深厚覆盖层上高混凝土闸坝静力特性研究

丹巴水电站坝型为混凝土闸坝,最大坝高42.0 m,闸坝基础河床覆盖层深厚,最大厚度达133 m,为世界上拟建于深厚覆盖层上的最高闸坝工程。通过对闸坝进行静力特性研究,研究了闸基沉降、不均匀变形、闸基稳定等关键技术难题,分析结果表明:采用合适的基础处理方案,闸坝基础沉降与不均匀变形得到有效控制、坝体与基础的应力变形协调性较好、闸底板及防渗墙应力状态较好,可满足工程安全运行的要求。     

覆盖层开挖深度对闸底板沉降的影响分析

在覆盖层上建坝,为减小坝体沉降,常对覆盖层进行开挖和回填。覆盖层开挖回填深度对坝体沉降变形影响较大。以某闸坝工程为例,拟定不同的开挖深度方案,根据室内试验参数,分别进行有限元计算,并对比分析计算结果,为开挖深度方案选择提供参考性意见。     

深厚覆盖层面板堆石坝施工期应力变形分析

新疆阿尔塔什水利枢纽工程面板堆石坝坝高164.8 m,地基覆盖层最大厚度94 m,坝体和面板协调变形问题对大坝安全有重要影响。采用三维有限差分软件FLAC~(3D),对阿尔塔什水利枢纽工程深厚覆盖层面板堆石坝在施工期的应力变形进行了分析,结果表明:坝体最大沉降变形发生在1/3坝高位置;坝0+475剖面最大沉降量为0.55 m,覆盖层的变形量为0.32 m,覆盖层变形占坝体最大沉降变形的58%,河床深厚覆盖层产生的压缩变形对坝体的沉降变形影响较大;靠近坝轴线坝体沉降变形随填筑过程发展较快,高程1 680.0～1 736.0 m和高程1 736.0～1 752.0 m坝体填筑过程中沉降速度分别为2～3 cm/8 m和5～6 cm/8 m;数值计算结果与施工期实测沉降变形和变形特征较为吻合。后期施工和大坝运行过程中应对深厚覆盖层的变形加以关注,适当放慢施工进度,对于分期面板浇筑应适当预留一定沉降期。     

白眉水库面板堆石坝应力变形分析

运用大型有限元商业软件ABAQUS分析白眉水库面板堆石坝有限元应力变形特性。坝体、坝基岩体分别邓肯E-B本构模型和线弹性模型,分别针对考虑基础变形和不考虑基础变形两种情况进行分析。计算结果表明坝体自身变形较小,而由砂卵石覆盖层引起的沉降所占比重较大,坝体的应力大小与堆石体自重应力较接近,计算成果符合堆石坝的一般应力变形规律,并且和监测成果吻合。     

白眉水库面板堆石坝应力变形分析

运用大型有限元商业软件ABAQUS分析白眉水库面板堆石坝有限元应力变形特性,坝体、坝基岩体分别采用邓肯E-B本构模型和线弹性模型,并考虑基础变形和不考虑基础变形两种情况进行分析。计算结果表明坝体自身变形较小,而由砂卵石覆盖层引起的沉降所占比重较大,变形计算的成果和监测成果吻合。总体上,坝体应力水平不高,坝体不会发生破坏,大坝安全能够保证。     

深覆盖层堆石坝静力三维有限元应力变形分析

巴底水电站沥青混凝土心墙堆石坝填筑在厚度达120 m的深厚覆盖层地基上,因此有必要研究覆盖层对坝体应力变形的影响。采用ANSYS软件对其进行静力三维有限元应力变形分析,但ANSYS中没有土石坝材料的本构模型,因此利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台,开发了在土石坝工程中应用广泛的邓肯-张E-B模型,对该堆石坝的应力变形进行了计算。通过计算,得到了该堆石坝的应力分布以及水平位移和沉降,经核算均满足要求。     

基于非线性剪胀模型的高面板堆石坝变形分析

在混凝土面板堆石坝的设计中,对于坝体变形的分析目前多采用邓肯E-B模型进行三维非线性有限元计算。鉴于非线性弹性邓肯-张模型不能反映堆石料的剪胀性,依托位于狭窄河谷上的猴子岩面板堆石坝工程,提出采用非线性剪胀模型分析坝体应力变形特性。通过对比分析非线性剪胀模型、邓肯E-B模型坝体应力变形计算成果,同时根据现场坝体变形监测成果,验证了非线性剪胀模型在面板堆石坝静力有限元分析中的合理性与优越性。     

碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝有限元分析

通过非线性静力有限元计算,得出坝体、坝基与心墙的应力与变形情况,竣工期坝体最大水平位移为0. 06 m(向上游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。满续期坝体最大水平位移为0. 33 m(向下游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。竣工期和满蓄期的心墙最大压应力分别为12. 5和13. 2 MPa。坝体位移分布符合土石坝体的变形规律,可采取一定的工程措施提高坝基密实指标,减小坝基的沉降。心墙没有出现拉应力,竖向应力大于水压力,不会发生水力劈裂或拉裂现象。     

JLBLK面板堆石坝变形设计指标验证分析

为合理控制本工程坝体变形量,通过室内静三轴试验得到筑坝材料的静力特性参数,建立坝体三维有限元模型,采用邓肯张E-B模型和“沈珠江”流变模型分析了竣工期、满蓄期及运行2年后坝体的变形。结果表明：三维有限元模型计算所得竣工期、满蓄期及运行2年后坝体变形均符合一般规律,坝体填筑料的剪应力水平均不高,与同类型的百米级高坝的沉降量相近。表明坝体各项填筑设计指标满足要求且合理,依此,为同类型工程坝体变形控制提供参考。     

西龙池下库大坝施工期沉降分析

通过对山西西龙池下水库大坝覆盖层基础处理、填筑施工强度、大坝干密度及变形模量检测、大坝沉降观测资料等进行分析,研究西龙池下水库大坝在深厚覆盖层条件下施工期沉降的影响因素和沉降规律.结果表明:①坝基覆盖层的稳定沉降量与坝体高度和覆盖层厚度之比成一元二次方程递增关系.由此可以研究和较准确地推测整个覆盖层坝基的沉降变形情况.②不同分区内坝体的施工期沉降与坝高成一元二次方程递增关系.③理想的均一状态下,坝体的施工期沉降与坝高的平方成正比,与密度成正比,与变形模量成反比.由于大坝的非均质性,计算结果与实际值相差较大.但大坝的施工期沉降与坝高、密度、变形模量的关系可以在一定程度上反应出来,即施工中可以通过提高坝体密度和变形模量来减少坝体施工期沉降.     

古洞口Ⅱ级水电工程闸坝软基处理

古洞口Ⅱ级水电工程闸坝建在厚达20 m的覆盖层上,采用垂直防渗墙与水平铺盖板相结合、换土回填和固结灌浆的基础处理方案.经近1年后的沉降观测证明,坝体最大沉降量和最大沉降差均符合规范要求.     

非线性接触深覆盖层水闸沉降分析

我国西南地区修建闸坝大多面临深厚覆盖层的问题,由于深厚覆盖层具有沉降不均匀、沉降量大的特点,给工程的安全运行带来很大的隐患。本文以某电站首部枢纽拦河闸为工程背景,利用大型商业软件ANSYS对工程结构进行模拟与计算,计算中考虑基础与地基的接触非线性,以对水闸运行期工况的沉降给予分析,结果表明:覆盖层的存在对工程结构的沉降变形有很大的影响,其不均匀性将大大增加了结构稳定性的危险,因此有必要对地基进行加固;研究成果直接应用于工程实际,并为类似工程设计提供了借鉴。     

丹巴水电站右1#坝段坝基稳定二维地质力学模型验证性破坏试验

丹巴水电站将是国内首座建在深厚覆盖层上坝高超过40 m的闸坝工程,坝址区以第四系深厚覆盖层为主,最大厚度达127.66 m,坝基覆盖层自上而下总共分为5层,其变形模量较低,压缩性大,这样的地质条件会使坝与地基产生较大的不均匀沉降,直接影响到闸坝与坝基的稳定安全性,需要开展坝基稳定问题的深入研究。针对上述地质问题,本文选取地质条件最为复杂的右1~#坝段,采用地质力学模型试验方法,全面模拟了坝址区的深厚覆盖层、深层浅层固结灌浆及回填层等加固方案,通过超载法破坏试验,研究了坝与地基的变形分布特征,获得了正常工况下坝体最大竖向位移为7.60 cm,满足规范要求,揭示了破坏机理与破坏形态,提出了超载法试验安全系数为:起裂超载安全系数K_1=1.2,非线性变形超载安全系数K_2=1.6～1.8,极限超载安全系数K_3=2.0～2.4,综合评价了右1~#坝段的安全性。试验成果可对工程的设计、施工和加固方案优化提供参考依据。     

