糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料变形参数反演分析

采用室内中型三轴试验和现场碾压载荷试验对糯扎渡高心墙堆石坝心墙砾石土料的变形特性进行了研究。试验结果表明，采用掺入35％花岗岩碎石的风化混合土料作为心墙防渗土料是合适的，掺入的碎石料可显著提高心墙土料的变形模量，这对减少心墙和堆石体的不均匀沉降和拱效应，防止心墙发生水力劈裂是十分有益的。对现场载荷试验进行了基于神经网络和演化算法的位移反演分析，在有限元计算中提出了通过给定加载函数初始值来描述坝料由碾压过程所致的初始超固结状态的方法。研究结果表明，对糯扎渡心墙砾石土料，由室内三轴试验和现场载荷试验得到的变形特性基本一致。     

土石坝掺砾心墙料的压缩特性研究北大核心CSCD

土石坝施工完成后的坝体沉降变形是工程上重要的关注点。本文选用一种风积土料和一种花岗岩砾石料,对掺砾土料的压缩特性开展试验研究,探讨掺砾比例、应力等级以及压实度对掺砾土料压缩特性的影响规律。试验结果表明:心墙土料掺砾后压缩性有着明显的改善,土料压缩模量随竖向应力的增大而提高,但随着竖向应力的持续增大,压缩模量的增加速度逐渐减小;掺砾比例和压实度均对土料压缩模量有较为明显的影响,随着掺砾比例和压实度的增加,压缩模量基本呈现随之提高的变化规律,但也发现过高的掺砾比例将会因砾石受到竖向应力产生颗粒破碎而使压缩模量降低;掺砾土料的孔隙比随竖向应力的增大而减小,低应力条件下孔隙比减小的速率较快,高应力条件下孔隙比减小速率下降并趋于稳定;结合掺砾后压缩模量的变化规律,对坝体不同高度处心墙掺砾比例的优化调整进行了探讨。     

超高心墙堆石坝拱效应分析

心墙拱效应会降低心墙竖向应力,诱发水平裂缝,从而产生水力劈裂,危害大坝安全,这在超高心墙堆石坝中尤为显著。以某300 m级高心墙堆石坝为研究对象,通过实测资料和有限元计算分析了坝体应力沉降规律,探讨了坝体材料对心墙拱效应影响状况及土拱作用较强的部位,进而评估了因拱效应导致水力劈裂的可能性和心墙应力传递随高程的折减情况。研究表明,心墙最大沉降的计算值略低于实测统计值,坝体内部没有出现拉应力;心墙坝基处下游部位拱效应影响较大,坝基以上部位心墙坝轴线处拱效应明显,基本不会因拱效应影响导致出现水力劈裂;拱效应受心墙与坝壳变形模量比和心墙泊松比影响较大;780 m高程以上部位土拱作用明显,导致上部应力向下传递的折减较大。     

超高心墙堆石坝应力变形特点分析

土石坝是世界各国广泛采用的坝型,我国在建和拟建的300m级高坝许多为土石坝.清华大学水利水电工程系近年来参加了糯扎渡、双江口、两河口、古水和其宗等300m级超高心墙堆石坝的应力变形分析工作.论文总结了上述超高心墙堆石坝工程坝料分区特点以及邓肯张EB模型参数的取值范围,选取典型计算成果分析总结了超高心墙堆石坝在坝体应力、心墙拱效应、坝体变形分布、心墙超静孔隙水压力和坝体应力水平分布等方面的一般规律和特点.     

沥青混凝土心墙石渣坝的有限元计算分析

沥青混凝土心墙石渣坝是在我国西南地区应用的一种新坝型,目前已成功建成3座,正在施工4座.论文以二朗庙沥青混凝土心墙石渣坝为例,通过二维有限元计算分析,探讨沥青心墙、过渡料及石渣料的相互关系和石渣料及沥青心墙性能变化的敏感性影响.计算结果表明,由于坝体主堆体石渣料变形模量与过渡料变形模最相差较大,造成过渡料与石渣料的变形和应力应变过渡不共平滑.建议根据石渣料的特点,过渡料采用与石渣料性能相近的石料或砂砾料、或将过渡区分成两区.这样不仅可使过渡料与石渣料变形和应力应变的平稳过渡,而且节约了工程投资.     

