天仙湖栏沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖即有坝顶加宽工程为例,采用Mohr Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

天仙湖拦沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖既有坝顶加宽工程为例,采用Mohr-Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E-B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析,采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响,给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点,特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点,为大坝的安全设计提供理论依据。     

红粘土塑性混凝土防渗墙与覆盖层变形协调性及防渗影响研究

为探究单掺红粘土塑性混凝土防渗墙在云南省斜墙土石坝除险加固中的可行性,采用三维有限元法分析了云南省某粘土斜墙下红粘土塑性混凝土防渗墙的应力变形规律,计算中防渗墙及坝体的本构模型采用邓肯张E-B模型,对不同水位下的防渗墙进行模拟计算,探究校核洪水位、正常蓄水位和死水位下防渗墙及覆盖层的变形协调变化规律及防渗效果。计算结果显示,坝体、防渗墙及覆盖层的应力应变均在合理范围内,大部分顺河向变形协调性较好,墙体各应力值均未达到破坏值,且防渗效果显著。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

心墙构造特性对土石坝稳定性的影响分析

基于Geo-studio研究了粘土心墙防渗体渗透系数、心墙高度和心墙上游坡度变化等构造特性对土石坝渗流和坝坡稳定的影响,采用影响因素正交组合试验设置不同的心墙构造特性参数及其因素水平组合,以坝壳下游渗流流速、心墙浸润线逸出比降和上下游坝坡稳定最小安全系数作为评价指标筛选出心墙最优的特性组合。结果表明,对坝体渗流稳定影响的显著水平依次为心墙渗透系数心墙高度心墙上游坡度;对坝坡稳定影响的显著水平依次为心墙高度心墙渗透系数心墙上游坡度。根据心墙构造因素的显著性分析结果,方案4(A2B1C2)为最优心墙构造特性组合。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

基于振型叠加的高土石坝抗震稳定有限元法及其应用

为反映高土石坝地震反应加速度分布的特点,基于振型叠加方法提出了一种应用于高土石坝抗震稳定分析的有限元方法,首先对大坝进行振型分析,基于振型叠加方法得到作用于单元节点上的等效拟静力地震荷载,再用强度折减弹塑性有限元法计算获得大坝抗震稳定安全系数。通过对典型高心墙土石坝的抗震稳定分析,验证了该方法的可行性与合理性,所确定的坝体地震惯性力分布特征为“鞭梢效应”有所增加,且坝体材料特性影响地震加速度分布。     

配筋和填筑顺序对三板溪堆石坝的影响

采用有限元数值分析方法和引入邓肯-张E-B非线性弹性模型，对三板溪堆石坝的坝体变形、施工顺序和面板配筋进行了详细分析，由于坝体次堆石区的填筑料远比主堆石区差，导致下游坝体的水平位移大于上游坝体，最大垂直沉降区域偏向于下游坝体；实际坝体填筑顺序有助于减少坝体向下游的水平位移，加速次堆石区在施工期的沉降，从而减轻坝体沉降对面板的影响；双层配筋方案能大大改善面板的应力应变状态，减少面板的结构性裂缝，同时还能减少面板表面的温度裂缝。     

调节水位对橡胶坝坝基渗流影响的分析

针对调节水位对橡胶坝坝基渗流的影响,以滹沱河橡胶坝为例,采用有限元法对坝基渗流进行了三维模拟研究,利用等参六面体单元精确模拟了坝区各地层和水平铺盖的空间分布及不同工况下坝基的渗流场分布规律,并分析计算了调节上游水位和降低下游水位的水头分布、单宽渗漏量及渗透坡降对坝基渗流场的影响。结果表明,该坝基满足调节上游水位时的防渗要求。     

土石坝饱和砂土地基地震液化及加固措施数值模拟研究

为研究不同库水位及土石坝上下游坝脚有无设置压重对地震作用下饱和砂土坝基可液化土层的影响规律,以某中型平原水库土石坝为工程背景,利用岩土软件Geo-slope模拟分析了不同工况下坝基可液化土层的液化分布规律、坝体典型节点的加速度响应及上下游坝坡的稳定性。计算结果表明,正常蓄水位下,上下游坡脚设置压重后,坝脚处的液化区域明显减小,但远离上下游坝脚处的可液化土层的液化范围较无压重情况下几乎无改变。死水位情况下,上下游坡脚设置压重后可液化土层的液化区域变化规律与正常蓄水位下相似,但上下游远离坝脚处的可液化土层液化面积较无压重情况下相差无几,上下游坝坡的稳定性较为一致,但设置压重一定程度上增加了坝坡的稳定性。坝体的典型节点处的加速度出现不同的放大效应,其中坝顶的放大倍数最大,出现鞭梢效应。     

