某碾压混凝土重力坝稳定应力分析

针对某坝高超过200m的碾压混凝土重力,按照DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》规定,以分项系数极限状态设计表达式进行结构计算,坝体应力计算采用材料力学方法,坝基抗滑稳定计算采用抗剪断公式,计算时坝段均取单宽进行。计算结果表明,各典型坝段坝基稳定满足要求;正常蓄水位、校核洪水位和施工完建工况,各典型坝段坝趾、坝踵均为压应力,坝基应力满足基岩承载力要求,施工期坝趾未出现拉应力。     

基岩断层错动对心墙堆石坝的影响研究

用三维有限元法模拟木格措水电站心墙堆石坝坝址处基岩中的断层错动，分析断层错动对坝体尤其是坝体的防渗系统（包括土质心墙和混凝土防渗墙）的影响。计算模拟中，假定断层错动50cm，错动方向可以是竖直方向，也可以是水平方向。同时，将断层错动情况下的坝体应力变形性状与断层没有错动的情况进行对比分析。计算结果表明：坝基70m厚的覆盖层有明显的缓冲作用，可减轻断层错动变形向坝体的传递。断层错动后，上质心墙的应力水平略有提高，但大多提高0．4～0．6MPa。断层错动50cm对坝体包括坝壳和土质心墙本身不构成威胁，但将导致断层附近的混凝土防渗墙局部破坏。因此，防渗系统是否失效还需进行相关的渗流及渗透变形研究。     

浅析汾河二库大坝安全监测设计

就大坝监测仪器的布设作了简单介绍，并对坝体、坝基的温度应力以及坝踵、坝趾处的应力应变观测结果进行了分析，为研究工程实际运行形态提供了依据。     

大岗山水电站高拱坝蓄水初期工作性态演化研究

高拱坝的位移、应力状态是拱坝在蓄水初期重点关注的问题。将微震监测技术与有限元数值模拟相结合,研究拱坝微震变形与坝体应力的内在关联,对蓄水初期拱坝的应力、位移变化规律进行分析,探究拱坝蓄水初期工作性态演化规律,提出利用微震事件判断拱坝真实受力状态的方法。研究表明:拱坝微震事件与坝体应力在时空分布上存在一致性,坝体高压应力的集中和迁移是微震事件萌发的内在驱动力。蓄水前,拱坝高压应力集中在坝踵区域,微震变形也聚集在坝踵区域。蓄水后,拱坝的高压应力集中区域和微震变形聚集区域均从坝踵转移到坝趾区域,同时拱坝主拉应力区域实现了从拱端到坝踵的转移。通过微震事件的Es/Ep比值累积频率分布特征可以推断出拱坝在不同蓄水时期应力集中区域的分布情况。研究成果对于研究高拱坝真实工作性态具有一定的参考价值。     

强震作用下戈兰滩重力坝动力响应分析

为了研究重力坝在满库状态强震作用下的动力响应及损伤,以云南李仙江流域戈兰滩重力坝为研究对象,基于ansys软件对戈兰滩重力坝进行三维立体模拟,并考虑地基质量,材料损伤的影响。得出挡水重力坝在强震作用下,动位移响应在X方向(顺河)迟滞效应明显,在Y方向(竖直)动力响应相比X方向有滞后现象;由于坝顶、坝踵与坝肩刚度差距,坝顶动力响应最显著,坝踵次之,坝肩动力响应较小;混凝土的损伤开始于坝踵转折点处。重力坝在加速度峰值为0.2g的作用下抗震性能较好。     

基于地质力学模型试验的大岗山拱坝整体稳定性分析

 地质力学模型试验是研究拱坝整体稳定性的有效方法,采用250∶1的模型比例尺对有基础处理的大岗山拱坝进行三维地质力学模型试验。通过小块体砌筑技术模拟裂隙岩体的变形和强度、坝基不连续结构面以及坝基处理措施;通过油压千斤顶加载系统施加坝面水荷载;采用的数据采集系统能及时、高效地测量坝面应变、坝基岩体外部位移和内部相对位移,并自动存储数据。采用超载水容重法进行超载破坏试验,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律以及坝体和坝基岩体的开裂破坏过程。采用3个特征超载安全系数K1,K2和K3对大岗山拱坝整体稳定性进行评价。通过地质力学模型试验和基于变形加固理论的三维数值模拟对比分析表明,大岗山拱坝整体稳定性较高,并得到对拱坝–坝基整体稳定起控制性作用的部位。     

白鹤滩水电站拱坝及坝肩加固效果分析及整体 安全度评价

 白鹤滩水电站拱坝左侧坝肩断层及层间、层内错动带发育,拱推力作用下易发生剪切变形。坝基柱状节理层发育,变形模量等力学指标相对较低,表现出显著的各向异性力学特性。由于以上地质缺陷的影响,设计采取沿拱推力方向设置抗剪洞及扩挖坝基处柱状节理层岩体设置垫座的工程处理措施,以期对坝肩、坝基岩体的抗剪、传力等进行改善。采用三维非线性数值分析方法,根据实际地质信息建立三维数值模型,模拟白鹤滩中坝址主要地质现象及相关工程措施,通过坝肩、坝基岩体及坝体的应力、位移对比,定量分析主要地质缺陷的影响以及工程处理措施的效果。采用超载法、强度折减法及点安全系数法评价下坝线拱坝的安全度,为该水电站坝线比选提供技术依据和科研成果支撑。     