松铺覆盖下心墙相变土防冻控温性能试验研究

高黏土心墙堆石坝在负温条件下施工,心墙土料会因短时冻结或冻融而引起压实性能降低,诱发冻胀、融沉、开裂等结构病害,造成强度损失和防渗性能的劣化。常规覆盖保温措施对心墙施工干扰严重,难以实现负温下连续施工,易使工期延长。本文采用黏土中掺入相变材料（phase change material,PCM）作为心墙土料,考虑上层松铺土料覆盖,深入研究下层压实相变黏土料的防冻控温效果。首先通过热学试验,分析了PCM掺量对热学参数的影响机制,并验证了导热系数均质化等效模型的有效性。然后通过控温试验,分析了松铺相变黏土的传热及保温效果。在48 h典型环境温度下,松铺覆盖下4%和8% PCM掺量的相变黏土可施工时间分别延长了22.6 h和24.9 h,在4% PCM掺量下能够达到45.8 h的连续有效施工时长,在8% PCM掺量下可保证连续两天正温下施工。可见,相变材料掺混和上层松铺覆盖结合的防冻控温措施为延长心墙土料冬季施工时间、加快施工进度提供了理论依据和潜在技术途径。     

土石坝掺砾心墙料的击实特性研究北大核心CSCD

心墙土料的击实特性能够反映实际工程建设时的压实效果。本文选择一种风积土料和花岗岩砾石料,开展不同含水率、不同掺砾比例及不同击实功等条件下的击实特性试验研究,探索掺砾土料击实干密度与含水率、掺砾比例及击实功之间的关系。试验结果表明:随着含水率的增加,掺砾土料的击实曲线呈先增后减的抛物线型关系;随掺砾含量增大,重型击实功条件下掺砾土料的击实干密度呈现先增后减的变化规律;随掺砾含量增大,轻型击实功条件下掺砾土料的击实干密度近似成比例线性增加;对相同掺砾比例的掺砾土料,随击实功能的增大,其击实干密度逐渐增大,并最终趋于收敛。     

改进Harris-Susan算法下砾石土料掺配均匀度评价

砾石土料掺配均匀程度对砾石土心墙坝的安全至关重要。数字图像处理方法被广泛应用于混合物识别领域,但在处理存在黏连特性的图像时易出现过分割与欠分割问题,导致评价结果精度不足。针对上述问题,本文提出改进Harris-Susan算法下砾石土料掺配均匀度评价方法。首先,改进Harris-Susan算法可分割欠分割区域并修复过分割区域,提高二值图像精度;其次,基于砾石邻域的概念,对图像进行单分位均匀度评价;最后,采用空间分布采样构建砾石土的空间均匀度评价指标。将该方法应用于大渡河双江口砾石土高心墙堆石坝工程建设中,本文方法相对统计准确率为0.935,较Otsu算法（0.353）和分水岭算法（-3.101）提升明显。结果表明,本文方法结果与筛分法高度一致,同时可有效节省人力、物力与时间成本,评价效率更高,具有很强的工程应用价值。     

沥青混凝土心墙石碴坝设计

沥青混凝土心墙是土石坝的一种新型防渗结构，具有防渗性能高，适应变形能力强，心墙厚度薄，工程量省，抗震性能好等特点，结合重庆马家沟水库工程，分析介绍了沥青混凝土心墙石碴坝的设计。     

新疆恰甫其海黏土心墙坝运行期安全监测分析

阐述了恰甫其海水库黏土心墙坝在施工期和运行期黏土心墙、坝壳料的沉降变形规律和特征值,对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价;分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后和运行期的渗流变化情况,对黏土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价,并对心墙蓄水前后和运行期的土压力做了定性分析。     

