Hardfill 坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏3个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0～7.0,大变形超载系数K2=7.5～8.5,最终破坏超载系数K3=9.0～10.0。     

Hardfill坝结构安全性分析

Hardfill坝是一种新坝型（该坝型在日本被称为CSG坝），其基本剖面为对称梯形，上游设混凝土防渗面板。从结构稳定的角度看，采用对称梯形剖面的Hardfill坝是一种安全稳定性较高的坝型。本文运用三维有限元数值模拟方法，对Hardfill坝的面板和坝体结构进行分析。研究结果表明，Hardfill坝的安全性，与面板坝和重力坝相比有很大的提高，是一种高安全性的坝型。     

Hardfill坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏三个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0~7.0,大变形超载系数K2=7.5~8.5,最终破坏超载系数K3=9.0~10.0。     

重力坝两种滑移失稳机理及安全度评价方法

结构面对坝体抗滑稳定极为不利,尤其是当坝基存在多组结构面,其深度、范围、厚度等因素均对坝体稳定具有较大影响。本文针对工程实际中两种常见的滑移模式,即缓倾角结构面产状平缓的水平滑移模式和结构面倾角较大的倾斜滑移模式,采用弹塑性有限元强度储备系数法模拟重力坝渐进破坏过程,应用各向异性节理材料模拟坝基中的岩层、泥化夹层、断层等地质缺陷,探讨了重力坝深层滑动的失稳机理、破坏模式及极限承载力。两个典型工程实例的研究分析表明,两种滑移模式的重力坝失稳机理均表现为首先沿结构面滑动,直至尾岩抗力体压碎或者隆起失效时坝体达到其极限承载力。最后根据重力坝深层滑动失稳机理及其破坏模式,建议了与其配套的安全度评价方法。     

强震区高拱坝抗震安全研究

从2008年"5.12"汶川大地震到今年"4.14"玉树地震,西部强震区高拱坝的抗震安全问题成为坝工界密切关注的问题。从我国强震区高拱坝抗震研究与工程建设中现存的问题出发,分析并总结了高拱坝地震破坏机理和高拱坝抗震设计理念(包括抗震评价准则、混凝土材料动力特性研究、高拱坝抗震设计分析等)的研究与发展,指出了当前高拱坝抗震较为适用的抗震措施,为今后的研究提供参考。     

卡拉贝利水利枢纽地震安全评价及大坝 抗震结构设计

系统分析了卡拉贝利水利枢纽所在区域的地震活动特征、地震构造以及近场区地震构造,并通过区域潜在震源区的分析研究,科学地评价了地震危险性,合理确定了地震活动性参数,为卡拉贝利水利枢纽工程可行性研究及抗震结构设计提供科学依据。针对高地震区大坝安全设计要求,结合混凝土面板砂砾石坝的特点,在坝体渗流控制、坝体变形控制、大坝抗震结构设计等方面进行了分析研究,借鉴高地震地区砂砾石面板坝建设的成功经验,系统地提出了大坝抗震安全措施。     

地震反应监测与大坝安全监测联动系统设计与实现

开发了地震反应监测与大坝安全监测联动系统。地震发生后,联动系统能立即获取地震信息,远程自动传输地震波文件,及时进行大坝安全自动监测,自动增加测量频次;在局域网范围内进行地震波形分析,打印地震信息表,绘制地震波各类图形;绘制震后监测数据过程线。     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

摘要：为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用本文开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度柯依那（Koyna）坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,研究了坝体采用损伤模型地基采用Drucker-Prager弹塑性模型重力坝地基体系的地震破坏。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和D-P弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

桎木水库溃坝及小型水库安全分析

本文通过娄底市的水库溃坝特别是桎木水库溃坝事件,初步探讨了小型水库安全管理问题。     

大岗山拱坝-地基体系整体抗震安全性研究

摘要：基于高拱坝-地基整体抗震安全评价体系,对设计地震动峰值加速度达0.556 5g的大岗山拱坝-地基体系的地震响应进行数值分析,并分别对其在不同地震超载倍数和不同基岩控制性滑裂面抗剪强度降低倍数下的安全性和破坏机理进行研究,以寻求坝体控制性位移或与位移相关的变量随安全系数变化曲线的拐点作为整体失稳判断准则,进一步明确了具体实施方法,并对其整体抗震安全性作出评价。     

考虑材料非均匀性的Oyuk坝静动破坏模式分析与安全度评价

Oyuk坝是世界上仅有的两座百米级硬填料坝之一。在宏观均质假定的基础上考虑硬填料较为明显的细观非均匀性的影响,基于损伤本构模型对Oyuk坝在正常运行工况以及地震工况下的大坝工作性态进行了分析,采用水荷载与地震荷载超载法,探讨了Oyuk坝在静动条件下的破坏模式与安全度,并与弹塑性本构模型的计算结果进行了对比。研究结果表明:在正常运行工况以及OBE地震工况中,Oyuk坝基本全断面受压,坝体强度安全系数与抗滑稳定系数均较高,坝体基本处于弹性工作状态;大坝存在静力整体失稳的破坏模式,但对水荷载的超载安全度高,且抗震性能好;采用考虑细观非均匀性的损伤本构模型所得大坝的破坏过程与破坏形态比弹塑性模型的模拟结果更贴近实际。     

Hardfill坝在小水电中的应用研究

通过有限元软件从温度控制和坝体应力两个方面对Hardfill坝进行了计算分析,得出了Hardfill坝温度场及坝体应力的特点和规律,并结合Hardfill坝的一些材料特性,得出Hardfill坝符合新时代绿色、环保的新要求,为Hardfill坝在绿色小水电中的广泛应用提供一定的理论支撑。     

