高土石坝坝坡抗震稳定分析的研究

利用拟静力法进行高土石坝坝坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行<水工建筑物抗震设计规范>(DL5073-1997)建议的土石坝地震加速度动态分布系数图示确定.但是此图示只适用于150m以下的土石坝,而目前许多土石坝的设计高度已远大于150m.与低坝相比,高坝的高阶自振周期与地震卓越周期遇合的机率增大,高阶振型的振动易于被激发放大,从而导致坝体地震加速度沿坝高分布与低坝有所不同.本文采用有限元法研究了高土石坝的加速度分布,提出了250m级高土石坝的地震加速度动态分布系数图示,并以此确定地震荷载,同时利用筑坝材料的非线性强度准则和土体动强度准则,对250m级高土石坝坝坡抗震稳定性作了进一步的讨论.     

考虑非饱和区的土石坝渗流分析

土石坝的渗流场是由饱和与非饱和渗流区组成的统一体,由于受测定非饱和土渗流参数的试验设备限制,考虑非饱和区的土石坝渗流分析在实际工程中应用不多.本文根据国外实验室测定的体积含水量曲线,结合国外研究者提出的体积含水量曲线、渗透性函数的估算方法,在考虑非饱和区的情况下,对均质土坝的稳态渗流、瞬态渗流进行了分析与比较,得出一些粗浅的看法,以供探讨.     

土坝坝坡抗滑稳定分项系数方法：理论和标定

基于可靠度理论的设计方法可在一定程度上考虑计算参数的变异特性和不确定性,在此基础上建立的以概率极限状态为基础的分项系数法可在实际工程中提供简便、有效的设计方法。本文在现行规范的基础上,结合可靠度分析方法和历史经验模型的检验,对土石坝坝坡抗滑稳定分项系数设计方法的原理和分项系数的取值进行了较为全面的阐述。结果表明：土石坝筑坝材料的黏聚力和摩擦系数的分项系数γc和γf宜分别取1.20和1.10。结构安全级别为Ⅰ级（1级土石坝）、Ⅱ级（2、3级土石坝）和Ⅲ级（4、5级土石坝）建筑物的结构重要性系数γ0分别取1.10、1.05和1.0;鉴于特高坝的特殊性,特高坝结构系数γd取1.30 ~ 1.35。结合我国已建的15座土石坝,验证了上述安全控制指标的合理性,本研究成果可为规范的修订和完善提供参考。     

边坡稳定模糊随机可靠度评价及其应用

针对边坡稳定分析中出现的随机性和模糊性问题,提出一种计算模糊随机可靠度的新方法并应用于工程边坡稳定分析。采用简化Bishop法计算边坡稳定的安全系数,并根据计算参数的重要程度,选取部分参数进行模糊随机处理。首次引入正态模糊数来描述所选参数的计算区间并确立安全系数的置信函数,然后根据大量边坡实例的统计结果构造了安全系数的升岭形隶属函数,最终计算获得边坡稳定的模糊随机可靠度评价指标。结果分析表明,传统可靠度分析结果偏于不安全,而利用模糊随机可靠度来评价边坡稳定状况更趋于合理。     

水布垭面板坝实测沉降分析与土石坝沉降统计预报模型

本文对水布垭面板坝实测沉降进行整理分析,大坝变形监测仪器工作正常,坝体实测沉降分布规律合理,最大沉降为已填筑坝高的1%,推算填筑堆石体垂直压缩模量达100MPa,坝体填筑质量良好.本文考虑土石料变形的影响因素及材料流变特性,应用统计回归方法建立耦合的指数型坝体沉降统计预报模型,与实测数据拟合很好,预测大坝竣工5年后的沉降略有增加.     

重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析

深层抗滑稳定一直是重力坝设计的关键性问题,由于该问题的复杂性,目前对于分析方法尚无明确和统一的规定。本文在介绍常用可靠度计算方法的基础上,推导了重力坝深层双斜滑裂面的抗滑稳定可靠度计算公式,并用编制的计算程序对弄另水电站非溢流坝段7#坝段进行了可靠度分析。计算结果表明,应用可靠度理论进行重力坝深层抗滑稳定分析是可行并有效的。     

强震区心墙土石坝地震反应三维非线性分析

地震对土石坝的危害已经为工程界所广泛认识和重视,尤其"5.12"汶川大地震后,西部强震区土石坝的抗震安全性已成为人们普遍关注的关键技术问题.论文结合东风水库土石坝工程,基于动力分析中的等效线性模型,采用三维非线性动力有限元法,对心墙土石坝进行了地震反应分析,揭示坝体动应力、动应变、加速度、残余变形等分布规律,对土石坝的抗震安全性进行评价,为工程的除险加固设计提供了参考依据.     

小浪底土石坝抗震设计

小浪底土石坝高１５４ｍ,为斜心墙坝,库容１２６．５×１０８ｍ３,坝基覆盖层为夹有砂层的砂卵石,厚一般为３０～４０ｍ,最深达８０ｍ左右,用混凝土防渗墙作坝基渗流控制,并作内铺盖连接斜心墙和围堰斜墙,以便和水库淤积连接作为第二道渗流控制防线,场地基本烈度为Ⅶ度,设防烈度为Ⅷ度,显然,坝基和坝体的抗震问题是该工程的重要问题之一。小浪底大坝坑震设计研究的主要内容有：河床覆盖层与各种坝料的静力和动力参数的试验研究;用经验法、剪应力对比法和有限元动力分析法判别河床覆盖层和坝体反滤层在地震动力作用下,是否会引起孔隙水压力升高,直至高于上覆荷载而产生液化,坝体防渗土料产生大的变形和裂缝,以及堆石体产生大的变形等;研究采用抗震性较好的材料和结构,使坝基和坝体不易产生液化和破坏。     