白鹤滩拱坝扩大基础加固效果研究

扩大基础被认为是适应白鹤滩高拱坝左岸不利地质条件的重要结构形式,目前对其量化的加固效果评价方法的研究尚不明确。建立白鹤滩拱坝基础系统的三维有限元模型,在对基础构造进行精细模拟的基础上,针对扩大基础进行弹塑性有限元分析,并提出基于变形加固理论的加固效果评价方法。结果表明,正常工况下,扩大基础能提高拱坝整体刚度,提升坝体变形的对称性,并改善坝建基面附近岩体的应力状态。不平衡力和塑性余能范数作为评价指标对比表明,扩大基础能明显减少坝体、坝踵和坝趾范围的不平衡力,减小坝体屈服区,工程各部分余能范数均有所降低,扩大基础对拱坝局部坝踵、坝趾区域及拱坝整体稳定性的加固作用明显。验证了加固措施的必要性,有助于对深化扩大基础加固机制的理解,对高拱坝设计及实际工程具有重要借鉴意义。     

隘口沥青混凝土心墙堆石坝岩溶坝基稳定分析及处理研究

研究岩溶坝基岩体稳定性评价方法和坝基处理措施,灌浆是一种可靠和有效提高地基防渗性能和地基稳定性的方法。根据隘口工程特点,确定基础灌浆处理方案,对不同岩溶分布情况下坝基岩体的稳定性进行分析比较,指出要保证沥青混凝土心墙的稳定和安全,必须对基础进行加固处理。根据计算结果确定不同深度坝基岩溶的处理方式:固结灌浆孔按3序逐渐加密加深,I序孔孔距12m,孔深13～36m,河床坝基处深36m,坝趾、坝踵和坝肩处13m;II序孔孔距6m,孔深13～21m,河床坝轴线处深21m,坝趾、坝踵及坝肩处深13m;III序孔孔距3m,孔深均为13m。对处理后的坝基岩体稳定性进行分析比较,计算分析表明,经灌浆处理后,沥青混凝土心墙的工作性状满足工程要求,基础处理方案是可行的。     

基于应力-渗流耦合的三维坝基抗滑稳定性分析

向家坝水电站二期工程大坝坝基岩体抗滑稳定问题较为突出,坝基岩体的稳定性对整个水电站的正常运行具有至关重要的作用。针对该坝基典型坝段基岩在正常蓄水位工况下,采用三维强度折减方法进行抗滑稳定性分析,失稳判据采用常用的弹塑性计算不收敛和坝基关键点位移突变两种方法,计算结果表明:以计算不收敛得到的安全系数为3.62;以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据,则安全系数为3.2左右,且由当前参数计算得到的坝顶、坝踵与坝趾等三个特征点位移均指向下游方向,说明在该工况下坝体有向下滑动的趋势。     

受断层切割影响的拱坝坝肩岩体三维稳定性数值分析及加固措施模拟

某水电站右岸坝肩岩体受断层切割，稳定性较差，成为工程安全的一大控制性因素。为研究其稳定性，对受断层切割的拱坝坝肩岩体进行了拱坝和坝肩岩体联合作用的三维非线性数值模拟。模型用点安全系数法和超水荷载法，研究坝肩岩体的稳定性，并对起控制性作用的断层进行了加固模拟，分析了加固措施对坝肩岩体安全的影响。研究结果表明：对断层采取工程加固措施后，稳定性有了明显提高，为工程建设提供了有意义的参考。     

基于非线性有限元的马吉拱坝整体稳定分析

马吉水电站是怒江开发规划中的重要梯级电站。最大坝高为290m,属于超高拱坝,地质条件与岩体力学环境复杂,其应力和坝肩稳定对确保工程安全具有重要的意义。基于非线性有限元分析,采用变形加固理论,使用三维非线性有限元程序TFINE,对马吉拱坝进行三维弹塑性有限元数值模拟,对该拱坝在正常工况下的位移、坝体应力和拱端推力进行分析。采用余能范数对马吉拱坝的整体稳定性进行评价,采用不平衡力对左右坝趾及基础中峰值振动速度回归趋势对比软弱带的稳定性进行分析,并对软弱带进行敏感性分析。结果表明,马吉拱坝的位移、应力和超载稳定能力均达到稳定要求,马吉拱坝现施工方案基本可行。     

叶巴滩水电站拱坝坝肩深部卸荷带影响研究

针对叶巴滩拱坝左右坝肩内存在的深部卸荷带等不良地质缺陷,采用地质力学模型试验超载法,对叶巴滩2 750 m高程拱坝和坝肩的工作性态开展平面地质力学模型试验研究。通过试验获得拱坝、坝肩及深部卸荷带的变形特性和破坏形态,探明了深部卸荷带对拱坝和坝肩的工作性态的影响,揭示了工程的薄弱部位。研究表明深部卸荷带对拱坝和坝肩的工作性态有明显影响,其影响程度与强松弛IV_s类岩体所处位置及与拱端附近断层的组合作用有关。位于左坝肩强松弛IV_s类岩体对拱坝和坝肩的变位、拱推力的传递影响较大,位于右坝肩的断层f29(f74)对坝肩稳定有明显影响。对左右坝肩内的这些薄弱部位需采取相应的加固措施,以改善拱坝和坝肩的工作性态。     