混凝土大坝地震损伤分析

基于大坝混凝土的地震反应特点及损伤力学的基本概念,建立了一种考虑残余应变的混凝土 非线性损伤模型。模型中假定混凝土的损伤是各向同性的,损伤状态由拉、压损伤变量予以描述;模 型考虑拉损混凝土反向受压时刚度恢复及受损混凝土却载后存留一部分残余变形,单轴时损伤及残余 变形的发展由一组经验曲线表示;混凝土损伤准则由Drucker-Prager曲线形式给出;模型中待定参数 由混凝土材料试验结果确定。采用简单的算例对该模型进行考核,并将其应用于Kyona坝体的地震损 伤分析中。     

Hardfill坝筑坝材料工程特性分析

Hardfill坝是一种新坝型,这种新坝型的基本特点是采用一种称为Hardfill的低强度筑坝材料。hardfill是利用在坝址附近易于得到的河床砂砾石或开挖弃渣等材料,加入少量水泥和水而获得的一种低强度筑坝材料。基于现有试验成果,对Hardfill材料工程特性进行分析。主要分析了Hardfill的本构关系、强度特性、渗透特性和热力学特性等。分析结果表明,Hardfill材料在工程上具有许多优良的性质,把低强度的hardfill材料与梯形hardfill坝结合起来,具有技术上和经济上的优越性,应用前景良好。     

小型震损水库溃坝概率研究

溃坝是一种低概率、高危害的社会致灾因素,一旦失事其危害十分巨大。事件树法在溃坝风险分析中应用较广。它既可以定性地了解整个事件的动态变化过程,又可以定量计算出各阶段的概率,最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。结合四川省安县曹家水库现状,利用事件树法对水库进行溃坝风险评估,并根据风险要素,总结出事件树法对分析小型震损水库溃坝概率的优越性。     

高拱坝抗震安全研究

我国是多地震国家,高坝大库多建于西部强震区,其中坝高超过200 m的大坝多为混凝土拱坝,其抗震安全至关重要。结合2018年11月颁布实施的《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)的编制工作,在高拱坝抗震方面取得的主要研究成果,包括大坝抗震设防水准框架、大坝地震动参数的合理确定、大坝地震动输入机制、大坝—地基系统整体抗震稳定分析和大坝坝体强震损伤破坏机理分析,据此提出了最大可信地震下高拱坝抗震安全定量评价指标。     

全国水库溃坝统计及溃坝原因分析

针对所收集的国内1954～2006年发生的3 498座溃坝案例,分别从溃坝历史时期、省份分布、水库规模、坝高、坝型、溃坝原因、溃坝率等方面进行统计与分析.通过与国际上其它国家渍坝统计分析成果的比较,对我国溃坝率高的原因及其主要溃决模式进行了分析.     

高拱坝-地基体系强震破坏机理和整体抗震安全性研究

本文在高拱坝-地基整体抗震安全评价体系的基础上,对设计地震动峰值加速度达0.5565g的大岗山拱坝—地基体系的地震响应进行数值分析,并分别对其在不同地震超载倍数和不同基岩控制性滑裂面抗剪强度降低倍数下的安全性和破坏机理进行研究,进一步明确了以寻求坝体控制性位移或与位移相关的变量随安全系数变化曲线的拐点作为整体失稳判断准则的具体实施方法,对其整体抗震安全性作出评价。研究表明,由此建立的高拱坝-地基体系整体抗震安全评价方法是可行的。     

土石坝和堰塞坝溃决机理与溃坝数学模型研究进展

土石坝溃坝机理与溃坝数学模型研究对于预测溃坝洪水致灾过程和致灾后果具有重要的意义。为此,概要介绍了国内外在土石坝溃决机理与溃坝过程数学模型方面的研究进展,特别是笔者研究团队近年来在该领域的最新研究成果,表明以笔者研究团队为代表的国内专家学者,在高土石坝溃坝离心模型试验技术,高心墙坝、面板坝及堰塞坝溃决机理和溃坝过程模拟理论研究方面走在了世界前列。但在土石坝溃坝过程模拟计算机软件的通用性以及溃坝致灾过程的可视化技术方面与欧美国家相比,仍有相当大的差距。建议今后应加大精细模拟高心墙坝、高面板坝溃坝过程数学模型的研究力度,注重可视化技术在溃坝过程模拟中的应用,加快研制通用性友好,能精细模拟土石坝溃坝及其致灾过程的可视化计算机软件。     

结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究

为探究结构缝的存在对碾压混凝土拱坝地震破坏机理的影响,在地震模拟系统上进行了拱坝模型动力破坏试验。模型的建立基于弹性力-重力准则,不考虑库水以及坝体-地基相互作用。采用一种新型压电传感器测量模型内部的动态应力,并主动监测模型内部微裂纹的发生和发展过程。横缝的模拟考虑了键槽的影响,诱导缝的模拟基于断裂力学理论。选择模型基频对应的谐波逐级加载来研究拱坝在地震动超载作用下的反应。试验表明,拱坝顶拱的端部与拱冠的破坏均较严重,试验中横缝与诱导缝的先后张开分别释放了拱向端部应力与冠部应力,从而引导了裂纹开裂方向,减轻坝体破坏。通过实际震害与物理模拟的对比验证了试验结果的可靠性,显示本文的物理模拟技术有助于研究结构缝对拱坝地震破坏机理和最终失效模式的影响,可为碾压混凝土拱坝的抗震设计提供科学依据。