用于重力坝抗滑稳定分析的分项系数有限元方法

针对有限元法缺乏配套设计标准的问题,本文提出一种新的应用于重力坝抗滑稳定的有限元计算方法———分项系数有限元法,并导出其相应的稳定判断准则。该方法将影响坝基稳定的结构基本变量因素经过分项系数的处理再进入非线性计算,以达到极限承载状态时的强度储备系数来表征大坝安全度。通过文中的计算实例,验证了该方法的可行性和适用性。     

重力坝抗滑稳定可靠度分析：（二）强度指标和分项系数的合理取值研究

岩土材料抗剪强度参数的合理选用是开展可靠度分析的重要一环。本文认为,在确定岩土参数变异系数的过程中,需要在现行规范建议值的基础上,综合考虑项目本身的试验成果和以往工程的经验选用设计指标。本文通过对1000多组试验结果统计及工程实例敏感性分析等途径对岩体抗剪强度参数变异系数做了比较和分析,并提出了初步的建议值。通过典型重力坝算例分析及工程实例的反演分析,对岩体的抗剪强度参数的分项系数进行了敏感性分析,对重力坝设计规范的建议值的合理性进行了评价。     

基于PLS-ELM响应面法的坝基抗滑稳定可靠度分析

复杂重力坝坝基抗滑稳定可靠度问题中,研究变量个数多,隐式功能函数非线性程度高,使用传统响应面法求解时拟合精度不高、收敛困难、结构计算量大。针对该问题,提出了重力坝坝基抗滑稳定可靠指标估计的偏最小二乘-极限学习机（PLS-ELM）动态响应面法。采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的极限学习机模型（ELM）构建隐式功能函数的响应面,并采用偏最小二乘法（PLS）优化极限学习机模型的隐含层神经元个数和输入权值,将极限学习机响应面和蒙特卡洛模拟法相结合,并构造合理的迭代方式,实现极限学习机响应面动态更新和可靠指标求解。在此基础上对某重力坝挡水坝段进行坝基抗滑稳定可靠度分析,结果表明：该方法结构计算量少,响应面拟合精度和效率高,算法容易收敛且适用性广,易于与多种结构计算方法和软件结合,适用于实际工程的坝基抗滑稳定可靠度分析;工程实例中坝基抗滑稳定可靠指标为5.10,满足规范要求;软弱夹层的材料参数对重力坝抗滑稳定可靠度影响最大。     

汶川地震中土石坝地震灾变过程三维再现

基于三维地质建模软件GoCAD和数值分析软件FLAC3D,在编制接口程序和二次开发的基础上,建立了汶川地震中典型震损土石坝及其周围局部场地的三维复杂分析模型。通过共振柱和动三轴试验给出了模型材料的模量和阻尼比随动应变幅值的变化曲线,利用滞后阻尼实现了变模量和阻尼比的土石坝三维弹塑性灾变过程模拟。数值模拟和震后现场调查结果吻合较好,表明本文考虑局部地形效应的三维弹塑性建模方法是模拟土石坝地震破坏过程的有效方法。     

土石坝震害与抗震安全

结合世界上地震区已建土石坝的震害调查,对主要震害型式、产生机理以及防止震害的对策进行了剖析,分析了现代碾压式高土石坝抗震性能优良的内在原因。从设防标准、抗震能力与抗震风险以及坝体填筑设计质量控制指标等方面论证了现阶段强震区高土石坝建设需重视的问题。在深入开展土石坝抗震理论研究的基础上,适当提高坝料填筑设计指标以控制有害变形,强震区300m级高土石坝的建设是安全可行的。     

抗滑稳定结构设计套改的问题和对策

《溢洪道设计规范》结构设计可靠度套改的主要成果经过多方面论证 ,已纳入了DL T5 166 2 0 0 2《溢洪道设计规范》。通过套改 ,发现挡水建筑物抗滑稳定结构系数γd 的套改取值随坝高有较大变化 ,本文推导了抗滑稳定结构系数与坝高的函数关系 ,并针对套改中出现的问题提出改进办法     

当前沥青混凝土防渗土石坝建设中若干问题的探讨

结合室内试验研究资料、大坝原型监测资料和大坝变形应力计算成果,对当前沥青混凝土防渗土石坝建设当中存在的若干问题进行研究.文中分析了水工沥青混凝土防渗材料试件成型方法、加载速率和温度等合理的试验条件;指出现有土石坝设计规范中关于沥青混凝土心墙的静止侧压力系数K.规定存在的问题;结合沥青混凝土材料的力学特性,分析心墙拱效应与大坝分区设计的相关关系,并对其质量控制标准的不足进行了探讨,提出了建议.     

远程实时堤坝边坡监测系统设计

针对堤坝远程监测有线传输方式信号失真、后期维护不便,以及部分无线通信技术开发难度大、成本高等问题,利用传感器多节点测量,结合RS485有线传输、2.4 G无线组网和GPRS网络,提出一种低成本、低功耗、易于开发的数据远程无线传输方案,实现高精度、大范围、全天候的堤坝边坡自动化监测.经测试,系统精度高、抗干扰性强,保持同一状态倾角传感器测量相对误差小于0.2％,温度传感器满足±3 ℃的精确度,湿度传感器满足±3％RH的测量精度,测试过程中无线组网稳定、远程数据传输可靠,监测界面直观明了.该系统在堤坝边坡稳定性和边坡防护检测方面具有实用价值.