高心墙堆石坝地震永久变形特性分析

针对坝体地震永久变形是控制高土石坝工程安全的重要因素之一,以200 m高的心墙堆石坝为例,采用中国水利水电科学研究院通过试验得到的堆石料、心墙料的动应力—残余应变关系,基于三维有限元静动力分析,利用等效节点力法讨论了地震永久变形在不同动参数、峰值加速度和反应谱作用下的变形特性与分布规律.结果表明,在单—参数变化下,顺河向、竖向、坝轴向的永久变形等值线分布图基本保持不变,竖向最大永久变形发生在坝项附近,坝顶1/3～1/2坝高区域内变化较为明显,峰值加速度、坝料模量衰减曲线和阻尼增长曲线的选取对结果影响较大.     

高心墙堆石坝应力应变分析

采用多种本构模型分别对300 m级高心墙堆石坝进行三维有限元计算,分析了本构模型、心墙和坝壳的弹性模量对坝体应力变形及拱效应的影响.结果表明,坝体变形及拱效应规律相近且符合一般规律,具有较高的参考价值.     

高心墙堆石坝坝基廊道结构型式深化研究

刚性坝基上高心墙堆石坝的研究重点常在筑坝材料特性及坝体变形控制等方面,对坝基廊道的研究相对较少。对此,通过有限元数值计算,对某310m高心墙堆石坝坝基廊道嵌入地基和凸出心墙内两种布置型式进行深化研究,计算结果表明,廊道嵌入地基的隔水作用较好,导致帷幕顶部渗透坡降大于廊道凸出心墙方案;廊道凸出心墙使心墙底部中心位置渗透坡降大于心墙下游侧出逸位置;廊道朝向对坝体的变形影响不显著,但对心墙底部和廊道应力影响较大。廊道嵌入地基方案对心墙应力有利,廊道凸出心墙内方案对廊道应力有利;施加渗透力荷载与心墙上游面施加水荷载的方式相比,在蓄水期施加渗透力使得坝体位移和廊道拉应力明显增大;廊道嵌入地基方案中,顶拱厚度对廊道应力影响不明显。     

高心墙堆石坝混凝土垫板应力分析及分缝设计

心墙堆石坝坝基混凝土垫板应力值较高,垫板有可能开裂而导致心墙与垫板接触渗流破坏。以高261.5 m的糯扎渡土质心墙堆石坝为模型,通过三维有限元计算分析,研究了高心墙堆石坝混凝土垫板的受力机理、应力分布规律及合理的分缝方式,得出垫板在顺坝轴线方向总体处于压应力状态而在垂直于坝轴线方向会出现明显拉应力,由此提出在反滤层与心墙交界部位及在顺坝轴线方向主动设置结构纵缝的工程措施,从而大幅降低垫板拉应力,避免了垫板开裂。     

特高心墙堆石坝建设中值得关注的几个问题

基于已建工程经验、试验研究、坝料施工填筑质量检测、大坝变形监测数据分析等,并结合300m级RM特高心墙堆石坝工程建设面临的技术挑战,研究认为特高心墙堆石坝建设中的堆石体填筑质量控制标准、超大粒径堆石料室内缩尺试验精度、特高心墙堆石坝长期运行安全等几个问题值得关注。建议堆石体填筑采用孔隙率和相对密度双控标准,将现场试验和室内试验手段相结合研究超大粒径堆石料缩尺效应试验问题,可从理论上实现特高堆石坝变形协调与预测的准确控制;低频高水位变幅条件下特高堆石坝的长期变形机理较为复杂,需进一步深化研究库水位消落带变应力工作条件下往复循环荷载变形、流变和湿化问题。     

糯扎渡堆石坝施工期两种心墙沉降统计模型的比较

以糯扎渡施工期心墙沉降为例,基于心墙沉降监测资料,借鉴已有的研究成果,建立了考虑填筑高度影响的统计模型和考虑填筑分量和时间分量耦合的统计模型,并将两种模型应用于糯扎渡水电站心墙沉降的分析中,比较分析了两种模型的实用性和精确度。结果表明,考虑填筑分量和时间分量耦合的统计模型精确度较高,可作为糯扎渡土石坝施工期心墙沉降分析的一种适用模型。     

基于GPR-ARIMA-GA模型的高粘土心墙堆石坝参数反演分析

以某粘土心墙坝为例,提出了基于GPR-ARIMA-GA模型结合有限单元法反演高粘土心墙堆石坝材料参数的方法,利用高斯过程回归非线性模型(GPR)来表征材料参数与坝体沉降量之间非线性关系,从而在搜寻真实坝体材料参数时减少了有限元程序样本计算次数,提高了反演效率;为进一步提高GPR拟合精度,提出应用ARIMA模型对拟合误差...     

