能减少渗流量,本文通过物理模型实验就非均质无限深透水地基上的土石坝微透水垂直防渗墙的深度对坝基渗流量的影响进行研究,得出了在非均质无限深透水地基上土石坝坝前水头不变的情况下的垂直防渗墙的有效深度.当悬挂式防渗墙深度大于10倍坝前水头后,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的深度大约为20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定.     

深厚覆盖层上土石坝地震响应分析

文章以建在强震区深厚覆盖层上的土石坝为研究背景,采用等效粘弹性模型,研究不同覆盖层厚度、不同坝高等工况下,地震对坝顶加速度和坝体位移的影响.研究表明随着覆盖层厚度的增加,加速度反应整体有减小的趋势,但是由于模型基频特性的影响,可能出现时大时小的状况;随着输入值的增大,大坝水平动位移逐渐增大.随着覆盖层厚度的增加,大坝水...     

深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形分析

采用三维非线性有限元方法分析深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形特性,覆盖层和坝体材料的本构关系采用邓肯-张E-B模型,在防渗墙和覆盖层之间设置接触摩擦单元以模拟两者之间的相互作用。通过建立的有限元模型分析了坝体分期筑坝、坝体填筑速度以及防渗墙施工顺序对墙体应力变形特性的影响,同时探讨悬挂式防渗墙的应力变形特性。计算结果表明:坝体分期填筑对防渗墙的应力变形特性影响较小;较快的施工速度将引起坝体竣工期防渗墙较大的应力变形,其中拉应力达到3 MPa,顺河向变形达到15 cm;防渗墙靠后的施工顺序可以使运行期防渗墙拉应力减小2.42 MPa,顺河向变形减小达85%;悬挂式防渗墙贯入深度越小,其应力变形特性越趋于安全稳定。     

深厚砂砾石覆盖层坝基渗控方案与瞬态坝坡稳定研究

为减少修筑在深厚砂砾石覆盖层上土石坝的渗流损失，提高大坝的安全稳定性，针对某深厚砂砾石覆盖层心墙土石坝，提出一种“库盘水平铺盖+坝基砼垂直防渗墙”空间正交组合渗流控制体系。利用Geo-studio软件耦合Seep/w和Slope/w模块进行坝基渗流方案模拟，基于饱和-非饱和渗流理论研究库水位骤降速率对坝坡瞬态抗滑稳定性的影响。通过对比渗流稳定性态约束条件和经济技术条件，提出坝基渗控最优方案。研究表明，“库盘水平铺盖+坝基垂直砼防渗墙”空间正交组合渗流控制体系在技术经济方面优势显著，可为类似坝基条件下土石坝渗流控制和安全调度运行提供一定的技术参考。     

考虑渗流作用的深覆盖层地基防渗墙应力变形分析

采用三维非线性有限元方法分析深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形特性。建立考虑渗流作用的深覆盖层上面板堆石坝应力变形数值模型。在分析渗流作用对防渗墙应力变形特性影响的基础上,分析了防渗墙施工顺序和防渗墙深度对墙体应力变形的影响。结果表明:渗流作用使防渗墙的顺河向最大变形增加56.47%,使墙体的最大拉压应力分别增加22.47%和21.74%,不考虑渗流作用将使防渗墙应力变形计算结果偏于不安全。防渗墙靠后的施工顺序可以改善墙体的应力变形性状,悬挂式防渗墙贯入深度越小,其应力变形特性越趋于安全稳定。     

中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析

在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍,其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异,因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型,采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明:相比竣工期,蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加,其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显,挠度增加了16.61 cm,水平位移增加约1倍,沉降增加幅度约为8%,大、小主应力增加10%~20%,应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内,大坝运行正常。     

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础双向承载结构分析

斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础将同时承受上部结构传递的竖向荷载与流水冲击产生的水平荷载,结构受力较平地桩基而言更为复杂。结合某工程实例,通过现场静载荷试验与数值模拟对比,分析了竖向荷载对桩顶位移及桩身应力的影响,研究了钢-混凝土复合桩的应力及桩身弯矩变化规律。结果表明:在竖向荷载及水平流水荷载作用下,柱顶竖向位移约为水平位移的2倍,且当竖向荷载超过300 k N时,桩顶竖向位移显著增加;桩身弯矩呈"S"型分布,桩身上段存在较大负弯矩,且对后桩影响更加明显;外钢管、内部混凝土与内嵌工字钢三者协同受力,荷载传递性能良好;内嵌工字钢在钢混段与嵌固段交界处出现应力集中现象。研究对斜截面浅覆盖层钢栈桥桩基础具有参考价值。