复杂地质条件下拱坝坝肩滑动块体稳定性地质力学模型试验

拱坝坝肩岩体在断层、裂隙、层间剪切带等地质缺陷的作用下形成了不同规模的滑动块体,从而削弱了坝肩岩体的完整性,降低了坝肩岩体的承载能力,影响坝肩的稳定安全。为了分析坝肩滑动块体稳定性,以立洲拱坝工程为例,采用地质力学模型试验,分析两坝肩的地质构造及主要软弱结构面的产状发现,两坝肩存在四种潜在的滑动块体。在此基础上,通过地质力学模型超载法对坝肩岩体进行破坏试验,得到了滑动块体的失稳破坏机理、破坏形态及影响滑动块体稳定的控制因素,为解决类似工程问题提供了参考。     

高拱坝坝肩稳定综合法破坏试验加载方式研究

地质力学模型综合法试验为工程的整体稳定安全问题提供了研究方法,但其加载方式能否反映工程实际及不同加载方式对综合法试验结果所产生的影响仍需开展深入研究。采用ANSYS有限元分析软件,选取典型高拱坝工程沙牌拱坝建立三维有限元模型,计算分析四种不同的加载组合方案,并结合沙牌高拱坝工程的综合法破坏试验加以验证。结果表明,四种加载组合方案中,岩体降强前的超载荷载倍数KP1取1.0或1.2时,坝体变位符合一般工程规律,且得出的综合稳定安全度均较其他方案小,从工程安全角度考虑,这两种加载方式均较合理。鉴于大部分高拱坝工程在蓄水运行后,由于水文预报、水库调度和工程措施等较为完善,出现超标洪水的概率不大,因此目前所采用的综合法破坏试验加载方式是合理的。     

基于ABAQUS的拱坝坝肩稳定分析

基于有限元分析软件ABAQUS,结合梅峰双曲拱坝建立三维有限元拱坝模型,研究了拱坝的失稳模式、渐进破坏发展过程及坝肩稳定安全系数,验证了由刚体极限平衡法得到的安全系数与强度折减法得到的折减系数在物理意义上具有一致性,且在允许误差内,数值具有近似性.     

高拱坝泄水底孔三维有限元分析

结合工程实例建立了拱坝的整体有限元模型，基于ANSYS子模型法对泄水底孔进行了三维有限元分析，研究了孔口的应力分布规律及悬臂对孔口应力的影响。研究表明，采用子模型法不仅大大降低了网格剖分的难度，而且减少了计算分析时间；悬臂结构对悬臂与坝体交接处孔口侧壁应力影响较大。     

高拱坝泄水底孔三维有限元分析

结合工程实例建立了拱坝的整体有限元模型,基于ANSYS的子模型法对泄水底孔进行了三维有限元分析,研究了孔口的应力分布规律及悬臂对孔口应力的影响。研究表明,采用子模型法不仅大大降低了网格剖分的难度,而且减少了计算分析时间;悬臂结构对悬臂与坝体交接处孔口侧壁应力影响较大。     

附加温度场对高拱坝地质力学模型综合法试验的影响

降强法与超载法相结合的地质力学模型综合法试验是研究高拱坝坝肩及坝基整体稳定性的有效途径,但降强法中的升温降强阶段所产生的附加温度场会对综合法试验的结果产生一定影响。以锦屏一级高拱坝地质力学模型为研究对象,采用数值模拟法研究附加温度场对综合法试验的影响,即运用ANSYS数值计算软件模拟了是否计入附加温度场两种方案。结果表明,附加温度场对综合法试验的坝体、坝肩位移影响的变化率分别为10.13%~16.54%、10.20%~10.99%、对应力影响变化率为0.57%~8.70%,对综合稳定安全度的影响很小,说明附加温度场对综合法模型试验结果的影响较小。     

坝肩混凝土置换洞塞的传力规律及加固效果分析

为真实地模拟拱坝拱端、置换洞、断层和蚀变带之间的相互作用,通过建立地质力学平面模型模拟某高拱坝工程的典型高程断面,采用超载法研究坝肩经混凝土置换洞塞加固处理后的破坏规律和破坏形态,同时建立了未加固方案和加固方案的有限元模型,对模型试验进行补充和对比分析。结果表明,左、右坝肩经加固处理后,坝肩拱推力向山体深部坚硬岩体传递,大坝的超载能力明显提高,坝肩的抗滑稳定性和变形稳定性增强,说明左、右坝肩采用混凝土置换洞塞的加固措施切实可行,研究成果可供类似工程参考。     

不同成矿材料尾矿库概化分区模型及渗流场特性分析

为确保尾矿库的稳定与安全,针对某金矿、某铁矿尾矿库的成库特性,建立不同概化分区尾矿库的整体三维模型,在库体基本渗透参数及排渗设施布置相同的条件下,分别计算分析了某金矿与某铁矿尾矿库的渗流场及其变化特性,验证了渗流设施的渗流控制效果。针对某金矿尾矿库浸润线埋深不能满足渗流控制要求的分析结果,提出了渗控方案和渗控改进措施。研究成果可为不同成矿材料尾矿库工程的渗控方案提供指导。     

