高拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

在保证大坝稳定设计时,除了数值模拟方法外,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义,列举了多个地质力学模型试验实例,并对试验方法及安全系数做了分析。     

高拱坝-坝肩结构的抗震稳定与加固

将变形加固理论拓展到非线性有限元时程分析中,建立高拱坝-坝肩结构抗震稳定评价与加固设计体系:结构动力塑性余能定义为欧氏应力空间协调动平衡应力场与协调稳定应力场距离的平方.以此作为结构整体抗震稳定评价指标,确定结构动力破坏程度较大的若干时刻.这些时刻不平衡力分布则表征了结构动力破坏的主导形态与程度.根据最小塑性余能原理,不平衡力就是维持结构稳定所需最优加固力的反力,据此更有针对性地指导抗震加固设计.对马吉高拱坝-坝肩结构进行抗震稳定与加固分析,结果表明拱坝上部坝肩是其抗震薄弱部位,并给出其最优加固力分布.该应用表明,基于变形加固理论的结构抗震稳定评价与加固设计体系对大型实际工程具有实用性.     

高拱坝温度荷载计算方法探讨

现行拱坝设计规范中温度荷载是基于无限长自由平板的解析解得出的,且仅考虑了运行期坝体断面的平均温度和等效线性温差,没有考虑非线性温差的影响.这种简化具有一定的近似性,尤其无法反映上下游水位变化区的温度梯度变化较大的空间效应.本文以溪洛渡拱坝为例,分别采用解析法和有限元法分析了大坝的温度荷载,探讨了两者之间的差异.     

拱坝横缝非线性动力响应的模型试验和计算分析

本文采用脆性材料（重晶石膨润土混合料）制作的拱坝模型来研究拱坝横缝的非线性动力响应，通过振动台输入谐波和地震波对械模型拱坝进行动力试验，并运用拱坝非线性分析有限元程序ADPD-88来进行计算比较，试验结果验证了数值模型的可行性，揭示了带横缝拱坝在地震荷载作用下的反应规律。此外，本文对运用有限元程序来计算拱坝横缝地震非线性反应提出了若干建议。     

拱坝加高培厚中温度与接触耦合分析

大坝加高时最关心的是新老坝体结合面的模拟及其对坝体整体性和应力的影响,本文对新老坝体结合面进行温度与接触的直接耦合分析,真实模拟接触面力与热的传递机理,结果显示,随着温降值减小,新老坝体结合面之间接触压力增大,接触状态趋于闭合,并通过与整体计算方法对比,说明加高后坝体整体性良好.     

基于锚索监测数据的环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性分析

与环锚有黏结预应力混凝土衬砌相比,环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构具有许多突出优点,但可靠性问题是制约其得以普遍应用的关键。用于评价环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性的重要参数之一是锚索的应力状态变化情况。基于小浪底排沙洞锚索测力计的长期监测资料,本文对隧洞运行过程中温度和水头变化对锚索应力状态的影响进行了分析,并据此对这种结构形式锚索的可靠性进行了评价。结果表明:温度变化对锚索应力状态具有显著影响,而洞内水头变化的影响则很小。小浪底排沙洞已安全运行10多年,经历了最高设计水头的考验,锚索预应力一直处于比较稳定的状态,表明并未发生无黏结钢绞线的断裂或松弛现象,锚索的锚固状态良好,衬砌结构的可靠性不存在问题。     

高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法

高拱坝的安全是坝工界非常关注的问题,其中的核心问题之一就是大坝在当前荷载工况下的真实工作性态。本文从高拱坝真实荷载、分析方法与技术、参数与准则等3个方面就近几年来取得的有关高拱坝真实工作性态仿真的理论与方法的成果进行系统的阐述,建立起高拱坝真实工作性态仿真研究的整体概念,服务于高拱坝的设计与施工。     

高拱坝坝基断层加固力研究

高拱坝坝基断层的处理是拱坝建基面设计中重要的一环,该处应力复杂,确定置换体、锚固体所应承受加固力比较困难。本文运用变形加固理论对高拱坝坝基断层的加固机理进行研究。变形加固理论揭示了自承力、加固力、外荷载、结构稳定性和变形之间内在的联系,指出在给定外荷载作用下,结构的加固区域就是出现不平衡力的区域,为抑制破坏所需加固力即为不平衡力的反向力。研究结果表明:坝基断层为不平衡力集中区,断层的不平衡力与断层受力相比为小量,但它关系到断层的稳定性;不平衡力的大小、方向和分布有助于确定断层的加固区域及制定合理的加固方案。     

大岗山和溪洛渡高拱坝强地震损伤比较分析

采用损伤力学方法对大岗山抛物线型双曲高拱坝进行了强地震损伤破坏分析,获得了大坝的破坏状态和趋势,通过和大连理工大学抗震研究所对该坝模型的试验结果对比.验证了分析的合理性.为研究其他同类型高拱坝在相同强震下的破损响应,选取了溪洛渡高坝进行分析.借鉴大岗山高坝模型破坏试验和数值分析结果,对比分析获得了溪洛渡大坝的合理破坏趋势.研究获得两座高坝的损伤破坏模式和率性对坝体混凝土动强度的影响,分析结果可有效判断大坝的工作性态和了解大坝的抗震安全性能.本文工作为实际类似高拱坝设计、分析及安全评价提供了依据.     

