Hardfill坝结构破坏模式与设计准则初探

根据Hardfill坝的特点与设计理念,提出其可能的大坝结构破坏模式,并针对3组不同性质的Hardfill材料及3组不同的坝体剖面进行计算检验,初步总结出Hardfill坝的结构设计准则.研究表明:Hardfill坝可能发生沿坝基面等软弱面的整体失稳破坏、坝坡失稳破坏及坝体或坝基局部的应力破坏;其破坏过程为剪切屈服区自坝趾开始,并沿坝基面向上游扩展,从而导致大坝整体失稳,坝趾为坝体整体安全度的薄弱区.在设计中应确保大坝在不同荷载条件下整体与局部的抗滑稳定性、坝体及坝基应力安全性,并且可将坝趾区是否达到破坏的临界状态作为评价大坝的整体安全度的准则.     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

摘 要：Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明：Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

复杂地基上高拱坝坝肩稳定破坏试验研究

大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,工程主要开发任务是发电,兼有拦沙、防洪、蓄能作用。其坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩脉、断层比较发育,构造型式以小断层、沿岩脉发育的挤压破碎带和节理裂隙为特征。针对大岗山拱坝复杂地质构造特点,采用三维地质力学模型试验中的综合法进行坝肩稳定问题研究,通过超载与降强相结合的地质力学模型破坏试验,研究了拱坝坝肩的变形特性,得到坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,确定坝肩综合稳定安全度为5.0～5.6。     

复杂地基重力坝与胶凝砂砾石坝变形破坏对比分析

胶凝砂砾石坝（CSG坝）是一种新型坝,具有大坝整体应力水平低、施工快速以及节约工程投资等优点。本文采用地质力学模型试验法,对CSG坝与重力坝在复杂地基上的深层抗滑稳定问题以及破坏差异进行分析,CSG坝原型选取守口堡大坝,与武都重力坝19#坝段坝址区复杂地基相结合成一新坝段,从而模拟CSG坝在复杂地基下的运行情况,并通过模型加载试验得到坝体的变形特点及复杂地基中断层和层间错动带的破坏形态。通过CSG坝与武都重力坝19#坝段的模型试验数据以及两者破坏形态对比分析中可以得到：1）在相同的超载倍数下,重力坝坝体较CSG坝坝体变位较大;2）在最终破坏阶段,CSG坝与重力坝坝体均有轻微的扭转,其中重力坝坝体有轻微的顺时针转动,CSG坝坝体有轻微的逆时针转动;3）CSG坝与重力坝所在复杂地基的断层均发生了不同程度的滑移,其中断层10f2、f115发生了较大的相对变位;4）重力坝整体向下游变位较CSG坝明显,挤压破坏情况较为严重;5）模型试验中得到CSG坝安全度为6.4,重力坝安全度为3.0,运用刚体极限平衡分析得到CSG坝安全度为5.9,重力坝安全度为2.5。模型试验结果与理论分析结果得到相互验证,因此,从两者数据结果可得出CSG坝的极限承载能力较重力坝强,超载系数大,安全度较重力坝高,说明CSG坝是一种高安全性的坝型。     

不同地质条件下重力坝扬压力等效模拟方法分析（“研究生论坛”稿件）

摘要:针对不同地质条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟方法的效果问题,使用地质力学模型试验与有限元计算相结合的方法,通过对均质地基及含有软弱结构面的复杂地基上的重力坝进行分析研究,对比分析地质力学模型试验、利用有限元进行计算的等效扬压力模型和实际扬压力模型（以下简称为等效模型和实际模型）所得结果,验证了不同地基条件及不同超载系数情况下扬压力等效模拟的可行性。成果表明,扬压力等效模拟的方法在均质地基和复杂地基的不同超载系数下均能较为合理的实现对重力坝扬压力的等效,应用于地质力学模型试验中是可行的。     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

