水库枢纽区抬升变形水文地质结构模式探析

大量实践表明,水库蓄水后水库枢纽区会发生一定抬升变形,为了进一步分析水文地质结构对水库枢纽区抬升变形影响,结合国内外学者研究结果推断出水库枢纽区抬升变形必需的水文地质结构模式。为了验证这一推断真实性,采用流固耦合数值分析法,研究特定水文地质结构对坝基及岸坡抬升变形的影响规律,为坝基及岸坡抬升变形的预测性研究提供参考。结果表明:相对隔水层在上游出露距离距大坝的位置越近,下游坝岸边坡抬升变形量就越大;随着倾角度数增加,坝基和坝岸边坡最大抬升变形量呈先增加后减少变化趋势;相对隔水层倾向为0°和90°时,水库抬升变形量数值较大,当倾向角度在30°～45°范围内,水库抬升变形量值较小。     

蓄水期混凝土重力坝变形预警指标研究

为了优化反映大坝安全状态的预警指标,准确分析坝体结构行为,基于大坝结构变形监测数据、统计模型和数值模拟,提出监测加高大坝安全状况的快速优化反演分析方法。结果表明,以强度和稳定性为约束条件,利用结构分析方法,估算变形预警指数,得出坝体最大下游位移出现在低温和高水位时,应选择最高水库水位和极端温降,作为评估下游位移的极限荷载工况;利用正演模拟变形和统计模型的其他分量构建的大坝变形预警指标,可用于预报高水位下的大坝变形。     

纸厂水库大坝应力变形模拟计算与安全监测设计分析

在设计比选阶段,对土石坝进行应力变形模拟分析十分必要。本文采用流固耦合模式模拟计算纸厂水库大坝应力变形,得出了计算结果。依据此结果,并结合规范要求,设计方案中布置了量水堰、测压管、变形点等安全监测设施,同时对黏土心墙施工质量控制也提出了建议。研究方法可供类似工程借鉴。     

新建桥桩对邻近既有挡土墙的影响分析

某交通桥桩基拟竖穿水库溢洪道挡墙.该文采用大型有限元软件MIDAS/GTS进行桩—土—挡土墙的三维数值模拟,分析新桥台桩基结构建成后原有溢洪道挡土墙的变形、墙身应力及桥桩应力变形情况,为设计及施工提供依据.     

某心墙坝蓄水初期应力变形性态分析

蓄水初期水位上升使得土石坝应力场和渗流场存在错综复杂的相互作用,而忽略渗透作用仅研究应力变形易产生偏差.本文基于Biot 固结理论,采用变渗透系数的方法进行坝体施工期、蓄水期的流固耦合分析,并考虑坝料初始含水率及初始应力场的影响,以较真实的模拟蓄水初期瞬态渗流场对坝体应力变形的影响.结果表明：孔隙水压力的消散往往伴随着土体的变形,竣工期大坝变形主要以沉降为主,大主应力存在明显拱效应;蓄水使得心墙上游侧应力减小,坝体向下游错切变形.因此,初次蓄水对坝体不利,流固耦合作用对土坝蓄水初期应力变形影响不可忽视.     

特定地质条件下水库蓄水坝基变形特征分析

坝基产生抬升变形成因复杂,受蓄水条件、地质结构及水工建筑分布形式等因素影响,其变形机理仍需进一步研究。基于流固耦合理论,以江垭大坝水文地质条件为典型建立数值分析模型,研究特定地质条件下坝基不同岩层变形模量、渗透系数及不同蓄水条件对坝基抬升变形的影响。研究结果表明:坝基岩体变形模量足够大时,坝基不会产生抬升变形,坝基岩体变形模量越小,抬升变形越大,抬升变形范围越大;坝基下存在相对隔水层的条件下,坝基会产生一定程度的抬升变形,坝基不同渗透系数岩层组合方式不同,抬升变形大小及分布范围也不相同;水库水位降低使得坝基及河床抬升变形减小,当水库水位大于临界水位时,坝基及下游河床将产生抬升变形,反之,坝基及下游河床不会产生抬升变形。     

