基于有限元的石窑店煤矿拦渣坝稳定性分析

以石窑店煤矿拦渣坝为例,在理论计算的基础上,应用有限元原理,结合数值仿真分析方法,从拦渣坝力学稳定和受力破环的角度,按坝体仅受矿渣压力作用和坝体受矿渣压力与水压力共同作用两种工况,应用有限元软件对拦渣坝在设计堆渣高度下的应力场和位移场进行了稳定性仿真分析,指出了最大应力和位移分布区域,为拦渣坝的安全稳定设计提供了参考依据.     

土石坝坝坡稳定三维有限元强度折减法计算分析

应用三维有限元强度折减法对两河口土石坝进行坝坡稳定性分析,将坝体典型断面特征点竖直向与顺河向两者的合成位移矢量与强度折减系数之比作为判断坝坡破坏的标准,当其比值出现突变或达到极限值时即认为坝坡处于极限平衡状态,此时的强度折减系数即为坝坡的安全系数。利用临界破坏状态时坝坡的位移矢量等值线图来研究潜在的滑动面的位置及形状。分析表明:强度折减法计算得到的坝坡稳定安全系数比条分法略小,利用坝体典型断面特征点处的竖直向与顺河向的合成位移矢量的变化趋势作为坝坡破坏标准,物理意义明确,结果可靠。同时,在一定范围内,施工荷载分级越多,坝坡稳定安全系数相应增大;蓄水分级越多,对坝坡的稳定越有利。     

水拦关水库浆砌石坝有限元分析

针对水拦关水库大坝坝体结构,为了保证大坝的长期安全稳定运行,须对大坝的应力状况和安全稳定性进行校核。根据浆砌石坝设计规范,应用有限元软件ANSYS, 对多种工况下坝体及坝基的应力分布情况进行了计算,对坝体位移分布规律及其抗滑稳定性进行了研究。分析计算结果表明, 坝体最大应力和位移都在规范允许范围内,坝体结构总体上达到了规范要求,大坝整体是稳定的、安全可靠的。同时也为后期除险加固提供了合理的建议和意见。     

坝肩岩体地震残余变形对小湾拱坝安全影响

用有限元模拟拱坝坝体、非连续接触单元模拟坝肩，计算了在设计地震荷载作用下小湾拱坝坝肩残余位移和坝体应力。以拉应力达到坝体混凝土抗拉强度为控制标准，得出坝肩岩体的动力稳定安全系数。计算结果表明，小湾拱坝坝肩仍具有一定的安全度。     

强度折减有限元法在尾矿坝稳定计算中的应用

尾矿坝坝体稳定分析因尾矿材料与土的性质不同而使其研究具有特殊性.ADINA有限元计算软件在分析计算岩土边坡稳定问题上有其独特优势,比如结构的非线性分析、流固耦合计算等.文中基于ADINA软件,应用强度折减有限元法对尾矿坝坝体稳定进行了计算分析,得到坝体现状的塑性区分布及抗滑稳定安全系数,计算结果在软件中得到直观显示.工程实例表明,将强度折减有限元法应用于尾矿坝的稳定计算中,能有效地反映尾矿坝稳定性情况.     

刚性防渗墙提高土石坝坝坡稳定性的作用机理分析

通过依托大型非线性有限元软件ＡＢＡＱＵＳ,运用有限元强度折减法,分析了增建防渗墙前后土 石坝的渗流场、应力场的变化以及上、下游坝坡稳定安全系数的变化,探讨了防渗墙对坝坡稳定的影响 规律。结果表明:增建防渗墙可对坝体渗流场起到明显的截流作用,提高下游坝体的有效应力场,同时 也提高了下游坝坡稳定的安全系数,从而使土石坝坝体的整体稳定性得到增强;提出的三种失稳评价标 准在求解坝坡稳定强度折减系数方面具有合理性和适用性;选取适当刚度的防渗墙在增强坝体整体稳 定性同时能兼顾经济和安全。     

