有限差分法在塑性混凝土薄防渗墙结构设计中的应用

塑性混凝土防渗墙的变形模量接近地基的变形模量,在外荷载作用下能适应地基的变形,从而大大地改善了墙体的应力状态,在强度较低的情况下,墙体也不会开裂.因而,塑性混凝土防渗墙在国内外得到了迅速发展.目前,混凝土防渗墙在黑龙江省的应用多是参考已建工程的经验,从理论上进行设计计算尚少,文章介绍了在黑龙江省绥化市红兴水库防渗墙设计中,采用有限差分法求解结构内力分析的方法,摸索出一些塑性混凝土防渗墙的设计规律,供类似工程防渗墙设计参考.     

塑性混凝土防渗墙应力变形分析

为了了解塑性混凝土防渗墙的工作特点和评估其安全性,对塑性混凝土防渗墙在静水压力荷载作用下的应力变形进行了有限元计算。结果表明:塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随着弹性模量的减小而减小,当杨氏模量系数K<5 000时,墙体无拉应力;防渗墙墙体最大水平位移约发生在2/3墙高处。     

黏土心墙坝加固中混凝土防渗墙应力变形研究

结合某病险黏土心墙土石坝加固所采用的混凝土防渗墙方案,分别按普通刚性墙和三种不同弹性模量塑性墙进行了典型剖面数值模拟,分析了土石坝加固中混凝土防渗墙以及坝体应力变形规律,比较了塑性墙和刚性墙的性能差别,以及塑性混凝土材料对防渗墙应力变形的影响。结果表明:塑性墙的应力分布均匀且压应力、拉应力、剪应力均远小于刚性墙的,塑性墙与坝体的变形协调性良好,而刚性墙与坝体变形相差较大、增加了墙体应力,塑性混凝土防渗墙在应力变形方面明显优于刚性混凝土防渗墙。     

塑性混凝土配合比试验研究及应用

塑性混凝土作为一种新型的防渗墙墙体材料 ,在长江堤防防渗墙工程中得到了普遍的应用。为满足工程要求的强度、弹性模量、渗透系数等指标 ,对塑性混凝土进行了配合比试验 ,选出了符合工程要求的施工配合比。检测结果表明长江堤防防渗工程中塑性混凝土的各项指标均满足设计要求。塑性混凝土具有初始弹性模量低 ,极限变形大 ,渗透系数低的特点 ,能适应较大的变形 ,有利于改善防渗墙体的应力状态     

施工及运行期三峡二期围堰防渗墙有限元分析

三峡工程二期深水高土石围堰，是三峡工程的关键工程之一，二期围堰堰体特别是防渗墙体的应力变形，是衡量围堰安危的重要指标．本文针对现场施工工况，对三峡二期围堰塑性混凝土防渗墙进行了应力变形有限元计算分析．根据塑性混凝土龄期选择相应的模型参数，考虑施工、运行时上下游水位变动对墙体应力状况的影响，得到了一些有意义的结论．计算结果表明，从防渗墙体应力和应力水平看，三峡二期围堰在施工和运行阶段是安全的；上下游水位变动对防渗墙水平位移有较大的影响，随着上游水位升高和基坑进一步抽水，墙体水平位移将会加大．     

厚覆盖层黏土心墙堆石坝防渗墙应力变形数值分析

针对建立在厚覆盖层上的心墙堆石坝进行数值分析，研究影响防渗墙应力应变特性的因素。这些因素包括覆盖层的改善、防渗墙与周围土壤之间界面接触的建模方法、防渗墙混凝土的模量以及防渗墙与黏土心墙之间的连接方式。结果表明，改善上覆土层，选用低模量、高强度的塑性混凝土，优化防渗墙与坝体黏土心墙的连接，是减小防渗墙变形和压应力的有效措施。此外，古德曼单元和泥层单元都适用于模拟防渗墙与周围土壤之间的界面接触。     

岳城水库大副坝防渗墙塑性混凝土配比研究

1　概述　　在我国混凝土的研究中，塑性混凝土作为一个新兴的防渗墙体材料还是一个新课题。塑性混凝土具有弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、有利于改善防渗墙体的应力状态等优点，同时还具有一定的抗压强度，防渗性能好，节约水泥，造价低廉，施工方便等优点,是一种很好的防渗墙体材料。因此很好地对塑性混凝土性能和配比进行研究是很有意义的。2　塑性混凝土技术要求　　岳城水库除险加固工程大副坝防渗墙的墙体材料采用塑性混凝土，设计单位对塑性混凝土提出了如下技术要求：①墙体混凝土抗压强度＞5．5 MPa，抗拉强度≥0．7 …     