金沙江溪洛渡高拱坝建设的关键技术

西部水电开发高拱坝建设须要处理好地形和地质条件研究、枢纽布置、抗震安全、体形和结构设计、基础处理、泄洪消能、混凝土质量控制与温控防裂,以及水生生态环境影响研究等关键技术问题。溪洛渡拱坝通过各设计阶段对岩石力学关键技术问题的不断深入研究,使拱坝和基础具有良好的工作性态;通过坝体混凝土分区,使混凝土力学性能很好地适应坝体应力分布;通过混凝土原材料优选和配合比优化,使混凝土热力学性能很好地满足拱坝强度、耐久性和温控防裂要求;通过采取严格的温控措施,尽量做到杜绝危害性裂缝的产生,提高拱坝的整体性;通过采取先进的施工设备、科学的试验检测手段和合理的施工工艺,保证了混凝土浇筑质量的均匀可靠。基于全寿命周期理论的溪洛渡"数字大坝"的建设与实践,为混凝土温控和接缝灌浆等施工过程控制提供有力支持,保证拱坝的施工质量和工作性态。     

浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。     

超载过程中高拱坝坝肩推力角的研究

本文采用基于D-P准则的理想弹塑性三维有限元分析以及一种高精度的基于体积积分的拱端推力确定方法,结合国内一个典型的300米级高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力的非线性重分布规律,以确定拱坝-坝肩非线性相互作用。研究结果表明:高拱坝超载过程中各高程段的推力角均有所增加,这反映了拱坝具有较高超载能力的内在机制,也说明基于刚体极限平衡法的拱坝坝肩稳定分析成果偏于安全。     

拱坝坝肩单薄岩体稳定性与加固方案数值模拟分析

通过数值模拟研究,分析了不同工程加固措施对改善单薄山体拱坝坝肩岩体稳定性的效果。提出采用坝顶设伸缩缝等工程措施,使坝顶荷载作用点距单薄山体顶部论有一定距离,避免拱坝推力作用下在山体中形成过大的拉应力区,避免有利于风化的低围压岩体作为坝肩承载岩体,从而保持坝肩岩体的长期稳定。     

高拱坝整体稳定地质力学模型综合法试验与数值分析

大岗山拱坝地质构造复杂,影响拱坝整体稳定的岩脉、断层、节理裂隙众多,针对工程地质特点,采用整体地质力学模型综合法试验与三维非线性有限元相结合的方法进行研究,对坝址区地形、地质条件,包括岩体、岩脉、断层、节理裂隙等主要地质缺陷的特征进行物理和数学模拟,分析坝体及基础变形特征,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,得出拱坝及坝基综合稳定安全度为5.0 ～5.6(试验值)、5.6 ～6.0(计算值),以此评价工程的安全性,提出加固处理建议.     

新版GMP实施过程中亟需关注的问题与对策

目的充分预估新版GMP推行过程中可能出现的各种困难,提出对策建议,保障我国新版GMP的顺利实施。方法基于我国GMP的实施历程和现状,采用文献研究、历史分析、对比分析等方法开展研究。结果与结论新版GMP实施可能面临人员、资金与成本、制度与体系、配套行业以及产能等一系列问题,需要采取完善实施细则、开展培训、给予扶持政策等措施,从而保障GMP的顺利实施。     

大岗山拱坝考虑阻尼器抗震措施的非线性动力反应分析

本文在已有的拱坝非线性动力分析程序ADAP-88中加入阻尼器模型,开发完成了可考虑阻尼器抗震加固措施的数值分析程序,并将该程序应用于大岗山拱坝的非线性动力反应分析中。研究表明,阻尼器抗震措施对控制高拱坝在强震作用下的横缝张开度有一定的效果,但对坝体应力的分布规律和量值影响不大。     

蒙特卡罗法在拱坝随机振动分析中的应用

蒙特卡罗法是一种随机生成大量样本、利用样本计算并对结果进行统计分析的方法,常用于难以计算的随机分析过程或用于验证随机分析模型的结果是否正确。本文介绍蒙特卡罗法在拱坝随机振动分析中的应用,介绍随机生成地震动时程样本的方法,对均匀单向振动及考虑空间行波效应和部分相干效应下拱坝动力响应的随机分析结果做了验证。     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

拱坝应力分析中的有限元内力法

本文提出了拱坝应力分析的有限元内力法，该法首先按常规方法建立拱坝及地基在水压力，自重等荷载作用下的有限元平衡方程，求解结点位移和单位应力，然后将坝体分解为拱系和梁系，根据拱和梁的内力平衡条件求解指定截面上的约束内力，并进而求解应截面上的内力（弯矩、轴力、剪力等）和坝体内任一点的等效应力。文中推导出了相应的计算公式，并通过对典型的圆筒拱坝和拟建的某高拱坝的应力分析说明了该方法的正确性。     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。