不同覆盖层厚度对土石坝动力响应的影响

为研究深厚基础覆盖层上土石坝的动力稳定性问题,利用有限元弹塑性动力分析方法进行覆盖层土石坝动力响应分析,通过输入一条实测地震波,研究不同覆盖层厚度对土石坝坝体动力响应的影响规律。结果表明,不同覆盖层厚度对土石坝位移和加速度动力响应规律的影响不同,土石坝动力响应并非随覆盖层厚度的增加而逐渐增大,而是存在一个临界厚度,超过这个厚度以后,动力响应有所降低。     

深厚覆盖层特性变化对沥青混凝土心墙坝动力反应影响研究

在我国西部强震区修建的沥青混凝土心墙坝大多建于深厚覆盖层上,深厚覆盖层的存在明显改变了覆盖层底部传入到坝体的地震动特性。考虑了覆盖层厚度、土体动力特性参数和土层结构型式等因素的变化,建立二维有限元计算模型,基于一致输入方法分析了覆盖层对沥青心墙坝动力反应的影响规律。结果表明：沥青心墙顶部加速度放大系数并非随覆盖层厚度增加而逐渐增大,而是存在一个临界厚度,超过此厚度时,加速度放大系数有所降低;同一厚度下覆盖层土体动剪切模量增加,则沥青心墙顶部加速度放大系数增大,随着饱和程度的增加,其加速度放大系数先增大后减小;覆盖层土体软弱细砂层的耗能作用使得覆盖层顶部加速度放大系数降低率达31.7%。     

近断层脉冲型地震动作用下面板堆石坝的动力响应

越来越多的高土石坝正在西部地区建设或规划中,其中许多位于发震断裂带附近,遭遇近场强震的概率随着大坝数量的增加而增加,近断层脉冲型地震动作用下大坝地震响应特性亟待研究。本文选取10组台湾集集地震实测加速度时程,结合200 m级的面板堆石坝开展动力有限元分析,研究脉冲和非脉冲地震动作用对面板堆石坝的加速度、水平位移以及面板顺坡向应力的影响。结果表明,与非脉冲型地震动相比,脉冲型地震动对大坝堆石体的水平位移和面板顺坡向应力的影响较大,影响程度随着PGV/PGA(地面峰值速度/地面峰值加速度)的增大而增大。因此,在高地震区修建高土石坝时应对脉冲型地震进行专门研究,综合评价大坝的地震安全性和极限抗震能力。     

某堆石坝帷幕缺陷处理后渗流稳定敏感性研究

防渗帷幕是大坝防渗措施的重要组成部分,然而防渗帷幕在灌浆过程中往往出现缺陷,影响大坝的防渗效果。因此对缺陷区进行灌浆处理显得十分重要要,然而对缺陷区灌浆处理后其效果的研究十分少见,针对某堆石坝在工程施工检测中防渗墙与帷幕之间存在高强渗透区现象,对该部分覆盖层进行帷幕灌浆处理。为定量评价该覆盖层帷幕灌浆区对大坝渗透场的影响,采用有限元方法进行了覆盖层帷幕灌浆区厚度以及渗透系数的敏感性分析。研究表明:随着覆盖层帷幕灌浆区厚度的增大,其渗透流量逐步减小,当覆盖层帷幕灌浆区厚度达8m时灌浆区比降小于允许比降,满足帷幕渗透灌浆区比降要求;相同覆盖层帷幕灌浆区厚度条件下,渗透系数增大,其承受的比降有所下降,但会使透过覆盖层帷幕灌浆区的流量略有增大,降低比降有利于坝体渗透场稳定,流量略增大不影响坝体稳定。更多还原     

黄土场地地震动力响应及变形分析

基于甘肃平凉大寨乡典型黄土塬地质构造为研究背景,以大型振动台试验方法获得的原始数据为依据,分析了加速度响应特征、频谱和反应谱变化,揭示了该黄土场地地震动反应特性,结合数值仿真模拟方法,对比了该黄土场地在单一地震荷载和累计地震荷载作用下加速度响应特征和位移变化特征。结果表明:黄土场地峰值加速度（ＰＧＡ）和ＰＧＡ放大系数与高程呈正相关性,ＰＧＡ放大系数随地震动强度增大呈递减趋势;随着高程的增大,该黄土场地卓越频率缓慢向低频方向移动,卓越频率与输入地震动强度呈现负相关性;随着覆盖层厚度的增加,加速度反应谱峰值和特征周期先增加后减小,地震动强度增大时,特征周期向长周期方向偏移,幅值成倍增大;多烈度累计荷载作用对黄土场地的ＰＧＡ放大系数影响较小,对水平位移的影响较为明显,抗震设计时应予以考虑。     

考虑时间效应的地基水荷载对大坝位移的影响

基于等效介质模型研究了饱和地基非稳定渗流对混凝土坝位移的影响,对比分析了不同地基渗透系数以及坝基帷幕排水等因素对大坝位移的影响。结果表明:岩基内的水头随时间而变,初期变化较大,后期变化较小;岩基渗透系数减小,水头趋于稳定的时间更长;大坝的位移在蓄水初期变化较大,蓄水后期变化较小,随着地基渗流场趋于稳定,坝顶相对基点的水平位移逐渐增大,上游地基的沉降逐渐减小,下游地基上抬逐渐增大,随着地基渗透系数减小,大坝位移趋于稳定的时间更长。     