低弹模混凝土防渗墙在某土石坝加固中的应用

通过对不同弹模的混凝土防渗墙的应力计算，并根据防渗墙与周围土层的变形协调性能和边界条件，同时考虑墙体的耐久性等因素，确定最优的墙体强度及相对应的弹性模量。采用低弹模混凝土防渗墙加固某土石坝的设计实例表明，对于用有限元计算防渗墙加固的土石坝，土体和防渗墙可近似地视为线弹性体，防渗墙与坝体问的泥皮引入一维零厚度Goodman接确单元。计算结果与宏观理论分析相符合。为提高混凝土防渗墙的安全性，一方面要尽量降低混凝土的弹性模置或变形模量，另一方面应尽量提高混凝土的强度，即降低弹性模量与抗压强度的比值（模强比）。     

混凝土面板堆石坝地基防渗墙塑性损伤数值分析

在坝体填筑和水库蓄水作用下,防渗墙工作和受力条件复杂,可能产生塑性应变和墙体开裂。本文结合实测资料和数值分析,研究面板堆石坝深覆盖层地基防渗墙的应力变形和损伤特性。在基于实测资料分析防渗墙应力变形特性的基础上,采用混凝土塑性损伤模型,建立防渗墙应力变形及损伤特性的三维数值计算模型。数值模型考虑坝体和地基渗流-应力耦合效应及墙体与覆盖层的接触效应,真实模拟坝体填筑和水库蓄水过程。在采用实测资料验证数值计算结果的基础上,结合实测和数值结果深入分析了面板堆石坝防渗墙的受力机制及其应力变形和损伤开裂特性,讨论了防渗墙位置、材料、坝体和地基渗流-应力耦合作用对墙体力学特性的影响。研究结果对面板堆石坝防渗墙建设和结构安全控制具有一定的指导意义。     

塑性混凝土防渗墙的设计与施工

塑性混凝土是一种由水泥、土料、砂石、水和外加剂组成的低弹模、高塑性、抗渗性能好的新型墙体材料，用作坝体或坝基防渗措施，由于弹性模量小，极限应变大，使得防渗墙应力应变状态接近于周围土层的实际情况，能有效地防止墙体开裂，大大提高防渗措施的安全性，因而在国外得到广泛的应用。塑性混凝土的弹性模量约为１００～２００Ｍｐａ，渗透系数１０￣（－５）～１０￣（－９）ｃｍ／ｓ。动力分析在输入地震加速度波形后，用逐步积分法求解动力平衡方程，计算出坝体和墙体在地震作用下的应力与应变。塑性混凝土防渗墙的施工方法与刚性混凝土防渗墙基本相同，塑性混凝土的和易性好，不离析，不堵管，便于施工，进度加快。     

防渗墙新型墙体材料塑性混凝土

常规混凝土防渗墙的弹性模量高,允许变形小,与地基的弹性模量相差大。用塑性混凝土作防渗墙的墙体材料,其弹性模量与地基弹性模量接近,从而使墙体与地基联合受力,适应地基变形。塑性混凝土的和易性好,不堵管,初凝、终凝时间比一般防渗墙混凝土延长几倍,对于浇筑十分有利。它早期强度低,后期强度上升较快,有利于防渗墙接头孔的施工,且能承受普通混凝土大得多的变形,而且抗渗性能好。塑性混凝土水泥用量少,仅为普通混凝土水泥用量的1/3～1/5,可节约大量的水泥,成本低,有很好的经济效益和社会效益,可广泛用于修建土石坝和基础防渗抢险及围堰防渗墙中。     

覆盖层中混凝土防渗墙的三维河谷效应机制及损伤特性

土石坝覆盖层中混凝土防渗墙的性能对大坝设计及安全评价至关重要,由于传统数值方法局限于非线性弹性,难以开展深入研究。本文首先通过系统的三维非线性有限元数值模拟,聚焦墙体变形模式及应力分布空间特征,研究三维河谷效应机制;然后针对墙体计算应力超过材料强度的现象,开发了混凝土三维塑性损伤模型和堆石体本构模型协同分析的自适应增量迭代算法,揭示了防渗墙的损伤-应力特性;最后讨论了防渗墙性能评价分析的思路。结果表明:在墙体弯曲变形及覆盖层负摩阻力的联合作用下,防渗墙的三维河谷效应表现突出:墙体拉应力的方向偏于轴向,随弯曲变形增大逐渐向竖向偏转,且其峰值存在临界坡度和临界深度。线弹性分析便于认识防渗墙的受力-变形-应力规律,但不适用于评估复杂条件下墙体的防渗性能。损伤分析能描述混凝土的材料特性,反映墙体结构的破损特征,其损伤因子可与防渗性能建立联系,用于评价防渗墙安全更加合理和准确。     

混凝土防渗墙温度应力数值模拟研究

文中基于北方某尾矿库回收水工程，通过对防渗墙采用刚性混凝土和塑性混凝土两种材料情况下的温度应力进行数值模拟计算，探讨了北方寒冷地区混凝土防渗墙温度应力在墙体的分布情况及对墙体结构的影响，提高了工程运用安全性，工程取得了预期效果，可为类似工程提供借鉴。     