复杂地基条件下土石围堰施工防渗研究

某水电站上游围堰在围堰左岸基础位于基岩上,右岸基础位于松动体上,中间河床覆盖层自下而上分为三类岩组,其中Ⅰ、Ⅲ类岩组岩层属强透水层,Ⅱ类岩组属中等一强透水层。围堰挡水后将产生集中绕坝渗漏。为解决上游围堰防渗及绕坝渗漏问题,确定最优防渗方案,对上游围堰及基础进行了三维有限元渗流计算。计算结果表明,确定河床覆盖层必须修筑混凝土防渗墙进行防渗,但根据实际的地形条件以及施工难度情况,对右岸松动体的防渗方案做了相应优化,确定采用防渗帷幕进行松动体内的防渗。     

不同研究条件和方法对坝-基体系稳定分析成果的影响

本文采用非线线有限元计算和模型试验两种方法,探讨了不同的研究条件和方法,对坝-基体系稳定分析成果的影响,其中包括有无侧限,有限与无限边界,不同的加载路径及不同的基岩特性等,相应地选取了七种方案进行分析对比,获得了较为满意的结果。     

层状岩体高边波稳定性的研究

本文采用有限元法和地质力学模型试验相结合的方法,研究了层状岩体高边坡坡脚基坑开挖时的破坏机理、整体抗滑稳定性和预应力锚固方式。着重探讨了边坡稳定性分析的有限元法和经济合理的加固方式等问题,获得了较为满意的结果.     

研究生论坛：含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为了研究存在不同倾角结构面时的重力坝坝基深层抗滑稳定问题,本文基于超载理论的地质力学模型试验,对含双倾斜结构面的某水利枢纽中的C#坝段进行破坏试验,得到坝基的破坏机理以及超载安全系数K_p=3.0,再采用有限元,对天然坝基存在的不同倾角结构面进行多种组合计算分析,得到含单倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.6、双倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.4。研究结果表明：对于含双倾斜结构面的重力坝坝基,模型试验与有限元计算所得的大坝破坏失稳过程相似,模型试验得到的超载安全系数略大于有限元计算所得超载安全系数;含不同倾角结构面重力坝坝基,其失稳滑动模式和破坏机理均不同。本研究采用两种不同的方法进行对比分析,相互验证,揭示了含不同倾角结构面的重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

复杂岩基上高拱坝坝基坝肩浅层卸荷影响与稳定性研究

采用3维地质力学模型综合法试验以及非线性有限元计算,对考虑浅层卸荷影响的小湾拱坝与地基整体稳定问题进行研究。试验中,用不同尺寸、不同力学参数的微小菱形块体对开挖出现的浅层松弛卸荷岩体进行重点模拟,同时还模拟了坝基坝肩主要的地质构造和加固方案,对主要的断层采用变温相似材料模拟,以便进行降强试验;有限元计算采用与模型试验一致的力学参数以及降强、超载步骤,对坝基浅层卸荷带用加密单元进行模拟。通过模型试验及计算分析得出,受坝基浅层卸荷的影响,在超载过程中坝踵和坝趾附近岩体首先出现开裂（对应模型试验）或产生塑性区（对应计算）,最终上游坝踵附近裂缝或塑性区贯通,说明坝基浅层卸荷对坝与地基稳定性有一定影响,为保证运行后工程安全,建议对中下部高程坝基采取固结灌浆等加固措施。     

复杂岩基上重力坝坝基稳定模型试验与有限元分析

软弱结构面发育、断层与错动带相互交错是复杂岩基的重要特征。针对武都重力坝地质条件极其复杂的特点,试验研制出适合该工程地质条件的模型材料,建立了典型坝段坝基的地质力学试验模型和3维非线性有限元计算模型。采用地质力学模型综合法试验和3维非弹性有限元计算方法研究武都重力坝加固方案的坝基稳定问题,两种方法得出16^#-19^#坝段的综合安全系数Kc分别为3.6-4.8和3.8-5.4,两种研究方法的结果基本一致。同时,试验和计算研究成果表明,坝基加固处理后,坝与地基的变形明显减小,稳定安全系数显著提高,为坝基抗滑稳定安全性评价和加固设计提供了科学依据。将试验与计算紧密结合起来进行复杂岩基上重力坝的坝基稳定分析为其他类似工程提供了参考。