软岩风化料作为土石坝防渗体材料的发展前景

我国近十年利用软岩风化料作为土石坝防渗体材料技术获得突破。本文阐述其机理，风化料的混合比、填筑含不量、铺土厚度、压实等关键性工艺，填筑质量控制指标和控制方法的技术，展示我国高土石坝的发展。     

地震作用下的两河口高土石坝地震残余变形和破坏振动台模型试验研究

由于目前高土石坝强震记录资料缺乏和其它试验技术的局限性,土石坝的地震模拟振动台模型试验仍是当前研究大坝结构地震残余变形特性和破坏机理的重要手段.本文利用大型振动台模型试验,研究两河口高土石坝模型坝的地震残余变形特性和在强烈地震作用下的破坏过程和状态,并类推分析原型高土石坝的地震残余变形规律和动力破坏模式.试验结果表明:地震作用下,心墙堆石坝的地震残余变形相对较小;坝体动力破坏的形式主要是河谷段、靠近坝顶坝坡的散粒体滑移和浅层滑动;多维地震动,对坝体的地震残余变形控制和动力稳定不利.基于试验结果和分析,建议在高土石坝抗震设计中,加强对河床坝段坝顶区的保护.     

高土石坝坝坡抗震稳定分析的研究

利用拟静力法进行高土石坝坝坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行<水工建筑物抗震设计规范>(DL5073-1997)建议的土石坝地震加速度动态分布系数图示确定.但是此图示只适用于150m以下的土石坝,而目前许多土石坝的设计高度已远大于150m.与低坝相比,高坝的高阶自振周期与地震卓越周期遇合的机率增大,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同.本文采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了250m级高土石坝的地震加速度动态分布系数图示,并以此确定地震荷载,同时利用筑坝材料的非线性强度准则和土体动强度准则,对250m级高土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的讨论.     

高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

本文总结介绍了高土石坝抗震安全评价与抗震措施的最新进展。主要内容包括,筑坝材料(堆石料、土与结构接触面、防渗混凝土材料)弹塑性本构模型、大坝–地基–库水动力相互作用分析方法、高性能精细化有限元计算软件开发、高土石坝地震破坏全过程模拟、面板堆石坝面板抗震措施等。最后总结了高土石坝安全评价理论与方法的发展方向,包括高土石坝体系地震响应分析方法、筑坝材料力学特性和本构理论、计算技术和分析软件、抗震安全评价方法。     

论高土石坝机械化筑坝技术

高土石坝的建设周期、工程造价等问题都与施工机械化程度有着密切关系。要提高施工机械化的水平,必须把传统工艺中人力施工部分用机械施工来代替。否则,使用先进施工机械的容量再大,数量再多,也不能充分发挥施工机械的效率,总工期仍会受人力施工的环节所束缚。本文根据坝高大于100米的碧口、石头河与菲尔泽土石坝的施工实践,着重论述:高土石坝防渗体与两岸接合部采用重型机械施工;基础混凝土以上第一层土材采用气胎碾直接碾压;防渗体、反滤料与坝壳的“犬牙交错”平起填筑。坝壳料用震动碾震压:用综合铺料法填筑:分区分段接合部的施工以及抛填块石护坡等一套机械化筑坝技术。施工实践证明,上述筑坝技术,可充分发挥机械效率,提高工程质量,加快填筑速度,降低成本,为今后高土石坝工程全面实现机械化施工奠定了基础。     

地震作用下土石坝坝顶沉降估算

土石坝坝顶沉降量预测是土石坝抗震设计的重要内容之一。基于123个震害调查资料的整理分析,并结合48个土石坝地震永久变形计算分析结果,给出了地震作用下土石坝坝顶沉降估算的经验方法。分析结果表明,虽然基于应变势的整体变形分析结果较坝顶实测地震沉降量稍高,但基本能够反映土石坝地震沉降量规律。采用现代碾压施工技术修建的土石坝可以抵抗中等乃至较强地震的作用,坝顶地震沉降量不会超过坝高的1%。     