土工膜防渗石渣坝应力变形有限元分析

某水库大坝为土工膜防渗石渣坝,坝面利用复合土工膜作为面板进行防渗。对该水库大坝建立三维非线性有限元模型,模拟大坝填筑施工、复合土工膜铺设及水库蓄水过程,分析了竣工期和蓄水期下坝体和复合土工膜的应力变形情况,论证了该土工膜防渗石渣坝结构设计的合理性。计算结果表明,蓄水前后坝体的位移和应力分布符合一般规律,且蓄水对坝体安全有利,坝体不会出现剪切破坏;复合土工膜在坝面下半部分由于受边界约束出现拉应变,产生拉应力,但计算得到的横向和纵向安全系数均满足规范要求,土工膜安全可以得到保证。     

高沥青混凝土心墙坝动力反应特性

根据官帽舟水电站工程的实际情况,采用三维非线性有限元法,建立了官帽舟沥青混凝土心墙坝的三维有限元模型,仿真了大坝填筑和水库蓄水过程,在获得坝体静力场的基础上,计算分析了大坝在设计地震作用下的动力反应特性,获得了坝体及沥青心墙的加速度、速度、位移反应分布以及坝体单元的安全系数。计算结果表明,大坝在设计三向地震作用下的加速度、速度及位移反应分布符合一般规律,总体上沥青心墙的地震反应不大,且坝体各单元各时刻的安全系数均大于1,坝体在设计地震作用下是安全的。     

混凝土坝计算技术与安全评估展望

我国已是混凝土坝大国,当前应加大创新力度积极争取成为混凝土坝强国。计算技术与安全评估在混凝土坝设计、施工、科研中占有重要地位,因此在混凝土坝计算技术与安全评估领域需要推陈出新。笔者建议:在拱坝应力分析中以有限元等效应力法取代拱梁分载法;在坝体坝基稳定分析中,以有限元强度递减法取代极限平衡法,对重要工程进行非线性有限元全坝全过程仿真分析;对坝体坝基安全评估建议考虑施工过程和时间效应,并基于有限元强度递减法;对于重要工程需建立数字水电站。利用新的计算技术,使我国在混凝土坝设计、施工、科研和管理上达到更高水平。     

电厂贮灰坝稳定有限元分析

本文将渗透力作为初始应力施加到稳定性分析中,并基于有限元强度折减法对贮灰坝整体进行抗滑稳定计算,得到了初期坝和一级子坝加高贮灰坝坝坡的稳定安全系数,同时得出了不同干滩长度、不同灰渣层各向异性、不同排水褥垫淤堵程度等情况下对坝坡抗滑稳定的影响规律.分析表明,初期坝和一级子坝加高贮灰坝均具有良好的抗滑稳定性,并且随着干滩长度的增加,抗滑稳定安全系数越大,坝体越安全;随着水平与垂直渗透系数比值的增加,抗滑稳定安全系数逐渐减小,对坝体稳定越不利;随着排水褥垫淤堵程度的增加,抗滑稳定安全系数逐渐减小,对坝体稳定越不利.     

高寒地区混凝土重力坝温控防裂研究

针对雅鲁藏布江中游段特殊的高原气候条件，根据重力坝的施工进度计划，对混凝土重力坝施工期和运行期的温度场、应力场进行了动态的仿真计算．研究了在不同季节开始浇筑坝体混凝土时坝体约束区的应力场、施工期闸墩的应力场和冬季开始浇筑坝体的整体应力场；根据浇筑季节的不同、混凝土材料的不同、约束强弱的不同和经济实用的原则制定了相应的温控措施，保证坝体在施工期和运行期的安全．     

堆石混凝土拱坝温度应力仿真及温控措施研究

为了研究堆石混凝土拱坝在有无温控措施条件下施工期和运行期温度应力分布的变化规律,围绕国内某一即将开工建设的堆石混凝土拱坝工程,设计了3种不同温控措施条件的工况,运用大型有限元分析软件SAPTIS,对堆石混凝土拱坝在不同工况下施工期和运行期的应力场和温度场进行了仿真分析,结果显示:在无温控措施条件下,坝体内部最大横河向拉应力达到2. 0MPa,存在开裂风险;在简易温控措施条件下,坝体内部最高温度为37℃,最大横河向拉应力为1. 45 MPa,满足温控防裂要求。由此可见,在堆石混凝土拱坝施工过程中,采用简单的温控措施即可满足温控防裂要求。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性,考虑碾压混凝土层面渗流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响,采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法,对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析,为工程设计提供了参考依据.     