基于BIM+GIS技术的前坪水库溃坝洪水数值模拟

为确保水库汛期防洪及水库下游人民生命财产安全,以河南省汝阳县前坪水库为例,基于库区高精度地形图和DEM,采用BIM技术、GIS技术结合MIKE软件建立水库溃坝一维、二维耦合数值模型,模拟水库大坝在5 000 a一遇校核洪水位下溃坝及洪水下泄过程,计算水库溃口流量过程及溃决后洪水在下游的演进过程,获得水库下游淹没区范围、淹没区流态等洪水风险信息。结果表明:大坝溃口流量过程与经验公式计算结果较吻合,数值模型可有效模拟溃坝后洪水下游演进风险特征,计算结果较为合理,三维洪水演进过程直观准确。     

前坪水库砂砾石黏土心墙坝三维流固耦合分析

针对前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的特点,结合地质、设计和相关试验资料,采用南水双屈服面本构模型,开展三维流固耦合计算分析,计算考虑施工、蓄水时间效应以及运行期长期变形时间效应等,模拟前坪水库工程坝体的填筑过程、施工后至蓄水前、蓄水过程以及运行期的坝体应力变形分布规律和工作性态。研究发现:考虑流固耦合作用时,砂砾石黏土心墙坝最大应力、应变都较耦合前大;坝体在施工期最大沉降率为1.25%,运行期累计最大沉降率为1.36%;施工期最大水平位移为17.7 cm,运行期累计最大水平位移为35.2 cm。     

数值模拟在横山岭水库除险加固中的应用

通过对横山岭水库溢洪道下泄洪水进行三维数值模拟,得出了设计洪水会淹没、冲刷坝脚,给大坝造成安全隐患的结论.并利用数值模拟技术验证了对溢洪道下游阻水山体采取开挖的疏导措施可以避免洪水威胁大坝的安全.通过这次泄洪流场模拟,开拓了三维数值模拟技术在大坝安全鉴定和除险加固中的应用.     

海城市苇子沟水库结构安全分析与评价

本文阐述了苇子沟水库工程概况和存在的主要问题,分析和评价了水库大坝、输水洞与溢洪道的地震烈度、土坝的变形与边坡稳定,输水洞、溢洪道的结构安全性,最后得出大坝和溢洪道等级为C级,输水洞为B级。通过评价与分析为类似水库工程提供参考和借鉴作用。     

基于BIM+数值模拟的弧形闸门结构性能分析研究

【目的】溢洪道泄洪是一个复杂的水气交换物理过程,在溢洪道泄洪中弧形闸门发挥着十分重要的作用,泄洪过程中弧形闸门受到水体流激振动导致受力不均匀,造成弧形闸门应力应变计算困难。针对不同开度下水流对表孔弧形闸门结构受力情况,【方法】以某水电站溢洪道弧形闸门为例,采用BIM技术建立弧形闸门和流场计算域模型,通过BIM技术与有限元数值模拟间数据交互建立三维有限元模型,采用Fluent、Static Structural进行网格划分并对不同开度下溢洪道过闸流量和弧形闸门受力情况进行数值模拟,分析溢洪道过闸流量和弧形闸门应力、应变变化规律。【结果】结果显示：过闸流量在误差允许范围之内,闸门应力、应变随开度的不断增加逐渐减小,在闸门开启瞬间产生最大等效应力值为142.2 MPa,最大变形值为3.45 mm;采用BIM技术对弧形闸门进行性能分析,提高数值分析效率,并将数值分析得到的水力信息进行处理赋予BIM结构模型中。【结论】研究表明：BIM技术结合数值模拟技术可以进行水工钢结构性能分析,实现BIM平台与CAE有限元平台数据双向交互,拓宽了BIM技术在水工钢结构性能分析中应用研究。     

龙潭水库大坝结构安全性分析

采用Bishop法和瑞典圆弧法对龙潭水库大坝结构稳定进行计算分析,并结合大坝变形稳定分析对整个大坝的结构安全作出定性评价。龙潭水库大坝上游坡整体上是稳定的;下游坡存在潜在的不稳定滑裂面。大坝结构稳定性为C级,大坝变形安全性为B级,龙潭水库大坝结构安全性为C级。     

基于ADINA的混流式水轮机流固耦合分析

以连续方程、动量方程、Reynolds应力方程和RANG湍流k-ε模型为控制方程,采用流固耦合理论追踪耦合界面,建立了混流式水轮机数值模型。通过ADINA软件平台,采用流固耦合模块,实现了转轮叶片与内部流场耦合的模拟,得到了转轮结构的应力应变、流场的压力、流速和k-ε分布。     