土石坝及地基抗震若干进展及规范修编

本文介绍《水工建筑物抗震设计规范》修编组根据国内外有关研究成果和近年地震震害经验教训,开展土石坝及地基抗震专题研究的情况和主要修编内容,包括:调整工程建设场地分类方法;调整工程正常运行时标准贯入点深度和地下水位埋深与进行标准贯入试验时贯入点深度和地下水位埋深不同时的标准贯入击数校正公式;补充规定对设计烈度7度及以上的1、2级土石坝,应同时用有限元法对坝体和坝基进行动力分析,并综合评价其抗震稳定性;补充规定对土石坝地震作用效应进行动力分析的原则要求;补充规定进行土石坝动力分析所需计算参数确定的原则要求;补充规定根据动力法成果对土石坝的抗震安全性进行综合评价的原则要求;补充规定针对面板堆石坝的抗震工程措施。     

基于C-SVC模型的土石坝裂缝震害评价系统

系统介绍C-SVC模型,将之运用于土石坝裂缝震害评价。采用层次分析法得到影响土石坝裂缝震害的六个训练属性:坝型、坝高、库容、施工质量、地震烈度、震中距,及训练标签:坝体裂缝,对训练属性和训练标签进行从定性到定量的赋值,建立了C-SVC的土石坝裂缝震害评价系统。选取汶川地震中100座水库土石坝的震害数据作为训练集,根据不同归一化方式下的预测分类准确率选择归一化预处理方式,采用K-fold交叉验证选取最佳核函数,结果表明:[-1,1]归一化预处理和多项式核函数适用于土石坝裂缝震害的预测。以绵阳市28座水库土石坝震害为实例,对水库土石坝进行裂缝震害评价,其中25座的震害评价结果与实际一致,这表明所建立的土石坝裂缝震害评价系统可以为除险加固的先后顺序提供参考意见。     

强震区心墙土石坝地震反应三维非线性分析

地震对土石坝的危害已经为工程界所广泛认识和重视,尤其"5.12"汶川大地震后,西部强震区土石坝的抗震安全性已成为人们普遍关注的关键技术问题.论文结合东风水库土石坝工程,基于动力分析中的等效线性模型,采用三维非线性动力有限元法,对心墙土石坝进行了地震反应分析,揭示坝体动应力、动应变、加速度、残余变形等分布规律,对土石坝的抗震安全性进行评价,为工程的除险加固设计提供了参考依据.     

不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析与评价

采用基于黏弹塑性模型的三维真非线性动力反应分析方法,进行了不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析。研究比较了在场地波、规范波、实测波三类不同输入地震波作用下高土石坝的加速度和动剪应力反应、地震残余变形、坝坡动力稳定性和大坝的抗震安全性。结果表明,在给定的三类不同输入地震波作用下,场地波作用下大坝的动力反应最大。整体来看,场地波作用下的计算结果相对保守,满足规范波作用下的安全性是最低要求,实测波选择上存在局限性。所提出的有关规律和结论,可为工程抗震设计提供技术依据。     

高坝抗震安全理论发展趋势研究

水电工程是我国绿色清洁能源开发利用和防洪减灾的关键基础设施,在我国未来很长一段时间内都是重大基建工程的重要组成部分。高坝作为水利水电枢纽的关键组成部分,其运行期间的抗震安全极其重要。本文全面评述了国内外高坝抗震安全的发展历史和现状,详细分析了目前高坝抗震安全研究中存在的问题,指出我国大坝抗震设计及其研究水平已经处于国际先进水平,但300 m级高坝抗震安全问题仍面临着诸多技术挑战,抗震设计的理念和方法没有实质性的突破,已难适应发展迅速的高坝建设实践,可能随着建设工程进入运行阶段而带来隐患。针对目前现状,本文分4个方面阐述了高坝抗震安全研究今后的发展趋势和关键科学问题,明确了重点研究方向,为国家重大工程建设和可持续发展相关决策提供参考。     

破坏准则模糊性对心墙堆石坝地震易损性影响北大核心CSCD

心墙堆石坝地震破坏是渐变的过程,目前地震易损性研究均采用确定性的破坏准则;然而由于对破坏等级认知的局限性,导致地震破坏等级的划分具有模糊性。针对上述问题,本文提出考虑破坏准则模糊性的心墙堆石坝地震易损性分析方法。首先,采用模糊集理论将大坝破坏等级界限值模糊化,并提出能够反映隶属度函数形式和模糊区间大小的模糊度系数来量化地震模糊破坏等级;其次,依据地震模糊破坏等级推导地震易损性函数模糊-概率积分计算公式,弥补目前地震易损性函数计算公式依据确定性破坏准则的不足,并结合概率地震需求模型,获得破坏准则模糊条件下的大坝地震易损性曲线,得到坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率。将所提方法应用于糯扎渡心墙堆石坝地震易损性分析中,结果表明:考虑破坏准则模糊性获得的地震易损性曲线与传统易损性曲线趋势一致;在破坏准则模糊性条件下,相同坝顶震陷率对于发生高等级破坏的隶属度增加,导致在一定的地震动强度下,坝体发生高等级破坏的概率有所增加;此外,模糊度系数越大,破坏准则模糊性对地震易损性的影响越大。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。     