塑性混凝土防渗墙在地震区大坝中的应用

塑性混凝土是近年来发展的一种新型防渗墙体材料,通过对比计算分析,提示了塑性混凝土应用于地震区大坝坝基及坝体的优越性,较详细地介绍了塑性混凝土在册田水库南副坝的应用及运行情况,并建议在我国推广应用这种新型墙体材料。     

方溪面板坝面板缺陷渗流特性及静动力稳定性数值模拟研究

针对目前面板缺陷下的面板坝渗流特性及静动力稳定性研究较少的问题,以方溪面板坝为例,利用Geo-studio软件建立了面板及缺陷有限元计算模型,数值模拟了不同缺陷情况及不同库水位情况下的面板坝动静力渗透稳定性,得到了坝体内部浸润线变化及坝体上下游的静动力安全系数变化规律。计算结果表明,缺陷的产生使面板处出现了渗漏通道,较完整面板来说大大抬升了面板坝内部的浸润线,主要浸润线抬升部位在靠近面板处,在下游坝坡处浸润线区别则较小;缺陷尺寸越大且缺陷高程越高,浸润线的高程越高,坝体渗漏量越大,但缺陷尺寸的影响小于缺陷高程的影响;上游坝坡的静力安全系数整体上随库水位的升高而上升,下游坝坡则相反。库水位水平高于缺陷高程时,缺陷高程越高,缺陷尺寸越大,安全系数则越低,同时上游坝坡的静力安全系数大于下游坝坡的静力安全系数;缺陷面板遇上地震工况时,上下游坝坡整体安全系数明显下降,下游坝坡在部分工况下处于失稳状态。研究成果对于面板坝灾害防治有一定积极意义。     

横缝灌浆对向家坝岸坡反拱坝段工作特性影响研究

为明确横缝灌浆对采用反拱形式布置的重力坝坝体工作性态的影响,采用三维有限元方法分析了向家坝岸坡反拱坝段在单独温度作用下的变形和应力。结果显示,横缝灌浆对坝体变形和坝踵应力变化规律影响显著;在单坝段满足稳定条件下横缝不宜灌浆。     

寒潮对碾压混凝土重力坝的影响性分析

根据碾压混凝土重力坝设计和施工组织安排,采用三维有限元浮动网格法对遭遇寒潮冷击时坝体的温度场和应力场进行了仿真计算。如不采取任何温控措施,寒潮冷击必然会给坝体上下游面带来破坏性的影响。计算结果表明,对刚刚浇筑的混凝土表面加强保护可防止产生大量的裂缝。     

均质粘性土坝漫顶溃决过程试验研究

为研究均质粘性土坝不同几何断面对溃坝过程的影响,设计了四组物理模型试验,对比研究了不同坝坡比、坝高、坝顶宽度情况下均质粘性土坝溃坝的流量过程与溃口宽度的变化过程,同时通过理论计算验证模型的准确性。试验结果表明,整个溃决过程大致可分为冲刷沟形成阶段、冲刷沟扩展阶段、溃口坍塌阶段、溃口趋于稳定阶段4个阶段;坝坡比、坝体高度分别对下游坝坡的中下部和顶部的溃口宽度起主要作用,而坝顶宽度对溃口形状的影响不大。     

基于Autobank的苏家庄淤地坝防渗改造及渗流分析

淤地坝防渗加固改造对充分利用水资源、缓解山区用水困难具有重要意义。以苏家庄淤地坝为例,利用Autobank软件对淤地坝坝体浸润线、下游出逸点、出口渗透坡降及渗流量进行计算,并利用传统计算方法对模型进行验证,在此基础上,对该坝进行校核水位下的渗流分析,复核其渗透稳定性,进行上游坝坡粘土斜墙防渗改造及渗流分析,并对斜墙底部宽度进行优化。结果表明,该淤地坝出口渗透坡降大于容许渗透坡降,须对其进行防渗加固;顶宽为5m,底宽为15m的粘土斜墙为最优加固方案。研究成果可为类似工程提供参考。