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.     

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。     

里底水电站二期围堰施工技术

里底电站二期导流建筑物包括二期上下游围堰填筑、二期围堰混凝土防渗墙施工等。二期上下游围堰填筑利用一期开挖存在仕底倒料场的约备料进行填筑。闭气土料采用巴丁土料场运至上下游围堰填筑。围堰填筑采用挖掘机和装载机在仕底倒运场装运,自卸汽车运输至围堰填筑工作面,采用推土机按照设计的填筑层厚度对渣料平整,再由振动碾碾压。通过里底电站二期施工的布置及特点,对围堰施工方案总结出施工方便、成本低、简单可靠及标准化的施工程序。     

苏丹上阿特巴拉项目二期围堰防渗墙设计优化

由于受现场地质条件约束,二期汛期围堰下的防渗结构设计不能保证主体工程在干地施工;并且为满足合同工期的要求,二期汛期围堰在2013年6月之前的填筑强度高(汛前必须填筑至505 m高程),二期汛期围堰与两道防渗墙施工的干扰大。为了更好的发挥上游防渗墙的挡水防渗效果,将位于二期汛期围堰下的防渗墙优化上移至二期枯水围堰下,并在防渗墙顶部和临时围堰内侧边坡填筑粘土料,与汛期围堰的防渗土料相连形成封闭的防渗体系,为河床芯墙坝主体工程汛期施工创造有利条件。     

混凝土面板堆石坝地基防渗墙塑性损伤数值分析

在坝体填筑和水库蓄水作用下,防渗墙工作和受力条件复杂,可能产生塑性应变和墙体开裂。本文结合实测资料和数值分析,研究面板堆石坝深覆盖层地基防渗墙的应力变形和损伤特性。在基于实测资料分析防渗墙应力变形特性的基础上,采用混凝土塑性损伤模型,建立防渗墙应力变形及损伤特性的三维数值计算模型。数值模型考虑坝体和地基渗流-应力耦合效应及墙体与覆盖层的接触效应,真实模拟坝体填筑和水库蓄水过程。在采用实测资料验证数值计算结果的基础上,结合实测和数值结果深入分析了面板堆石坝防渗墙的受力机制及其应力变形和损伤开裂特性,讨论了防渗墙位置、材料、坝体和地基渗流-应力耦合作用对墙体力学特性的影响。研究结果对面板堆石坝防渗墙建设和结构安全控制具有一定的指导意义。     

深覆盖层上土石坝竣工期坝体及防渗墙应力应变分析

在深覆盖层上修建土石坝,坝基的渗流控制是首要问题,防渗体系的选择尤为重要,坝体填筑料与防渗墙材料往往不同,应力应变特性复杂。为此,本文以某深覆盖层上均质土石坝为例,采用三维有限元方法开展数值分析,模型中采用Duncan-Chang双曲线本构模型,对坝体及混凝土防渗墙进行模拟计算。结果表明:坝体最大位移出现在坝体中下部,坝体与防渗墙接触面顶部区域填筑料位移较小,防渗墙最大水平位移出现在墙体中下部;坝体均受压应力,坝体与防渗墙接触面应力变化明显,防渗墙最大应力出现在墙体中下部。     

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。     

软岩料填筑面板堆石坝的流变和湿化效应研究

为了研究不同时期下软岩料流变及湿化效应对面板堆石坝的应力及变形影响。对比软岩料的流变和湿化模型,分析已有的软岩料流变、湿化效应的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按大坝的不同时期和是否考虑流变、湿化效应制定了4种计算工况,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,通过对比分析4种工况的计算结果,系统总结了软岩料的流变、湿化效应对软岩料填筑面板坝在竣工期和蓄水期应力变形的影响规律。结果表明:无论是竣工期还是蓄水期,在考虑流变和湿化后,大坝横断面最大垂直位移、水平位移、大主应力均有显著的增加,但相对而言在蓄水期增加的更多。可见软岩料的流变和湿化效应对软岩料填筑面板坝应力变形有较大的影响,且在蓄水期影响更加明显。     

三峡二期围堰垂直防渗墙的应变形态

三峡二期围堰混凝土防渗墙的应力应变分析涉及到数值分析的接触算法,其难度不仅在于接触算法本身,而且在于土与结构的接触本构规律.以三峡二期围堰监测资料为依据,介绍了围堰防渗墙的应变、变形过程及规律,在假定防渗墙为弯压结构的前提下,给出了防渗墙应变与变形的关系,从而比较全面真实地给出了墙体典型断面的应变形态.该成果对于正确理解结构与土相互作用机理、分析数值分析接触算法的合理性具有参考意义.     

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。     

湿化及流变对不同软岩料利用范围面板坝应力变形的影响

为研究不同软岩料分区范围下湿化及流变特性对面板堆石坝的应力及变形影响。查找、对比软岩料的湿化及流变模型,分析和研究已有的软岩料湿化及流变特性的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按软岩料的不同填筑范围制定两种计算方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,然后通过对比分析两种计算方案的计算结果,系统总结软岩料不同填筑范围对面板堆石坝应力变形的影响规律。结果表明:随着软岩料利用范围的扩大,坝体的流变范围也随之扩大,相应的垂直位移、水平位移位移及面板的挠度也随之增大。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,进行软岩料的扩大利用时需要合理的制定软岩料填筑范围。     

松塔水电站上游土石围堰邓肯E-B、E-μ模型参数试验研究

西藏松塔水电站需在70多米深厚覆盖层上修建高度超过60 m的土石围堰,在国内还没有先例。围堰填筑后,基础覆盖层的水文地质条件尤其是物理力学性能将发生一定变化,对围堰稳定及防渗墙的应力应变等带来不利影响。为此,展开河床覆盖层各层及围堰堰料的邓肯—张模型参数试验研究,为进行有限元应力应变计算、安全性评价提供参数。     

