基于数值模拟的堆石坝防渗墙内力与变形分析

为了研究混凝土防渗墙在完建、蓄水和地震工况下的内力和变形规律,基于数值模拟,系统计算3种不同工况下防渗墙的变形、应力及内力分布规律,结果表明:(1)地震工况产生的水平位移最大;蓄水工况次之;完建工况最小。其中,地震工况下最大水平位移14cm;蓄水工况下水平位移最大值12.3cm。(2)不同计算工况下,防渗墙上表面的水平应力略大于下表面的水平应力;防渗墙下游侧的竖向应力略大于上游侧的竖向应力。综合来看,考虑地震作用时,防渗墙的设计及施工需加强。(3)在完建工况下,防渗墙轴力的最大值位于墙身1/3处,而在其他两种工况下,轴力的最大值位于防渗墙的中间位置。     

水位升降对倾倒变形体稳定性影响的数值模拟研究

以某水电站为研究对象,利用FLAC3D有限元模型,研究水位升降对倾倒变形体稳定性影响的数值模拟方法。实验证明:水位上升时,上游区倾倒变形体的稳定性较差,最小稳定性系数是1.217,下游区倾倒变形体的稳定性较强,最小稳定性系数是1.248;上游区处于基本稳定-欠稳定-基本稳定状态;下游区始终处于基本稳定状态;水位下降时,上游区倾倒变形体的稳定性较强,最小稳定性系数是1.193,处于基本稳定-欠稳定-基本稳定-稳定状态;下游区倾倒变形体的稳定性较差,最小稳定性系数是1.186,处于欠稳定-基本稳定状态。     

防渗墙弹性模量及坝高对墙体力学特征影响分析

为了研究混凝土防渗墙在正常蓄水及校核水位工况下,混凝土弹性模量对防渗墙的内力和变形影响规律,基于数值模拟软件进行相关计算,结果表明：(1)墙体的水平位移受混凝土弹性模量的影响非常小。不同弹性模量下墙体的变形基本相同,最大变形为墙体15m位置的5.7mm。(2)混凝土弹性模量5GPa时属于临界值。当小于该临界值时,防渗墙的应力状态变化不显著;当大于该临界值时,防渗墙的应力状态显著发生改变。实际工程中,混凝土刚度过大,可以提高防渗墙墙体强度,但也会导致局部出现受拉区。(3)坝体越高,应选择弹性模量较小的混凝土;坝体越低,可选择弹性模量较大的混凝土。当大坝高度小于20m时,混凝土弹性模量可选用小于6GPa;当大坝高度大于50m时,混凝土弹性模量应尽量小于5GPa。     

水位升降对库岸大坝边坡稳定性影响三维数值模拟研究

为研究水位升降对库岸边坡的稳定性影响,提高水库的安全管理水平,综合使用场地三维BIM软件及FLAC3 D有限元软件分别计算某水电站水库边坡在暴雨及水位快速升降下边坡变形规律.结果表明天然工况下,边坡处于稳定状态;暴雨工况下,厂区边坡由于存在西向临空,具有值为1.22的稳定性系数,基本为稳定的,然而在其边坡上却有可能会出...     

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。     

高水位下大坝的防渗处理

针对溜子田水库坝体,接触带及坝基渗漏,分析研究了防渗处理方案和施工工艺,在高水位下,低于水库正常蓄水位1.7 m应用灌浆帷幕进行防渗处理,获得良好的防渗效果,有效解决了灌浆施工与蓄水的矛盾,对同类工程有推广价值.     

水位波动对抗滑桩加固机理影响研究

为研究水位升降作用下抗滑桩对边坡的加固机理影响,本文基于ABAQUS数值模拟分析了库岸边坡在天然工况、库水位由175 m降至145 m工况以及库水位由145 m上升至175 m工况情况下,桩与土相互作用机理。结果表明：(1)库水位波动条件下,岩土体的抗剪强度指标弱化,对边坡的稳定性是不利的。抗滑桩能够有效地提高边坡的稳定性,但水位波动对抗滑桩的阻滑效果也会产生不利影响,实际应用中,应适当提高抗滑桩的安全储备系数,保证边坡稳定性;(2)库水位变化的条件下,坡体的最大应变值出现在滑带中部位置,而应变最小位置出现在滑坡顶部。水位上升导致滑坡顶部位置位移增大,桩土作用明显。     

强夯作用下填土地基动力特性的数值模拟研究

以弹塑性大变形理论为基础,运用ANSYS/LS-DYNA模拟软件,对强夯作用下填土地基的动力特性进行数值分析,最终得出了强夯时土体中动应力、竖向位移以及加速度在时间和空间上的变化曲线,并总结了其分布特征和变化规律。数值模拟结果与现场强夯检测数据较吻合,为强夯理论的进一步研究提供一种可靠的分析方法,也为强夯的设计与施工提供了参考依据,具有一定的指导意义。     

大坝变形的ε-SVR数值模拟

在新建水利枢纽、大坝除险加固以及监测系统不稳定等原因导致有效观测序列较短的情况下,为了对大坝变形进行有效的监控和预测,用基于不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)对大坝变形进行数值模拟.采用支持向量回归机、序贯极小优化算法对大坝变形水平位移各分量的特征因子进行选择,模型建立后分离水压、温度、时效等主要分量,并分析其对变形的影响.对实际工程进行数值模拟的结果表明,依靠较少的支持向量就可以建立模型,该模型具有拟合效果稳定、预测结果准确可靠的特点,可以应用于大坝短期观测资料的分析.     