塘下坑水库除险加固设计

温州市瓯海区塘下坑水库大坝为无质土坝，最大坝高25m，库容163万m^3，遭遇1999年9月4日特大暴雨，导致溢洪道墙倒塌，并冲刷下游边坡，形成二道沉坑，分析了溢洪道边墙冲夸的原因，对大坝边坡加固、溢洪道边墙加固和放空设计等内容作了论述。     

柴河水库溢洪道下游尾渠防护方案比选

溢洪道是柴河水库重要的泄洪设施,当水库里水位超过安全限度时,水就从溢洪道向下游流出,防止大坝被毁坏;溢洪道一旦泄洪,将危及下游铁岭市人民群众生命财产安全。溢洪道下游为天然冲沟,没有修建工程,因此有必要对下游尾渠进行改造。从工程特性、投资、占地情况、与环境的协调等方面对柴河水库溢洪道下游尾渠防护方案进行了比选,最终得出最优方案。表8个。     

MIKE软件技术在水库溃坝洪水数值模拟中的应用研究

当前,水库大坝受到超频率的洪水以及强震破坏,而容易导致溃决风险。针对水库大坝溃决相关问题,融合BREACH和MIKE21构建耦合模型,并用于溃坝洪水数值模拟试验。结果表明,7种方案最大下泄流量为方案1的18.39×10⁴m³/s;方案1洪峰向地点C汇入点的洪水最大流量比邢台坝址下降约44%。方案1的溃坝洪水水位始终最高,A地最高为306m。综合来看,耦合模型在水库溃坝洪水数值模拟中具备有效性,在实际的水库防洪避险中具备实用性。     

后湾水库除险加固实践

后湾水库枢纽建筑物大坝、溢洪道、输水洞等存在不同程度的安全隐患,为确保水库工程运行安全,必须对水库工程进行除险加固。通过分析,提出了对大坝下游加固培厚、坝体防渗处理、溢洪道补建、输水洞钢衬、重建进水塔等除险加固措施,以保证水库安全。     

基于Ansys Workbench的流固耦合下不同开度弧形闸门应力变形分析研究

针对某水利枢纽工程中弧形闸门在流固耦合场中应力变形特征,引入流固耦合分析理论与Ansys Workbench数值计算平台,研究了闸门支座反力特征参数值随开度值增大而逐渐减小,开度值为5.0时,铰支反力与吊支座反力相比开度值0下分别降低了86.7%、95.0%;分析了两支座反力在不同开度下的差异特点。获得了不同开度下闸门在Z向、X向变形特征与分布态势,量值亦是随开度增大而降低。基于不同开度下应力值变化特征,得到了最大拉、压应力与等效应力分别为132.28 MPa、201.48 MPa、184.27 MPa,小开度与大开度下闸门最大等效应力位置会发生变化。论文为研究闸门安全有效运营的开度值提供一定参考。     

3S技术与水力学耦合在水库下游防洪中的应用研究

针对艾不盖河流域水流复杂、资料短缺及水库下游河道两岸保护对象实际情况,本文将3S技术与水力学耦合对水库下游防洪方案进行研究,建立了以Arc GIS为平台,实时加载遥感影像资料,耦合HEC-RAS的艾不盖河塔令宫水库下游河道以及两岸区域模型。模拟了天然洪水以及塔令宫水库经水库错峰运用后,水库下游河道及两岸区域的洪水演进情况,确定水库下游河道现状防洪能力。在此基础上确定防洪工程总体布置方案,通过不同方案工程总投资对比分析确定塔令宫水库下游防洪方案为:塔令宫水库通过错峰运用,溢洪道及泄洪洞闸门开启自由泄水,水库不增加防洪库容,水库下游单独整修和新建堤防。     

糯扎渡水电站蓄水速度对心墙堆石坝安全的影响研究

心墙堆石坝首次蓄水特别是蓄水速度较快时,可能对坝体安全造成一些不利的影响,如坝体后期沉降量增加、心墙拱效应增强甚至产生心墙裂缝、渗透变形、下游坝坡失稳、上游堆石湿化变形等,因此为确保蓄水过程中大坝的安全,需对水库蓄水速度与大坝安全的相关关系进行深入研究.依托在建的糯扎渡水电站心墙堆石坝工程,通过数值计算分析,从变形、应力、抗水力劈裂、非稳定渗流、坝坡稳定等方面研究了水库初次蓄水时大坝的安全特性,并提出蓄水速度建议.