重力坝水力劈裂破坏结构变形分析

混凝土重力坝变形特性分析对大坝结构安全评价具有重要的工程意义。为了分析水力劈裂对重力坝结构变形的影响,采用缩尺模型试验方法,构建大坝水力劈裂模型试验,研究了不同水压力分布状态和不同初始缝长的大坝水力劈裂变形特性。总结大坝水力劈裂全过程的结构变形规律得到:随着裂缝中水压力增加和结构初始缝长的增加,大坝的位移变形增大,位移全过程曲线转异特征点提前,大坝结构的破坏过程加速,大坝安全性能显著降低。     

覆盖层上胶凝砂砾石坝应力应变特征及影响因素

为了研究在覆盖层上的胶凝砂砾石坝的应力应变特征及影响因素,为未来在覆盖层上建造胶凝砂砾石坝做准备,使用三维有限元模拟,基于一种考虑了围压的修正邓肯—张模型模拟胶凝砂砾石料,对正常工况下的覆盖层上的胶凝砂砾石坝进行了模拟,并分别考虑了覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量对覆盖层上胶凝砂砾石坝坝体内部的应力应变的影响。结果表明:覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量与坝体位移呈现明显的线性关系,坝体位移随着覆盖层厚度的增加与弹性模量的降低而增大,但对坝体大、小主应力的影响不明显。即使在较软、较厚的覆盖层上,胶凝砂砾石坝仍然可以承受较大的变形而坝体内部应力变化不剧烈。该研究成果可以为胶凝砂砾石坝的选址提供一定的参考作用,可拓宽胶凝砂砾石坝的选址范围。     

输电线路斜坡场地地震效应的数值模拟研究

以西南地区典型输电线塔位为例,考虑场地地基条件、桩基础、杆塔特征,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值分析 软件进行动力分析,探讨场地遭遇实际地震作用时的场地地震效应。研究表明:坡面与地震波入射方向 一致、斜坡坡度40°的薄覆盖层下伏软岩场地,峰值加速度放大系数顺坡面向上具有波动放大的效应,坡 面位移从坡脚至坡顶近似呈线性增大。塔位处斜坡微地貌的变化使得峰值加速度放大系数达到1．8左 右,地震效应局部放大较原始输入地震烈度增加1度。在此基础上,初步探讨影响斜坡场地地震效应的 因素,得出覆盖层厚度、基岩强度对其影响较为明显。     

中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析

在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍,其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异,因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型,采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明:相比竣工期,蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加,其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显,挠度增加了16.61 cm,水平位移增加约1倍,沉降增加幅度约为8%,大、小主应力增加10%~20%,应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内,大坝运行正常。     

深厚覆盖层高土石坝地震加速度响应分析

采用二维有限元软件GeoStudio对高土石坝进行动力响应分析,应用等效线性方法计算深厚覆盖层上高土石坝的地震加速度分布情况,对比分析了不同坝高、不同覆盖层厚度以及不同抗震设防烈度下所得到的加速度分布规律。结果表明,以上三方面因素对地震加速度响应均存在不可忽略的影响。     

Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析

参考国际水电工程的相关要求对以色列Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范SI 413—2013确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范ASCE 7-05和ICOLD等建议的三种常用拟静力法和拟动力法(Newmark滑块位移法)对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足OBE地震下坝坡位移小于5 cm的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在OBE和MDE地震下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有重要的参考价值。     

土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用研究

在我国西部强震区拟建的土石坝多坐落于覆盖层上,覆盖层土体具有动力非线性和饱和特性,土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用复杂。为研究土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用特性,分别采用地震动一致输入方法(联合地震惯性力和约束边界)和非线性波动输入方法(联合自由场非线性动力响应和非线性人工边界),对覆盖层上土石坝进行有限元动力反应分析,考虑了覆盖层厚度、土体动力特性、地震强度及地震波频谱特性的影响效应,着重讨论了大坝的加速度反应峰值。结果表明:在覆盖层土体饱和特性的影响下,一致输入方法不能合理模拟大坝体系动力的相互作用,所获得的坝体竖向加速度反应误差显著。非线性波动输入方法理论上更为严密,其所获得的坝顶竖向加速度峰值较一致输入方法降低明显,降低率为20%～62%,且当输入地震动以高频成分为主时一致输入方法的误差较大。对于坝顶水平向加速度峰值,非线性波动输入方法较一致输入方法的降低率为5%～32%。当土体材料阻尼效应明显时一致输入方法的误差较小,当输入地震动以低频成分为主时其误差较大。一致输入方法会明显低估覆盖层上土石坝的极限抗震能力。当土石坝可能遭受竖向分量较大的近场地震时,有必要采用非线性波动输入方法评价大坝抗震性能。     

新疆下坂地水利枢纽工程坝基深厚覆盖层防渗措施试验研究

新疆下坂地水利枢纽工程是塔里木河流域近期综合治理中惟一控制性工程。枢纽建筑物为碾压式沥青心墙坝，高78m，坝顶高程为2966.00m。基岩地震加速度0.25g，地表地震加速度0.309g。坝基河床覆盖层厚度为147.95m，主要由冲积砂砾石层，湖积软粘土层、土砂层、冰碛及冰水积层组成，为典型的深厚覆盖层基础，坝基的基础处理难度很大，故基础处理是工程建设的关键问题。为此，文中将简要介绍该工程的坝基防渗处理措施及试验研究。     

珊溪水库面板堆石坝地震动力响应分析

采用三维非线性动力有限元分析方法,对珊溪水库大坝在设计地震作用下进行地震响应分析,研究面板和坝体动位移反应、加速度反应和动应力等,并对坝基覆盖层的地震液化可能性进行分析。研究结果表明,在地震烈度为7度时,珊溪水库大坝震陷率较小,坝基不会发生地震液化。     

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。