不同库水位升降速度对大坝边坡稳定性的影响研究

为了提高水库的安全管理水平,以极限平衡为理论基础,使用GEO-SLOPE软件中的SEEP/W模块和SLOPE/W模块,分别计算了某水电站水库右岸边坡土体在不同水位升降速度情况下边坡稳定安全系数的变化规律。结果显示:在正常蓄水状态下,边坡稳定安全系数曲线变化趋势是先降低,然后升高,随后曲线趋于稳定。水位上升速率越快,边坡土体稳定安全系数越高,边坡越趋于稳定。但当蓄水速度超过一定数值时,边坡稳定性会降低。当库水位降低时,边坡稳定安全系数先降低,到达极小值之后再平稳上升。因此,为了保证大坝边坡的稳定,在建设水库中,水库在蓄水和排水过程要随时监测边坡内部的结构面状况;在水库运行调度中,应合理控制水位升降的速度。     

变化水位下温度荷载对大坝工作性态的影响

现有拱坝设计规范的温度荷载假定上游库水位固定在正常蓄水位,而实际上游库水位在运行中是不断变化的。研究表明,固定水位与变化水位条件下的温度荷载存在较大的差异。以西南某拱坝为例,对同一高程处温度年变化采用傅立叶级数展开,开展变化水位下拱坝温度荷载的研究,对比分析了固定水位和变化水位下两种温度荷载及温度荷载作用下应力与变形的差异。结果表明:变化水位下温度荷载同固定水位下温度荷载的差值随深度的增加基本呈先增大后减小的趋势。在其他荷载一定时,固定水位温度荷载作用下的变形值稍大于变化水位温度荷载作用下的变形值,最大应力均要大于变化水位温度荷载作用下的最大应力。     

三峡工程对其下游长江水位影响研究

本文利用ｐｒｅｉｓｍａｎｎ隐式格式，对河流动力学Ｓａｉｎｔ Ｖｅｎａｎｔ方程组进行差分离散，建立描述长江水情的水动力学数值模式，在应用长江沿江历史水文资料，对模式的参数进行率定和验证之后，运用该模式进行长江水位模拟研究。     

官厅水库大坝高水位运行工况下安全状态评价

官厅水库近年来有超汛限水位运行,作为首都水资源战略储备基地的定位,未来高水位运行或将成为常态。为应对高水位运行带来的风险,保障水库安全运行,开展大坝高水位运行工况下安全状态评价研究非常有必要。选用官厅水库1989年大坝加高后的安全监测资料,从变形和渗流2个方面,对大坝高水位运行工况下安全性态进行综合分析与评价,研判高水位运行风险,并对保障安全运行提出合理化建议。结果表明：大坝在高水位运行工况下呈渗流稳定状态,防渗效果良好;大坝沉降和水平位移总体规律正常,趋于稳定,未发现异常部位。本研究可为官厅水库及类似大中型水库土石坝的安全运行提供参考。     

水位变化对隧洞衬砌管片变形影响研究

为研究水位变化对隧洞衬砌管片变形和内力的影响,综合采用现场监测和数值模拟研究水位变化对衬砌管片的变形影响。结果表明：（1）当水位变化时,隧洞拱底位置应力最大。此外,隧洞拱顶和拱底均处于受拉状态,而拱腰处于受压状态,水位下降幅度越大,管片产生的作用力越大;（2）隧洞拱顶受水位的波动比其他区域更大,其他条件相同的情况下,当水位由21 m降低至16 m时。拱底、拱腰和拱底位置处的应力均显著降低,其中以拱底区域A环管片应力为例,应力由870 kPa降低至640 kPa,拱腰位置由560 kPa降低至420 kPa,拱顶位置由290 kPa降低至50 kPa;(3)水位越高,隧洞管片纵向应力越大,隧洞顶部受水位的变化影响更大,导致拱顶处应力的变化速率要远大于拱底。     

上游水电站围堰漫顶溃决条件下施工中期度汛水位数值模拟

比邻梯级水电站同期建设条件下,若上游水电站围堰遭遇超标洪水发生漫顶溃决,将严重威胁下游水电站施工中期度汛的安全,因此,对度汛水位变化过程进行数值模拟具有重要意义。基于水动力学理论方法,建立了上游水电站围堰漫顶溃决条件下中期度汛水位变化过程模拟的数学模型,并将该模型应用于大渡河流域某相邻梯级水电工程实例中。通过不同计算方案的数值模拟分析,结果表明:该模型及方法是可行的、有效的;相比于基于天然洪水流量的计算方法,所提方法更加贴近工程实际,且度汛最高水位明显增大,因而更有利于工程安全。研究成果为上游水电站围堰挡水条件下的施工中期度汛方案决策及防洪应急预案的制定提供了重要的理论依据。     

混凝土防渗墙温度应力数值模拟研究

文中基于北方某尾矿库回收水工程,通过对防渗墙采用刚性混凝土和塑性混凝土两种材料情况下的温度应力进行数值模拟计算,探讨了北方寒冷地区混凝土防渗墙温度应力在墙体的分布情况及对墙体结构的影响,提高了工程运用安全性,工程取得了预期效果,可为类似工程提供借鉴。     

库水位升降作用下铅厂沟滑坡稳定性研究

以云南观音岩水电站右岸铅厂沟滑坡为例,在现场地质调查的基础上,通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体物理力学参数,运用Geo－Studio计算滑坡体在不同工况下的安全系数。结果表明,在原河床水位下,铅厂沟滑坡体稳定性较好。水库蓄水后,随着库水位升高,铅厂沟滑坡体稳定性会降低。当库水位骤降时,坡体稳定性亦会略微下降。若遇暴雨或地震等恶劣状况,坡体稳定性会大幅度降低。对此提出了削坡减载的治理措施,并对治理后的边坡进行稳定性分析。结果表明,经削坡治理后,坡体稳定性有较大提高,满足相应的安全储备要求。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。