基于不规则颗粒离散元的砾石土三轴数值模拟

心墙砾石土的力学性质直接影响土石坝心墙沉降变形及结构安全。针对目前对其影响因素的研究多集中于砾石掺配比例和空间分布,且存在缺乏考虑砾石形状对砾石土力学性质影响的问题,提出基于不规则砾石形态的砾石土离散元数值分析方法,探究砾石形状对砾石土力学性质的影响。首先,基于三维激光扫描技术构建不规则三维形态砾石模型库,并提出三变量形状评定标准对砾石形状特征进行判定;然后,提出颗粒原位替换法构建砾石土颗粒流模型;最后,进行不同砾石形状的三轴压缩数值试验,分析砾石土的力学性质。结果表明,提出的三变量形状评定标准简单有效,能够精确识别不规则砾石的多重形状特性;砾石形状对砾石土的宏观力学性质影响显著,不同形状砾石数量的均匀性有助于提高试样强度。研究可为改善心墙砾石土力学性质提供参考。     

黏性土-结构接触面剪切变形时的渗透机理分析

高心墙堆石坝在心墙和岸坡混凝土垫层间常设有一层接触黏土。这层接触黏土在缓解心墙与混凝土之间较大的不协调变形的同时还应具有较强的抗渗能力。接触面附近土体在高水头作用下产生大剪切变形,处于复杂的应力、变形和渗流状态。工程界普遍对此处是否更容易发生渗透破坏抱有疑问。接触面剪切-渗流试验的结果显示,在土体与结构之间发生较大剪切错动的情况下,渗透性呈现减小的趋势,但对其机理尚不清楚。本文在Biot固结理论的基础上,结合剪切渗透系数模型反映物理状态和变形对渗流场的影响,利用接触面单元反映试验中不同部件之间的接触关系,建立多体-多场耦合分析方法,对接触面剪切-渗流试验进行了数值模拟。通过分析计算结果,揭示了在接触面剪切-渗流的过程中,土体内部的应力-变形和孔隙比的演化过程以及渗透特性的内在机理。     

适应柱状节理玄武岩坝基的特高拱坝结构研究

白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩发育,其岩芯破碎,完整性较差,变形模量等力学指标相对较低,还表现出各向异性及开挖后易松弛的特性。白鹤滩水电站是首次将柱状节理玄武岩应用于高拱坝坝基,为研究特高拱坝适应基础岩体的力学特性,本文提出了拱坝扩大基础的结构形式。应用三维有限元方法,计算研究了扩大基础受力机理及效应,并研究柱状节理玄武岩松弛的敏感性,论证了拱坝扩大基础适应柱状节理玄武岩坝基特性的能力。     

降低高沥青混凝土心墙拉应力的措施研究

传统沥青混凝土心墙堆石坝中心墙和坝壳沿坝轴线方向均为直线型。心墙在水压力推动作用下产生指向下游的挠曲变形，心墙轴线伸长致使其内部产生拉应力，坝高越高，心墙产生拉裂缝的风险越大。本文基于心墙产生拉应力的机理，提出了两种新坝型（直坝曲心墙坝型和曲坝曲心墙坝型）的改善措施。借助有限元计算，研究了坝高和坝轴线长度对心墙挠曲变形和拉应力的影响，考察了新坝型的改善效果，表明坝高越高、坝轴线长度越长和岸坡坡比越大，心墙拉应力越大，新坝型对减小心墙拉应力具有良好的效果。通过施工技术、施工工期以及经济成本等方面的分析，表明新坝型可行，具有良好的应用前景。     

土质心墙土石坝变形协调控制发展与展望

回顾了高心墙坝历史上出现的心墙渗透破坏和水力劈裂、坝顶纵向裂缝等主要事故,探讨了事故的可能原因,提出了注意岸坡基岩约束、快速蓄水的影响及严格控制坝壳密度等变形协调控制要求。分析了心墙坝变形协调有关的相互作用及其三维特性和长期特性,提出了岸坡约束差异变形水力劈裂机理和顺岸坡变形协调性判据。总结了心墙坝变形协调控制的认识转变、预测能力和控制手段发展过程,梳理了变形协调控制要求由表面沉降变形协调向表面沉降协调和内部沉降变形协调联合过渡,再从空间变形协调向长期空间协调发展的技术脉络,对进一步技术发展作出了展望。