高混凝土坝抗震安全风险评估框架

我国水能资源丰富的西南地区属于强震多发区,因此高坝的抗震安全性受到广泛关注。本文建议了高混凝土坝抗震安全风险评估的框架,由坝址地震危险性、大坝地震易损性、地震破坏损失和抗震安全风险等级等四部分组成。首先,将高坝地震破坏划分为基本完好、轻微-中等破坏、严重破坏和溃坝四个等级。然后,针对每个破坏等级分析了相对应的生命损失、社会环境影响和经济损失评估方法。最后,采用国际上广泛应用的F-N曲线和ALARP准则,基于高混凝土坝地震破坏引起的各项损失风险水平的不同组合,其抗震安全风险可以划分为低、中等、高、极高四个等级。     

高压断路器抗震能力分析及抗震减震措施

高压断路器是电力系统中发挥重要作用的关键电气设备之一,但抗震能力较为薄弱。笔者对汶川地震中部分变电站断路器的震害进行了分析,另外,分析了振动台抗震试验中不同地震输入下SF6断路器的加速度和应变响应。分析表明,地震烈度在Ⅶ度以上地区的断路器主要有4种典型的震害型式,损坏较为严重,有必要采取有效的抗震措施提高断路器的抗震能力。除了采用传统抗震技术提高断路器抗震能力外,隔震减震技术也是一种有效的方式,该技术具有减震机理清晰,减震效果明显的优势。结合断路器的结构特点,提出了适用的3种有效的隔震减震技术方案,为今后开展断路器等电气设备的抗震设计与加固改造提供参考。     

基于响应面理论的高拱坝模型修正损伤识别研究

本文以二滩拱坝为工程背景,利用基于响应面理论的模型修正方法进行了结构损伤识别分析。分析过程中,将坝体合理分成若干子区域,以子区域的弹性模量折减来指示损伤,根据坝面节点灵敏度及响应面精度选择合理的测点。建立合适的响应面模型来反映坝体的动力特性与损伤变量之间的非线性关系,最后采用遗传算法进行优化计算。响应面方法的引入避免了损伤识别过程中反复调用有限元计算程序,提高了计算效率;同时提出基于坝体多次测量数据下的损伤识别方法,以提高算法的抗噪性。数值计算结果表明,本文提出的方法能有效应用于高拱坝损伤识别。     

特约文章：高土石坝抗震安全评价与抗震措施研究进展

In this paper, the recent developments in seismic safety evaluation and aseismic measures for high rockfill dams were reviewed, including advanced constitutive models, dam-foundation-water dynamic interaction, high-performance non-linear dynamic FEM software, numerical simulation of failure process, and aseismic measures of concrete slab, and etc. After that, some future research trends on earthquake-resistance analysis of high rockfill dams were discussed, such as the seismic response analysis, mechanical properties and constitutive relations of rockfill, computing technology, and seismic safety evaluation method.     

高拱坝极限抗震能力研究之挑战

我国西南地区在建和拟建的多座高拱坝抗震安全问题十分突出,大坝抗震安全是我国西部大开发战略中水利水电建设工程无法避让和必须面对的严重挑战,研究拱坝系统极限抗震能力是确保地震时不发生库水失控下泄的关键课题之一。拱坝系统极限抗震能力的研究包括数值模型方法和物理模型动力试验方法。在实际拱坝震害资料匮乏的情况下,物理模型与数值模型两种研究途径的成果,相互验证、相互补充,进而对拱坝系统极限抗震能力获得更加全面、更加完整的认知。拱坝系统振动台动力模型破坏试验是对十分稀少的实际强震条件下拱坝系统地震响应观测资料的重要补充,从而为探索拱坝系统在地震作用下的损伤发生、发展规律,为研究拱坝系统极限抗震能力提供重要依据。