龙滩高碾压混凝土重力坝的温控防裂研究

根据龙滩高碾压混凝土坝拟定的施工进度安排，进行了该坝施工期和运行期温度场和应力场的仿真计算，揭示了夏季不同浅筑温度时，坝体温度场和应力场的变化情况。对拟定的长间歇层面汛期坝面过水和长间歇，进行了大坝应力场的仿真计算，分析产生裂缝的可能性。另外，研究了夏季混凝土浇筑升程内埋设冷却水管的温度削峰效果，同时也对降低混凝土的浇筑温度和采用水管冷却的降温措施进行了对比分析。     

基于流固耦合的坝基中弱透水层对渗流的影响分析

深厚覆盖层坝基中存在弱透水层时,弱透水层往往既是隔水层又是软弱夹层,是利用其作为渗流控制依托层,还是不考虑其防渗作用,关系到防渗工程的成本、进度等。流固耦合能较真实反映出弱透水层对坝基渗流场和应力场的影响,该文以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性,同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,借助ADINA进行双场耦合求解,分析上江坝深厚覆盖层坝基中弱透水层对土石坝渗流场、应力场和自身应力应变的影响。研究表明:半封闭式防渗墙和弱透水层可形成坝基内部的联合防渗体系,能达到显著的渗流控制效果,大坝渗流量、坝基出逸坡降和弱透水层自身应力应变均小于其允许值,能保证大坝的安全稳定运行。但同时防渗墙和弱透水层承受的应力应变会相对增加,需要采取合理的工程措施给予辅助。实例中防渗墙深度相比封闭式防渗墙减小近60 m,若方案能给与采用,可大大减少工程造价。因此,坝基内部若存在弱透水层应该给与足够的重视,科学论证后若能加以利用,能做到事半功倍。     

Hardfill坝仿真计算分析

Hardfill坝是一种新坝型。首先研究了Hardfill材料的弹性模量和徐变度,然后根据Hardfill坝的材料、结构和施工特点,基于有限单元法,对100 m高的Hardfill坝的施工期和运行期的温度场、应力场进行全过程仿真计算。分析结果表明:在Hardfill坝中,由基础温差产生的温度应力已经不再是控制性因素;同时,Hardfill坝依然存在由于内外温差引起的表面拉应力。提出了一种设表面缝而不设贯穿横缝的Hardfill坝分缝方案,既能保证大坝表面的抗裂安全,又能减小对坝体施工的干扰,可为工程设计提供参考。     

双材料V形切口应力强度因子计算及其在重力坝中的应用

本文用复势理论导出双材料V形切口的特征方程及切口顶端附近的应力和位移场，首次利用数值分析方法计算出了混凝土坝坝踵区的应力强度因子。典型算例表明，本文计算结果具有较高的计算精度。     

双材料 V 形切口应力强度因子计算及其在重力坝中的应用

本文用复势理论导出双材料Ｖ形切口的特征方程及切口顶端附近的应力和位移场，首次利用数值分析方法计算出了混凝土坝坝踵区的应力强度因子．典型算例表明，本文计算结果具有较高的计算精度．     

坝基深槽软弱带对砌石拱坝 安全的影响研究

采用有限单元法，应用ANSYS通用计算软件，建立拱坝以及地基的三维有限元模型，并计算出不同深槽宽度情况下拱坝的应力场，对比分析出深槽宽度对拱坝安全的影响，为今后的工程提供实用参考和可靠的理论依据。     

土石坝离心模型试验研究

以能量原理说明了土石坝应力变形问题，即变形场与渗流场耦合作用问题离心模拟相似的有效性，并由此得出相似判据Ｃσ＝１，Ｃε＝１和Ｃｔ＝１Ｃ＾１ｌ＝ｎ＾２，还引述了务坪水库心墙堆石坝的离心模型试验成果，该坝最大坝高５３ｍ，建筑在湖积软土层上，坝基处理采用振冲法。