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.     

高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型破坏试验研究

拱坝作为一种安全性及经济性均较优的坝型,在世界各地都得到了广泛的采用.然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高,坝肩的稳定与否,将直接关系到工程的正常运行和安全性.所以拱坝坝肩稳定是拱坝设计中需要重点关注的问题.锦屏一级水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质构造较复杂,坝肩抗力体内部存在断层、层间挤压带、煌斑岩脉X及深部裂缝等不良地质构造,直接影响到拱坝坝肩的整体稳定安全性,需要开展坝肩稳定深入研究.本文采用强度储备与超载相结合的三维地质力学模型综合法试验对锦屏一级拱坝坝肩的地形、地质条件进行模拟,研究拱坝坝肩的稳定性.通过破坏试验得出了坝体与坝肩变形及分布特征、坝肩破坏形态和破坏机理,确定了坝肩综合试验法稳定安全度,并针对坝肩薄弱环节提出了加固处理措施建议.     

直溜水库拱坝坝肩稳定分析与基础处理

坝肩岩体稳定是拱坝安全的根本保证,当坝肩岩体存在软弱结构面时,两岸坝肩岩体应进行抗滑稳定计算。本文主要介绍采用刚体极限平衡法计算坝肩稳定的设计情况,分析滑块结构面力学指标f、c对稳定的影响,并提供利用灌浆提高坝肩岩体整体性及强度的方案,稳妥且经济,施工方便,为中低型拱坝的坝肩岩体稳定计算能起到一定的参考作用。     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

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.     

水电站设计与施工

《高拱坝坝肩稳定分析中拉裂面的作用机理研究》；《有限元法中开挖释放荷载计算方法的研究》；《基于拱梁分载法的拱坝抗屈曲稳定分析》;《混凝土坝温度场和应力场仿真分析的实现》；《高拱坝枢纽及发电输水系统优选布置探讨》……     

谷幅收缩与库水对溪洛渡动力响应的影响北大核心CSCD

溪洛渡水电站位于地震多发的西南地区,对其进行抗震分析评价具有重要的意义。本文采用拱坝-库水-地基系统非线性损伤分析模型,分析了不同库水位条件下谷幅收缩对溪洛渡拱坝的动力响应的影响。结果表明:库岸谷幅收缩会增大拱坝坝肩处、大坝中部靠近坝肩处及孔口附近的塑性损伤,而水位的抬升能缓解谷幅收缩的不利影响。     

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。     

重力坝工程病险除控实施效能评估研究述评

我国现有各类水库大坝9.8万余座,为保障我国防洪、供水、粮食、能源和生态等的安全奠定了重要基础。但由于受筑坝当时国力国情以及科技水平等多种因素的制约和影响,在本世纪初,约有40%的水库大坝为病险工程,此外还有不少工程存在不同程度的老化和劣化问题,严重威胁到水库大坝的安全服役。为了全面改善我国水库大坝安全状况,国家开展了大规模的病险水库除险加固建设;且随着大量工程步入高龄阶段,水库大坝的补强修复和除险加固将成为一项常态化工作。以重力坝工程为对象,在对重力坝病险除控典型工程措施阐述的基础上,从渗流安全分析与病险除控效能评估、开裂安全分析与病险除控效能评估、稳定性分析与增稳措施实施效能评估、服役可靠度分析与除险加固影响评估等方面,论述重力坝病险除控典型工程措施、实施效能评估的研究现状。建议今后应加强多种除控措施的联合使用、渗流病险除控效能的确定与不确定组合方法、裂缝抑制与承载力提升机理、重力坝系统增稳后的能量变化规律、重力坝服役可靠度分析与除险加固综合贡献等方面的深入研究,以建立和完善重力坝典型工程措施及实施效能评估体系。     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

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。     

拱坝水垫塘拱形底板受力与稳定性实验研究

高拱坝枢纽采用坝身泄洪、水垫塘消能是一种较好的布置型式,但水垫塘底板的型式和尺寸及其泄洪时稳定性是它的关键技术问题。本文所研究的拱形底板是一种新型的底板型式。通过实验分析,研究了冲击射流下拱形底板失稳型式,量测了底板上、下表面压强分布,概化了时均上举力（上、下表面时均压强差）的计算公式,实测了动水荷载作用下拱端推力。研究表明：拱形底板具有整体稳定性特征,它可能是高拱坝大流量泄洪水垫塘比较理想的保护型式。     

适应柱状节理玄武岩坝基的特高拱坝结构研究

白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩发育,其岩芯破碎,完整性较差,变形模量等力学指标相对较低,还表现出各向异性及开挖后易松弛的特性.白鹤滩水电站是首次将柱状节理玄武岩应用于高拱坝坝基,为研究特高拱坝适应基础岩体的力学特性,本文提出了拱坝扩大基础的结构形式.应用三维有限元方法,计算研究了扩大基础受力机理及效应,并研究柱状节理...     

拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准研究

拱坝设计规范(SL282-2003)规定拱座抗滑稳定允许安全系数为3.5,相对重力坝抗滑稳定允许安全系数3.0,提高了0.5。据此,工程结构可靠性设计统一标准(GB50153-2008)规定二者对应的允许可靠指标也应有所区别。同时,拱坝规范对基于极限状态设计方法的分项系数也提出了与重力坝不同的取值标准。本文在前期针对重力坝相关问题的研究成果基础上,探索拱座抗滑稳定可靠指标和分项系数取值标准问题,认为与拱座抗滑稳定安全系数3.5对应的允许可靠指标应取4.45,并通过实际工程算例率定,验证了混凝土拱坝设计规范DL/T5346-2006规定的各分项系数取值合理性。     

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。