闸坝地基岩土体各向异性渗流边界条件的影响分析

渗流运动数值模拟计算结果的精度与边界条件的处理关系密切,在各向异性渗流情况下分析了边界条件选取对计算结果的影响程度,将水利工程中各向异性渗流常见的边界情况概化为四类数学模型并进行了数值模拟计算。结果表明,边界附近区域的水头分布受边界条件的影响最为明显,呈很强的非线性,边界条件的不同也会影响各向异性区域内部流速分布和渗流量。     

基于地质和监测资料的地下洞室数值仿真模型概化分析

以某水电站大型调压井工程为研究背景,从介质类型、初始地应力场、主要结构面、地下水等方面进行概化分析,建立三维数值计算模型进行洞室施工模拟,分析了施工过程中围岩应力和位移的变化和分布规律,将计算位移与实测位移进行对比分析,得出一些有意义的结论。研究表明,工程区的计算本构模型和初始地应力场均对围岩的稳定性造成一定的影响;洞室施工期围岩较稳定;该水电站大型调压井工程选择弹塑性本构模型并施加构造应力场进行施工期数值模拟计算,更加接近真实的工程区围岩特性,可为其它相关工程问题的数值计算提供参考。     

锦屏一级高拱坝温度场和应力场仿真分析

为了高拱坝的安全施工和运行采用有限元法模拟了锦屏一级工程混凝土拱坝的整体施工过程和30 a运行过程,结果揭示了300 m级高拱坝的温度历时变化过程、坝体准稳定温度场及应力场分布规律,对设计和施工具有重要的参考价值。     

锦屏一级高拱坝断层模拟处理与分析

本文对锦屏一级高拱坝左右岸存在的f2、f5、f13、f14等断层进行了模拟混凝土置换处理,应用三维有限元法计算了坝体和基础的位移,经比较分析可知,对f5和f13断层同时进行处理可使坝体和基础的顺河向位移最小,横河向位移更为对称,并减小拱坝整体向右岸的位移。     

拱坝坝面动水压力分布的动力模型试验研究

为分析拱坝坝面的动水压力分布状况,采用大连理工大学研发的仿真混凝土材料进行拱坝坝体—库水相互作用的结构动力模型试验。试验时,分别输入不同地震波,测得拱坝坝面的动水压力分布规律,并与韦斯特伽德公式计算结果进行比较。结果表明,以坝体出现裂缝的临界阶段拱冠梁处的动水压力分布为依据,在研究坝体损伤破坏情况时,建议韦斯特伽德公式的折减系数取0.6。研究成果可为坝体—库水相互作用的流固耦合有限元分析提供参考。     

某拱坝基础垫层温度应力场仿真分析

针对碾压混凝土拱坝基础垫层易存在温度裂缝的问题,以某碾压混凝土拱坝基础垫层为例,采用三维有限元浮动网格法,模拟基础垫层跳仓浇筑过程,并进行温度应力场仿真分析。结果表明,控制混凝土浇筑温度14℃,采取通水温度20℃、通水时长15d等温控措施,可使最大温度应力满足应力控制标准;上部碾压混凝土浇筑时间应早于2016年10月15日。研究结果为碾压混凝土拱坝基础垫层混凝土施工及确定上部碾压混凝土开浇时间提供了依据。     

双河拱坝裂缝成因分析

采用自编三维非线性有限元模型对双河拱坝的坝体和地基进行了不同工况下的应力敏感性分析。结果表明,温降是坝体裂缝产生和扩展的主要原因,坝基材料的极度不均匀是坝体裂缝发生的内因。     

格八混凝土拱坝温度场仿真分析

针对格八混凝土拱坝老坝加固工程,结合温度场的参数敏感性、混凝土绝热温升随龄期变化、分层浇筑等因素的影响,采用有限元法对温度场进行仿真分析,通过典型高程点的温度时程曲线及对拱坝上下游表面温度等值线图和最高温度包络图得出了新坝体温度场的分布和变化规律,为该拱坝及类似大坝进行温度应力和抗裂危险性分析奠定了基础.     

白鹤滩拱坝三维有限元分析

采用三维线弹性有限单元法对白鹤滩拱坝进行了多工况多方案分析研究。计算结果表明，坝体应力分布合理，应力水平与同类拱坝相当，基础变形模量在一定范围内上下浮动对坝体应力影响不大。     

拱坝挑流坎消能特性数值模拟研究

针对尚甘尼拱坝挑流消能的问题,传统的水工模型试验方法受成本影响,其试验方案数量有限.为此,采用Flow-3D流体计算软件,基于RNG κ-ε湍流模型及VOF方法,建立了拱坝挑流消能计算模型,同时,结合物理模型试验结果,率定模型参数.在此基础上,对不同工况挑流坎泄流进行了三维数值计算,通过分析挑流水舌流态及挑射距离、下游...     

基于弹性有限元的高拱坝安全度敏感性分析

以溪洛渡高拱坝为例,针对弹性有限元评价高拱坝安全度存在的问题,以基本荷载组合作为基本研究工况,考虑整体自重、分缝自重及施工浇筑过程自重三种自重荷载作用方式,研究可能的水荷载与温度荷载变化、地质条件变化及大坝材料的抗力变化,分析变化量对大坝安全度的敏感性。计算结果表明,对温降工况,影响建基面相对受拉面积的因素从大到小依次为水荷载、混凝土弹模、地基弹模、自重作用方式、温度荷载。