沥青混凝土心墙坝下游坝体分区及排水优化方法研究

阳江抽水蓄能下水库为沥青混凝土心墙坝,下游坝壳区拟部分使用全强风化料,以达到减少弃渣并节省工程投资的目的。为了优化心墙下游侧坝体分区及排水方案,本文主要探讨坝体分区及排水原则,采用有限元计算分析及参数敏感性分析进行下游坝体分区及排水优化研究。计算结果表明：下水库沥青混凝土心墙坝下游坝壳区可使用全强风化料,全强风化料下部设置下游堆石排水体;当大坝上下游边坡坡度为1:2.50时,该坝体分区断面在各种水位及地震组合下计算出的下游坝坡最小稳定安全系数满足规范要求;下游堆石料排水体厚度建议设置成5.9m,以便将心墙渗过来的水及时排走。     

GMS在心墙堆石坝二维稳定渗流分析中的应用

应用GMS软件中SEEP2D模块对心墙堆石坝进行二维稳定渗流分析.由分析可知,心墙渗透坡降集中于下游面,靠近下游面底部尤为明显,需采取措施确保渗流稳定性.防渗帷幕应穿过弱风化岩层以降低下游水头.反滤排水对下游水头影响不大,对防止下游覆盖层管涌有积极作用.     

混凝土高面板堆石坝流变分析

针对高面板堆石坝的应力变形特性,分析了堆石体的流变机理,提出了一个能够反映堆石长期变形特性且易于通过反分析方法确定参数的堆石流变模型.研究了公伯峡电站面板堆石坝在不计入堆石流变和计入堆石流变两种情况下的面板坝的应力变形分布范围和形态,以及计入堆石流变后对面板和周边缝所产生的各种影响与程度.     

粘土心墙堆石坝应力应变有限元数值分析

采用平面应变有限元方法模拟分析了老君山粘土心墙堆石坝施工、蓄水过程中的应力应变,应用邓肯—张E-B非线性本构模型模拟粘土心墙、坝壳、反滤层材料,分级加载模拟了坝体的施工和蓄水过程。计算结果表明,加强施工填筑管理能确保大坝安全可靠。     

地震作用下心墙堆石坝动力响应分析

以西部地区某心墙堆石坝工程为例,在对大坝进行三维非线性静力分析的基础上,采用非线性动力有限元 法对心墙堆石坝在地震作用下的响应做了数值分析研究,获得了坝体动应力、动位移、加速度等分布规律,并评 价了土石坝的抗震安全性,为工程设计提供了参考依据。     

金佛山沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定性分析

以重庆金佛山沥青混凝土心墙堆石坝工程为例,同时考虑非线性及线性强度指标,采用极限平衡法分析了大坝竣工期、蓄水期、水位骤降期及地震作用下的坝坡稳定性。结果表明,该堆石坝在7种计算方法下坝坡安全系数均满足规范要求,采用非线性强度指标时危险滑弧深度贯通,计算结果合理。     

金平沥青混凝土心墙堆石坝三维有限元数值分析

采用三维数值计算方法对金平沥青混凝土心墙堆石坝进行了仿真分析。计算中采用Duncan-ChangE-B双曲线模型作为大坝堆石体及沥青混凝土心墙的本构模型,并根据施工进度模拟大坝的施工、蓄水过程。分析了不同工况下堆石体及沥青混凝土心墙的应力变形。根据计算分析可得结论:金平沥青混凝土心墙堆石坝其堆石体的材料强度满足要求,不会被剪坏;大坝内沥青混凝土心墙发生水力劈裂的可能性不大;心墙的稳定性能够满足规范要求等。     

JATIGEDE粘土心墙堆石坝及其溢洪道非线性动力响应分析

由于JATIGEDE粘土心墙堆石坝的溢洪道直接建立在散粒体上,同时边墙直接与粘土心墙相接,因此大坝及坝体与溢洪道接触面在地震荷载作用下的响应特性将影响大坝的安全运行。对此,基于E-B模型静力有限元计算,利用非线性动力有限元原理对JATIGEDE粘土心墙堆石坝进行动力响应分析,研究了其坝体动应力、动位移及接触面动力稳定性等。结果表明,在地震作用下,大坝整体地震响应并不强烈,但坝顶出现了明显的“拱效应”,需采取相应工程措施。     

高土石坝动力反应研究

针对复杂超高应力条件下粗粒筑坝材料的动力变形特性较复杂问题,采用反映粗粒筑坝材料振动硬化特性的动力模型及考虑初始固结围压影响的粗粒料动力残余变形模型,利用试验动孔压比与动剪应力比关系曲线计算动孔压的方法研究了高土石坝的动力反应特性.计算结果表明,大坝遭遇场地谱人工波的最大水平向加速度反应为3.97 m/s2,位于坝项部位;暨直向地震永久变形占坝高的0.17%;受水库蓄水的影响,坝体上游坡的永久变形较下游坡更明显;地震过程中坝体心墙料、反滤料和坝基砂层的动孔压比均小于0.3,不会发生液化;建造于基岩上的高土石坝具有良好的抗震性能.     

高堆石坝建设工程施工期动态风险分析

针对高堆石坝施工期风险随施工进程而变化的问题,以水布垭堆石坝工程为例,先利用WBS-RBS对其进行风险辨识,再根据风险辨识结果,采用层次分析法(AHP)和风险度理论计算各子工程的风险度;同时考虑施工组织设计和工程特性,将施工期分为四个施工阶段,将子工程及其风险度在各施工阶段进行分配;最后对各施工阶段进行对比分析,通过总体风险度、平均风险度、控制性工程三个指标衡量各施工阶段的风险特性,找出了各施工阶段间的风险变化规律。结果表明,该方法有效可行,为高堆石坝工程施工期动态风险分析提供了依据。