黄河大堤高聚物防渗墙稳定性分析

为防止黄河大堤发生渗漏、管涌等险情,确保郑焦城际铁路桥跨越黄河大堤工程安全,建立考虑渗流场与应力场耦合作用的三维大堤数值模型,分析堤前水深、高聚物防渗墙厚度和密度等因素对大堤防渗墙体应力变形规律的影响。结果表明:高聚物防渗墙防渗效果及稳定性优于混凝土防渗墙;高聚物防渗墙厚度越大,墙体的水平位移和受到的竖向压应力越小,墙体所受竖向压应力随墙体高度增加减小;堤前水位越高墙体所受压应力越小,水平位移越大;当高聚物取不同密度时,墙体水平位移变化规律一致,随着墙高增加先增大后减小,位移最大部位在墙体中部。     

土石坝低弹模塑性混凝土防渗墙应力变形分析

本文结合福建南安坂头水库大坝防渗墙工程实例,针对低弹模塑性混凝土的特点,对修筑塑性混凝土防渗墙前后的坝体进行了渗流分析,并采用非线性邓肯—张(E—B)模型研究了大坝防渗墙在一定水位下的应力变形特性。结果表明:低弹塑性混凝土防渗墙具有良好的防渗性能;修建墙体后坝体蓄水期垂直位移分布规律与竣工期相似,水平位移有向下游的趋势,坝体蓄水期大小主应力等值线趋势基本与竣工期相似;低弹塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随混凝土弹性模量的增大而增大,最大拉应力均位于259.00m高程左右。     

溶蚀软弱地基内塑性混凝土防渗墙施工技术

塑性混凝土防渗墙系在松散软弱透水地基或土坝（堰）体中运用“钻劈法”钻孔、泥浆固壁连续成槽、采用塑性混凝土浇筑而成,与混凝土防渗墙、灌浆帷幕相比,具有弹性模量低、抗压强度不高但防渗效果较好、对地基适应性强和工程造价低、与墙体周边软弱地层和易性好、变形小等特点,适应于软弱透水地基的防渗和加固。文章以南水北调鹤壁段溶蚀坑处理中的塑性混凝土防渗墙施工为例,介绍塑性混凝土防渗墙的施工技术和应用效果,可供类似工程参考。     

深厚覆盖层闸坝变形及塑性混凝土防渗墙的防渗效果——以沙湾水电站运行状况为例

根据沙湾水电站闸坝3年多观测的沉降值、扬压力值、塑性混凝土防渗墙应力值及止水状态等,对深覆盖地基上闸坝变形及塑性混凝土防渗墙的防渗效果及防渗墙的选型进行探讨。建议慎重对待永久性建筑物下超深塑性混凝土防渗墙的设计和建设。     

土质心墙坝防渗墙顶部土体剪切带模拟研究

由于混凝土防渗墙的压缩模量远远高于其两侧土体，导致墙体两侧土体的沉降远大于墙体本身，防渗墙顶部土体内部出现沉降量急剧变化的剪切带。鉴于剪切带模拟方法的复杂性，提出预设剪切面单元模拟剪切带变形的计算方法，用以模拟土体出现剪切破坏时的滑移特征，解决刚性结构顶部土体剪切变形的模拟计算问题，并将该方法应用于沟埋式涵洞顶部土压力计算。研究表明：计算成果与模型试验规律基本一致；该方法较好揭示了防渗墙上部土体的剪切变形特征，其计算的防渗墙顶部竖向平均应力值与常规方法相比减小30.43%,可较好解决防渗墙计算应力比实际监测值偏大的问题。     

水位升降作用下大坝防渗数值模拟研究

为研究水位波动下大坝内力及变形规律,基于数值模拟法分析了防渗墙在水位上升和下降工况下防渗墙的变形规律,结果表明：蓄水前后防渗墙的水平位移变化趋势相同,其中蓄水前后墙顶的最大位移分别为110 mm和220 mm。此外,蓄水对墙体的垂直变形影响不大;防渗墙上游面和下游面最大主应力随高程的增大而先增大后减小,不同工况下墙体的最大应力小于混凝土的容许强度;随弹性模量的增大,墙体变形随混凝土弹性模量的增大而减小,墙体主应力随混凝土弹性模量增大而增大。关于防渗墙的选取要综合考虑工程地质条件及坝体形式等因素,合适的混凝土弹性模量可以降低墙体的最大应力。     

锦屏二级水电站围堰塑性混凝土防渗墙施工与质量控制

塑性混凝土防渗墙具有抗压强度低,弹性模量小,极限应变大的特点,在荷载作用下墙内应力和应变都很低,不仅能够适应外力作用下抗拉和抗剪应力带来的墙体变形,具有良好的力学性能,而且水泥用量小,具有较好的技术经济指标。因此,塑性混凝土防渗墙在国内外水利水电土石围堰工程中得到广泛应用。通过塑性混凝土防渗墙技术在雅砻江锦屏二级水电站拦河闸坝围堰工程中的应用,介绍了“钻劈法”成槽工艺、施工技术要点及混凝土质量控制重点。