仙居抽蓄电站下库围堰设计优化及施工难点

仙居抽蓄电站下库围堰为目前国内抽水蓄能电站最高的土石围堰,在已有水库中进行修建,围堰规模较大,工程条件复杂,不仅工期紧张,而且存在诸多难点。通过采取合理的围堰水下设计断面形式和填筑料粒径要求,调整进出水口枢纽结构和布置,并制定详细的围堰水下填筑施工方案、抛石挤淤处理措施和简化右堰肩防渗结构形式等,成功解决了围堰水下填筑及塑性混凝土防渗墙施工、堰基稳定等关键技术问题,同时也节省了投资,比原计划提前5 d完成围堰填筑。     

模拟分层填筑下压实度对土石坝应力变形及边坡稳定的影响

土石坝的施工大多采用分层碾压、逐级填筑的方式进行,以压实度和最优含水率作为设计控制指标,其强度指标和压缩特性直接影响到大坝的长期运行稳定.为探讨压实度对土石坝应力变形的影响,在合理模拟施工过程和不同压实度工况基础上,运用二维有限元模拟土石坝分层碾压过程,分析不同填筑高程和压实度对坝体应力变形及坝坡稳定的影响.结果表明:土石坝施工期坝体应力变形、坝坡稳定与压实度密切相关,高坝影响更为敏感,严格控制压实标准,可有效减小土石坝自身沉降变形.     

前坪水库大坝应力变形及抗水力劈裂研究

心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料模量差别较大,为研究大坝心墙拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂的影响,根据大坝材料分区及坝基地质情况,考虑施工填筑及蓄水过程分级加载,采用非线性邓肯-张模型对大坝应力变形进行研究分析,对前坪水库心墙的应力变形、抗水力劈裂进行分析。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,坝体最大竖向沉降发生在1/2～2/3坝高范围内,考虑心墙拱效应后,心墙抗水力劈裂是安全的。同时,结合已建工程经验,在大坝易出现裂缝部位可采取填筑高塑性土等工程措施,防止因裂缝而引发集中渗流破坏,避免心墙与基岩面产生裂缝。     

流变对悬挂式防渗墙应力变形的影响初探

覆盖层中坝下防渗墙竖向应力变形在很大程度来源于覆盖层向混凝土防渗墙传递的负摩阻力。为解决覆盖层防渗墙应力计算值异于工程中实测值的问题,在非线性计算中引入变形黏滞特性,以Maxwell元件模型为基础,融合模拟瞬时变形的Duncan非线性模型和模拟黏性变形的Newton黏性定律,并推广到三维,建立了联合模拟非线性变形和流变(黏性变形)的计算模型。基于某规划中在超深厚覆盖层上修建150 m级心墙堆石坝的实际工程,建立了河谷段覆盖层和混凝土防渗墙的平面应变简化分析模型。深厚覆盖层表面坝体填筑过程被简化为逐级施加的均布荷载。模拟了填筑过程及填筑完成后短期内河谷段悬挂式防渗墙的竖向变形和竖向应力发展过程。考虑剪切变形的黏性时,覆盖层因附加应力作用下沉降变形而向防渗墙传递的负摩阻力会出现应力松弛。覆盖层变形对防渗墙整体向下拖曳、向位于墙体中下部的覆盖层-墙体沉降差中性点处挤压的作用减小,防渗墙较不考虑黏性时存在少量向上整体位移增量,内部沉降梯度减小,竖向应力减小。考虑黏性时,覆盖层顶面荷载施加结束不再提高后,防渗墙应力还会继续下降,直到稳定。假定墙体处于弹性状态,亦暂不考虑墙体混凝土徐变,采用恒定模...     

安村水库大坝堆石料流变变形分析

为探索300m级高堆石坝在蓄水期间堆石料流变变形及沉降变化规律,以位于赣江水系遂川江南支（左溪河）上游遂川县汤湖镇白土村的安村水库为例,对其上下游坝壳料展开流变试验,并应用三维有限元技术展开大坝流变变形趋势的模拟分析。结果表明,流变变形增量在坝体填筑期、蓄水期和运行期表现出不同的趋势特征;由于水库大坝填筑施工时间长,故坝料流变主要发生在水库大坝开始建设到建成蓄水之间,此后则逐渐趋于稳定。     

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     

堆石坝心墙内增设加固防渗墙的结构特性研究

某高心墙堆石坝的心墙发生渗漏后,设计人员考虑在心墙内沿坝轴线方向增设一道塑性混凝土防渗墙进行防渗加固。对加固后的坝体及防渗墙进行了三维有限元计算,分析实际加固施工和蓄水过程中坝体及防渗墙的应力应变特性以及墙体与相邻土料的变形协调情况。计算结果表明,水位变化使防渗墙产生顺河向水平挠度,是引起坝体及防渗墙变形的主要原因,但对坝体的应力影响不大;坝轴线中部的防渗墙是薄弱环节,设计时应加强其抗弯性能;防渗墙与相邻心墙土料的相对位移值在允许范围内。     

深厚覆盖层地基高土石围堰应力变形敏感性分析

采用二维非线性有限元方法分析深厚覆盖层地基高土石围堰在典型工况下的应力变形特性。针对不同的覆盖层及防渗墙物理力学参数,进行了围堰应力变形的敏感性分析。结果表明:在围堰蓄水期,防渗墙底部出现了较大的拉应力;防渗墙弹性模量变化对堰体的水平位移及垂直位移影响不大,但对堰体的大、小主应力的影响较为明显;防渗墙与两侧土体之间的内摩擦角对堰体的水平位移及垂直位移影响不大,但对堰体的大、小主应力会产生一定的影响。