南水北调西线一期工程区断层活动性及其对工程的影响分析

基于对南水北调西线一期工程区活动断层及其工程效应和遥感解译的2次现场考察工作，提出如下初步认识：(1)工程区NW向断层的活动方式以左旋走滑为主；近SN向的横向断层较为发育，并多为右旋运动。(2)由于马尔康基底隆起和年保花岗岩体的遏制作用，断层的活动性表现出自NW向SE减弱的趋势。清水河北断层等区域性断层活动性及其对工程的影响为向区内减弱或趋于终止。(3)断层活动性对工程的影响主要表现为断层及断层带的变形、断层活动构造应力场对深埋长隧洞的影响，以及对水库诱发地震的影响。     

拱坝基础不对称性影响研究

结合国内外一些由于两岸基础不对性造成拱坝的影响实例，基于多次的地质力学模型试验和三维有限元计算分析，就锦屏一级高拱坝地形、地质条件不对性对拱坝整体稳定的影响和加固措施的选择进行了探讨。试验和数值结果均显示：上游坝踵拉应力偏大，下游出现拉应力。坝体应力不对称；左岸变形大于右岸，并且出现斜裂缝，超载能力偏低。通过研究，建议采用垫座及锚索等加固措施，使大坝整体处于平稳状态。     

小湾高拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

 结合小湾高拱坝坝肩坝基的地形、地质特征、软弱结构面分布状况、浅层松弛卸荷现象以及加固处理方案,建立三维地质力学模型,研制主要断层的变温相似材料,运用超载与降强相结合的综合法对整体模型进行破坏试验。通过试验获得小湾拱坝坝肩坝基的变形特征、失稳的破坏过程、破坏形态及破坏机制,得到强度储备系数为1.2,超载系数为3.3～3.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定综合法试验安全系数为3.96～4.20。对试验数据的综合分析得出,两坝肩中上部高程部位由于对断层和蚀变带采用了混凝土洞塞置换,其变位相对较小,破坏形态和破坏范围相对较轻,说明混凝土加固洞塞置换起到较好的加固效果。根据试验显示的破坏形态和破坏区域,建议对右坝肩下游1 245 m高程以上的断层F11和F10做一定范围的处理,对左坝肩推力墩以上部分岩体进行适当的加固处理。     

基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法

 针对岩土工程数值分析中地质断层建模困难的问题,提出基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法。该方法首先对分析对象进行独立离散,建立不考虑地质断层的模型。再通过单元重构,可将地质断层嵌入已建模型,实现复杂地质断层的自动建模。所谓单元重构,是首先使用八节点六面体单元,建立不考虑断层的分析模型,再借助四节点四面体,五节点四棱锥和六节点三棱柱等单元形态,对地质断层穿过的网格进行处理,重构为由多种单元形态构成的模型。然后结合岩土工程断层建模实例,将该方法应用于复杂地下岔管、重力坝坝肩和坝基以及大型地下洞室群的断层建模,可证明其有效性。进一步以大型地下洞室群为例,将考虑地质断层的洞室群模型导入通用软件,采用实体单元模拟地质断层进行开挖计算,并与不考虑断层的情形对比分析发现,考虑地质断层后,围岩位移和应力分布都呈现出不连续性,被断层切割部位的围岩变形增大,应力出现松弛。这表明含有地质断层的重构模型可以用于数值计算,且能有效反映出地质断层对洞室围岩稳定的影响,从而可证明该建模方法的可靠性,为岩土工程的复杂地质断层建模提供便捷的实现途径。     

正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析

 根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式,采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形,针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算,并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱,在断层裂缝两侧各40 m的范围内是受力变形的集中位置,且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算,将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下,以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张–挤压型破坏,在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏,以及拉张–挤压与剪切结合的破坏形式。     

范各庄矿F0断层滞后突水数值模拟

 开滦矿业集团公司范各庄矿F0断层贯穿该矿整个井田,根据现场条件获取断层带原样物质,并进行断层物质原样和复制样的蠕变力学试验,得到断层物质不同条件下的实验室数据;运用FLAC3D数值计算软件,对范各庄矿F0断层对开采的影响进行流–固耦合模拟和渗流蠕变计算,得到不同时间段采矿活动对断层的影响数据。计算表明,底板岩层垂直位移量在断层附近最大,断层的存在使底板承受较大构造应力,并存在大范围的剪应力区,断层部位的应力集中是造成底板破坏、发生底板突水的关键。模拟结果较好地刻画出承压水对上覆岩层及断层带的影响、开采活动对底板岩层的影响、断层破碎带受开采影响的大小和范围以及承压水影响的时间效应,为矿井安全生产提供可靠的基础数据。