水布垭混凝土面板堆石坝设计

在水布垭混凝土面板堆石坝的设计中，针对筑坝材料的特性和堆石体的变形特征，进行了坝体结构及坝体材料分区的设计。对面板应力应变分析，采用Ｅ－Ｂ模型进行三维非线性有限元计算，计算成果表明：就坝体变形而言竣工期和蓄水期的水平位移与垂直沉降值，比照已建工程均在劲旅范围内；面板位移与应力分析的结果亦与已建工程的面板应务分布规律一致。     

深覆盖层上堆石坝地基强夯处理的应用研究

针对深覆盖层上修建的面板堆石坝工程地基不均匀沉降较大的问题,运用强夯法对趾板和主堆石区下方覆盖层地基进行加固处理,并运用有限元数值分析法对不同的强夯强度方案进行了对比论证.计算结果表明,地基强夯处理可改善坝体、混凝土面板及防渗墙等结构的应力变形形态,提高工程整体的安全性.     

砂砾石深覆盖层上水闸沉降计算与控制分析

针对砂砾石深覆盖层上闸坝的沉降计算问题,采用ANSYS中的面面接触模型模拟闸坝的结构缝,结合锦屏二级水电站首部拦河闸工程,实现了绝对沉降和不均匀沉降的计算。提出了控制闸坝沉降和不均匀沉降的措施,并通过对不同工作条件下闸基的沉降分析,对固结灌浆加固措施进行了论证,指出锦屏二级水电站首部拦河闸工程固结灌浆的变形模量必须提高到68.5MPa才能将闸室沉降量控制在水闸规范允许的范围内。     

覆盖层开挖范围对堆石坝二维应力-应变的影响

对某混凝土面板堆石坝,采用邓肯-张E-v非线性弹性模型进行了平面静力有限元计算分析,主要对不同坝基覆盖层开挖范围下竣工期、蓄水期的坝体进行了应力变形分析,根据计算结果得出了该工程的最优的坝基覆盖层开挖方案。对于类似工程,如坝基覆盖层较浅且不影响造价,建议对覆盖层进行全部清除,如覆盖层较厚时,建议对覆盖层从上游开挖至坝轴线处,此外,覆盖层属于强度参数较低的土体,对坝体的安全不利,在无法全部开挖的情况下,尽可能采用工程措施使得其强度参数得到提高。     

新疆錾高水电站覆盖层上泄洪冲沙闸三维有限元沉降变形计算分析

新疆錾高水电站工程泄洪冲砂闸建于深厚覆盖层上,闸前布置了防渗墙进行基础防渗,采用连接板与闸室连接,闸室与连接板变形控制问题尤为显著,结合本工程,采用覆盖层Duncan-zhang非线性变形参数,同时在混凝土与覆盖层接触部位的设置接触对,通过ABAQUS大型非线性三维有限元软件实现了闸室、连接板、防渗墙对覆盖层的绝对沉降...     

土工膜软岩堆石坝变形监测研究

南欧江六级大坝是我国投资已建成的软岩填筑比例最大、坝高最高的土工膜防渗堆石坝,最大坝高达85 m,正确认识该类型坝的位移变形和应力特征以及土工膜防渗体受力变形规律,对同类型大坝的建造及安全评估具有重要的意义。本文以南欧江六级大坝监测数据为基础,结合有限元计算成果,对土工膜防渗堆石坝的变形规律及土工膜的受力状态进行系统分析和总结。分析结果显示,实测资料分析结果与有限元计算成果存在差异。在坝体变形方面,由于下游侧软岩填筑,监测资料显示坝体沉降位移在坝体下游侧较上游侧大,而有限元计算结果显示上游侧与下游侧沉降量相差不大,且有限元计算沉降及水平向位移均较实际变形及位移量大;在土工膜受力变形方面,两种分析结果规律性存在差异,两种方法计算受压区域相同,但受拉区域结果正好相反。原型监测分析成果表明,南欧江六级土工膜防渗软岩堆石坝,自蓄水两年以来的工作状态正常,其设计经验和监测成果可以为同类工程提供有益借鉴。     

下坂地沥青混凝土心墙坝动力反应分析

下坂地水库地处高地震区,大坝基础覆盖层厚度达150 m,且存在粉细砂层,针对下坂地大坝工程的特点,在坝料静、动力特性试验和三维静力分析的基础上,采用考虑坝体—覆盖层—防渗体等动力相互作用的非线性有效应力地震反应分析方法,对下坂地沥青混凝土心墙坝坝体和覆盖层进行了地震情况下安全评价。